基于振动传感器的多技术集成抗机械攻击方案研究

作     者：黄道旗 张华君 孙宁 庄丽华 徐守坤 

作者机构：常州大学计算机与人工智能学院 频率探索智能科技江苏有限公司 

出 版 物：《计算机工程》 (Computer Engineering)

年 卷 期：2024年

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：江苏省研究生科研与实践创新计划项目(KYCX23_3062) 江苏省石化过程关键设备数字孪生技术工程研究中心(苏发高高新发1125号) 自供能预测性维护系统关键技术研发(CE20230037) 

主　　题：硬件安全 预测性维护 工业物联网 对抗场景 随机干扰 

摘      要：在预测性维护系统中，振动传感器在数据采集阶段可能会受到人为或自然环境的干扰，导致数据异常。为了确保采集数据的可靠性，提出了一种安全可靠的集成式预检测方案。该方案结合了随机开启策略、相似性检测和声源定位这三种技术，可以从空间和时间两个维度提升系统的准确性与可靠性。首先，通过随机开启策略确保传感器不会受到定向干扰，增强系统的安全冗余；其次，相似性检测方法采用多维度距离来计算振动传感器连续采集的加速度数据的相似度，并与阈值比较以提高系统对设备状态的敏感度；最后，声源定位技术分析异常相似度对应的音频来判断声源位置，进一步提高了预检测的精确度。在对抗和非对抗场景下的针对性测试环境下的实验结果表明，在非对抗场景下，未集成方案相对于集成方案的准确率和精确度分别提升了4%和4.13%，但召回率保持不变。而在对抗场景下，集成方案相对于未集成方案的准确率和召回率分别提升了9.5%和9.14%，但精确度保持不变。