Drahtlose Sensoren für den Infrastrukturschutz

Kritische Infrastrukturen sind zunehmend Hacker-Angriffen und anderen Risiken ausgesetzt. Diese Risiken zu reduzieren indem kritische Infrastrukturen sicherer gemacht werden, ist eine wesentliche gesellschaftliche Herausforderung. Ein Schlüsselelement um dies zu erreichen ist die Überwachung von Infrastrukturen. Das europäische Forschungsprojekt WSAN4CIP hat nun eine drahtlose sensor-basierte Lösung für die kosteneffektive Überwachung von Elektrizitäts- und Wasserversorgungsnetzen erfolgreich demonstriert.

Die WSAN4CIP-Lösung basiert auf einem sicheren Kommunikationsnetz aus drahtlosen Sensoren. Seit Februar 2010 ist diese Lösung in zwei Anwendungsfällen, einer im Energiesektor und einer im Wasserversorgungsbereich, erfolgreich implementiert und getestet worden.

Energie

Im ersten Anwendungsfall hat das Projekt ein Netz aus drahtlosen Sensoren und Stellgliedern (Wireless Sensor and Actuator Network – WSAN) in einem Teil des Energieversorgungsnetzes von EDP Distribuição Energias de Portugal, einer führenden Energieversorgungsfirma in Portugel, implementiert.

Die WSAN4CIP-Lösung ermöglicht die schnelle und verlässliche Information über Störungen im Stromversorgungsnetz und wo sie aufgetreten sind. Wenn zum Beispiel ein Eindringling eine Umspannstation betritt, schaltet sich automatisch eine Kamera ein, der Eindringling wird gefilmt und das Video wird mit einem Einruchsalarm an das Kontrollzentrum geschickt. Ein Alarm wird ebenfalls ausgelöst, wenn die Sensoren eine zu hohe Temperatur in der technischen Ausrüstung der Umspannstation messen.

Die WSAN4CIP-Lösung erlaubt die ferngesteuerte, aktive Überwachung mehrerer sicherheitsrelevanter Parameter. Das beinhaltet den Zustand der Auslösespule für den Stromkreisunterbrecher und die Öltemperatur des Stromtransformators sowie die Aktivität in allen drei Phasen der Mittel- und Niederspannungsleitungen, um den ort von Stromleitungsstörungen zu entdecken.

Darüber hinaus ermöglichen es die Sensoren, Hotspots der Mittel- und Niederspannungs-Transformatoren durch eine Infrarotkamera zu entdecken, um eine entstehende Fehlfunktion zu entdecken. Alle überwachten Parameter werden über das SCADA-System (Supervisory Control and Data Acquisition) mittels einer speziellen Schnittstelle und einer graphischen Benutzeroberfläche visualisert.

Wasser

Im zweiten Anwendungsfall implementierte das Projekt ein drahtloses Sensoren und Stellglieder-Netz (WSAN) im Trinkwassernetz der FWA Frankfurter Wasser- und Abwassergesellschaft mbH, einem regionalen Trinkwasserversorger und Abwasserentsorger im Raum Frankfurt (Oder).

Die drahtlosen Sensoren im Netz überwachen den physischen Zugang zur Infrastruktur, einschließlich der Entdeckung von Eindringlingen durch offene Tür-Kontakte, und messen den Wasserdruck sowie den Wasserfluss. Daten werden weitergeleitet sobald ein plötzlicher Abfall des Wasserdrucks auftritt, der eine mögliche Störung anzeigt. Die Ursache einer solchen Störung könnte zum Beispiel ein unbeabsichtigter Wasserrohrschaden oder ein bösartiger Angriff sein.

Um das drahtlose Sensoren und Stellglieder-Netz robust und widerstandsfähig zu machen, hat das WSAN4CIP-Projektteam ein neuartiges verbessertes Transportprotokoll geschaffen. WSAN4CIP hat den Nachweis erbracht, dass ein hoher Schutz kritischer durch eine drahtlose Sensoren- und Stellglieder-Lösung erreicht werden kann, wobei Implementierung wesentlich leichter, schneller und weniger kostenintensiv ist als bei einer drahtgebundenen Lösung.

Über WSAN4CIP

Das Ziel von WSAN4CIP ist es, die Technologie drahtloser Sensor- und Stellglieder-Netze (Wireless Sensor and Actuator Networks – WSANs) über den heutigen Stand der Technik hinaus zu entwickeln, um den Schutz kritischer Infrastrukturen zu verbessern. WSAN4CIP ist ein Forschungsprojekt vom Typ Specific Targeted Research Project (STREP), das zum Teil gefördert wird durch die Europäische Kommission im Bereich der IKT-Sicherheit des Siebten Forschungsrahmenprogramms (RP7) innerhalb des Ziels 1.7: „Schutz kritischer Infrastrukturen“. Das Projekt hat am 1. Januar 2009 begonnen und läuft drei Jahre.