网络安全在智能化矿山自动化设备中的重要性

1. 研究背景及意义

智能矿山建设是矿业行业数字化转型的核心方向，其本质是通过物联网、人工智能、云计算、5G 通信等新一代信息技术，实现矿山全流程感知、动态分析、智能决策与自动控制。自动化设备如智能采掘机器人、无人运输车辆、自主巡检系统等，已成为智能矿山体系的关键构成部分。然而，这些设备的运行高度依赖于工业控制网络与通信系统，一旦遭遇网络攻击，将直接威胁矿井人员安全、设备完整性与矿山整体运行稳定性。

网络攻击事件正逐步由IT 系统向OT（Operational Technology）系统蔓延，尤其是在工控网络防护体系尚不完善的矿山场景中，网络安全风险不容忽视。因此，研究智能化矿山自动化设备的网络安全问题具有重要的现实意义和战略价值。

第二章 智能化矿山自动化设备的网络安全现状

2.1 智能化矿山自动化设备的技术特点智能化矿山自动化设备通常具备以下技术特征

高度集成化：控制、通信、执行三位一体，设备之间通过工业以太网或无线网络实时互联。

多协议融合：使用MODBUS、PROFIBUS、CAN、OPC-UA 等多种工业通信协议，增加了网络互操作的复杂性。

边缘与云协同：部分计算处理能力下沉至边缘设备，核心数据则上传至云平台进行集中决策。

实时性要求高：对通信延迟和数据完整性要求极高，稍有波动可能导致控制指令失效或执行错上述特点决定了智能化设备对网络环境的依赖性强，同时也扩大了网络攻击的攻击面。

2.2 网络安全面临的主要威胁与挑战当前矿山自动化设备面临的网络安全威胁主要包括：

勒索病毒与恶意代码攻击：如2017 年WannaCry 病毒曾通过 Windows SMB 漏洞感染工业终端，引发大范围瘫痪。

控制指令篡改：攻击者通过中间人攻击或ARP 欺骗获取控制权限，篡改采掘设备或运输系统的执行指令。

远程访问权限滥用：远程运维系统存在默认口令、账户权限未分级等问题，极供应链攻击：通过嵌入恶意代码的PLC 或传感器模块实施攻击，极具隐蔽性。

无线通信干扰：针对5G/LoRa 等矿山使用的无线通信协议实施信号干扰或仿冒通信节点。

矿山作业区环境复杂、设备众多、系统分散，防护策略滞后，导致难以进行统一而有效的安全防控

2.3 国内外矿山自动化设备网络安全发展状况

在国外，以澳大利亚力拓（Rio Tinto）、必和必拓（BHP）等为代表的大型矿企，早已在智能矿山网络安全方面进行前瞻部署，如采用双重身份认证、工控协议白名单、AI 流量分析等措施构建纵深防御体系。

在国内，虽然矿山智能化快速推进，但网络安全依然滞后。一方面缺乏专业的工业信息安全团队，另一方面工控系统多为“裸奔”状态，未配置有效入侵检测系统（IDS）和主机加固策略。国家层面虽出台了《网络安全法》《工业控制系统安全防护指南》等政策文件，但落实仍需加强。

第三章 网络安全对智能化矿山自动化设备的影响与保障措施

3.1 网络安全对矿山设备运行安全的影响

在智能化矿山中，网络安全直接关系到自动化设备的运行稳定性与人员作业安全，一旦控制系统遭受网络攻击，后果极为严重。矿山自动化设备如无人驾驶矿卡、智能通风系统、主排水泵等均依赖工业控制网络实时传输指令和数据，一旦遭遇恶意入侵，如命令劫持、数据篡改或拒绝服务攻击，可能导致设备误动作、运行中断，甚至引发瓦斯泄漏、塌方、水害等次生灾害，严重威胁矿工生命安全和矿山系统的连续运行。此外，针对SCADA 系统的攻击还可能造成关键数据丢失、远程控制失效，使管理层无法做出准确决策。由此可见，网络安全问题不再只是信息技术范畴的风险，而是已深度嵌入矿山本质安全管理体系中，是保障设备可靠性与生产系统稳定性的关键一环。

3.2 网络安全保障的技术与策略

在智能化矿山自动化系统中，网络安全保障的核心在于构建“纵深防御”体系，即通过多个层级、多种手段相互配合，实现工控网络的分层隔离与精细化控制。首要技术手段是部署工业防火墙与入侵检测系统（IDS/IPS）对生产控制区、监控区与办公区进行物理与逻辑隔离，防止来自外部网络的非法访问和横向渗透攻击。其次，通过引入工业协议深度解析与行为基线识别技术（如针对Modbus、OPC UA 等协议的异常检测模型），可以及时识别指令伪造、重放攻击等典型威胁。此外，实施基于零信任架构的访问控制策略，对用户、设备、应用建立动态身份认证与最小权限原则（Least Privilege），显著减少非授权行为对控制系统的干扰风险。

除了底层安全硬件与通信防护外，还需在系统层和运维层构建多重策略配合机制。具体包括部署安全补丁管理系统和集中化主机加固平台，对PLC、工控机等关键节点进行漏洞扫描和策略统一加固；建立安全日志审计平台，对运维操作、设备通信、远程接入等行为进行实时监控与追踪，形成可溯源的安全事件记录体系。同时，应强化对无线通信链路（如5G、Wi-Fi）的加密机制，采用VPN 或IPSec 隧道等方式对远程设备实现安全接入。面对矿山恶劣环境与网络基础薄弱的实际情况，还可引入边缘计算安全网关与冗余通信链路，增强系统的容灾能力与安全韧性。最终，只有将“点防护”向“面协同”转变，才能构建覆盖感知、控制、执行各层级的完整矿山网络安全防护体系。

3.3 提升网络安全的管理与应急响应机制

在智能化矿山环境中，提升网络安全不仅依赖技术手段，更需要完善的管理机制与高效的应急响应体系。首先，应建立矿山级网络安全管理制度体系，明确安全责任分工、操作规范与审计流程，推动安全从“项目建设”向“日常运营”转变。结合工业现场实际，可采用基于风险等级的分区分级管理方法，对不同系统（如监控系统、生产调度系统、远程运维系统）配置差异化的安全策略与审计规则。其次，建设快速响应的应急机制尤为关键，应设置专门的安全事件响应小组，制定涵盖检测、评估、隔离、修复、恢复等环节的应急预案，并通过定期演练提升协同处置能力。同时，依托安全态势感知平台，实现对工业网络的实时监控与威胁预测，一旦出现异常流量、指令漂移或主机行为异常等迹象，能够在第一时间联动防御系统自动隔离并报警，从而将潜在攻击影响控制在最小范围，保障矿山生产系统连续、安全运行。

结束语

智能化矿山的高速发展对网络安全提出了前所未有的挑战。网络安全不仅关系到矿山自动化设备的稳定运行，更关乎矿工生命安全与企业生产运营。未来，必须以“安全即能力、安全即生产力”的理念为指导，推动安全防护体系与矿山智能系统协同发展，实现本质安全与高质量发展的有机统一。

参考文献

[1]赵初峰.网络安全系统在智能化矿山中的应用[J].煤矿机械,2022,43(10):203-205.

[2]钟兆华,刘清涛.煤矿网络安全等级保护建设规划分析[J].智能矿山,2022,3(4):83-89.