Что такое internet of things в энергетике
Интернет вещей сегодня является одной из самых перспективных технологий, которая используется не только в «умных» домах, но и в сфере энергетики. В России применение таких разработок только начинается, при этом существует целый спектр проблем, связанных с развитием и распространением программного обеспечения, устройств и их систем.
Л. В. Березин, Е. Ю. Соснина, ООО «ПетербургГаз»
Интернет вещей (Internet of things – IoT) как концепция, позволяющая разрешать проблемы автоматизации процессов, которые либо не имели решения ранее, либо решались недостаточно эффективно, существует достаточно давно.
В период с 1999 года – момента осознания перспектив развития – непосредственная реализация IoT не могла быть осуществлена ввиду отсутствия реальных технологий, позволяющих результативно выстраивать взаимодействие на уровне устройства с устройством (Machine to Machine – M2M) с использованием сети Интернет.
Долгое время эта концепция существовала по большей части умозрительно, в том числе в сфере энергетики, однако начиная с 2010 года отрасль снова привлекла интерес инвесторов, разработчиков программного обеспечения и изготовителей систем. Вновь приобретенная популярность позволила в последние несколько лет не только расширить список сфер, в которых такие технологии могут использоваться, но и масштабно начать применять на практике технологические достижения специалистов IoT.
На текущий момент использование Интернета вещей в повседневной жизни ассоциируется в основном с технологиями, в целом характеризуемыми как «умный дом», то есть с вещами, с которыми человек сталкивается постоянно, но использование их в разрезе IoT должно стать более удобным и персонализированным. Постепенно такие технологии проникают в нашу жизнь, иногда самым неожиданным образом, который мог бы еще пару лет назад показаться совершенно невозможным.
Так, «умная» колонка, оснащенная голосовым ассистентом, среагировала на ссору между супругами и на фразу «Ты звонила в полицию?» хоть и случайно, но вызвала отряд стражей порядка [1].
Тем не менее Интернет вещей предназначен и для поиска ответов на более глобальные задачи, в том числе задачи энергетической сферы.
Указ Президента РФ «О Стратегии развития информационного общества в Российской Федерации на 2017–2030 годы» предусматривает планомерную интеграцию IoT в российскую действительность – как в промышленность, так и в энергетику, определяя Интернет вещей как концепцию вычислительной сети, соединяющей вещи (физические предметы), оснащенные встроенными информационными технологиями для взаимодействия друг с другом или с внешней средой без участия человека.
Процессы, осуществляемые без участия людей посредством технологии M2M-коммуникации, позволяют высвобождать большое количество человеческих ресурсов, а также оперативно реагировать на изменения в подконтрольных системах с целью обеспечения безопасности как самой системы, так и потребителей тех или иных услуг и товаров. Однако нельзя ассоциировать M2M-технологии как равнозначное понятие для IoT. Принципиальное различие заключается в понятиях, характеризующих устройства, относящиеся к данным технологиям.
Термин «M2M-устройство» охватывает как традиционные средства телеметрии и телеуправления, так и средства, независимые от сетей и приложений устройства Интернета вещей. В свою очередь, под устройствами IoT понимаются только устройства, имеющие возможность через свободное IP-подключение взаимодействовать с различными системами телеуправления и телеметрии, реализованными в виде облачных и онлайн-сервисов.
Ввиду указанного Интернет вещей – это облачные телеметрия и телеуправление [2]. Таким образом, IoT-система строится следующим образом: устройства устанавливают связь на уровне M2M, данные с этих устройств передаются в серверную онлайн-инфраструктуру, а уже инфраструктура обрабатывает полученные данные и передает указания как устройствам, так и людям.
Концептуально IoT может применяться (и применяется) в сфере энергетики в двух глобальных направлениях – снижение потребления ресурсов и отслеживание технического состояния оборудования с целью проведения своевременного технического обслуживания, а также предупреждения аварийных ситуаций. В энергетике сенсоры и датчики, подключенные к сети Интернет, используются для построения «умных» электросетей и инфраструктуры Smart Grids.
К примеру, самая крупная энергетическая организация Эстонии Elektrilevi установила совместно с компанией Ericsson 300 тысяч «умных» счетчиков потребления электроэнергии [3].
По заявлению генерального директора компании «КРОК» Бориса Бобровникова, в Москве уже действует сеть для сбора данных о потреблении энергоресурсов домохозяйствами на основе подключенных к специализированной беспроводной сети адаптированных счетчиков электроэнергии, воды и газа [4].
Так, в 2017 году Мособлгаз установил более 27 тысяч «умных» счетчиков, а в 2018 году планируется более широкое внедрение IoT-устройств с возможностью блокирования подачи газа в случае обнаружения утечки автоматизированными запорными системами [5].
Кроме того, постепенно прогрессирует и законода тельная база. Массив нормативных правовых актов, регулирующих связанные с IoT отношения (в том числе в энергетической сфере), стал расширяться в течение последних десяти лет. В основном развитие идет в части норм технического регулирования, определяющих требования к самим устройствам, а также сферам их применения.
Так, в ст. 9, 10 Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» предусмотрена обязанность организаций, эксплуатирующих опасные производственные объекты, создавать системы производственного контроля, наблюдения, оповещения, связи и поддержки действий в случае аварии и поддерживать указанные системы в пригодном к использованию состоянии, что в полной мере может быть реализовано лишь при использовании технологий IoT.
Непосредственные требования к таким системам описаны в актах технического регулирования, однако их положения пока не идут в ногу со временем. Например, ГОСТ Р 54983-2012 предусматривает обязанность газораспределительных организаций использовать автоматизированные системы управления различными технологическими процессами, однако сами требования к таким системам сформулированы в ГОСТ Р 8.596-2002, который был введен в действие в 2002 году.
В связи с этим Росстандартом осуществляется разработка серии государственных стандартов, призванных вывести эти требования на современный уровень, что задаст планку производителям таких устройств, однако как скоро такие акты будут опубликованы, на сегодняшний день неизвестно [6].
Кроме того, сами ресурсоснабжающие и обслуживающие компании вводят на добровольной основе локальные правила, в которых отражены цели использования IoT и требования к такому использованию.
В частности, в СТО Газпром Газораспределение 2.12-2016 «Проектирование, строительство и эксплуатация объектов газораспределения и газопотребления» имеют отражение требования к автоматизированным системам управления технологическим процессом распределения газа, основанным на M2M-технологиях.
Тем не менее в целом уровень законодательства, регулирующего сферу Интернета вещей, в том числе в сфере энергетики, оставляет желать лучшего, поскольку нормы определяют в основном лишь общие требования либо характеристики автоматизированных систем, а также программные статьи, подразумевающие развитие этого института в будущем.
Российскому законодателю следует задуматься о необходимости толчка в развитии IoT-технологий, поскольку именно они должны послужить базой для организации не только новых промышленных процессов и развития старых, но и формирования принципиально новых отраслей.
На данный момент власти в основном ограничиваются планами и прогнозами, хотя Минэнерго России совместно с Агентством стратегических инициатив разработали «дорожную карту» «Энерджинет» Национальной технологической инициативы, которая предусматривает развитие Интернета энергии посредством поэтапного внедрения IoT-технологий в сферу энергетики. Несмотря на всю амбициозность поставленных планов, не представляется возможным уже к 2020 году создать инфраструктуру и сервисы для успешного запуска проектов по всей стране.
Частный же сектор уже предпринимает попытки продвинуть свои идеи в нормотворческие умы, поскольку инвестиционный интерес к IoT-технологиям растет уверенными темпами.
Компания IDC в проведенном исследовании Russia Internet of Things Market 2017–2021 предполагает, что совокупный объем инвестиций российских фирм вырастет в этом промежутке с 4 млрд долларов США до 9 млрд [7].
Пока что это не самые впечатляющие цифры в мировом масштабе, поскольку, по оценкам IDC, мировые расходы на Интернет вещей по итогам 2016 года составили 737 млрд долларов США, однако именно они отражают тенденции к развитию сферы IoT в России.
Согласно исследованию, проведенному журналом Forbes среди 500 топ-менеджеров по всему миру, более 90% респондентов уверены в том, что в будущем Интернет вещей понадобится им для развития и поддержания бизнеса больше, чем искусственный интеллект или робототехника [8].
В 2016 году исследовательская компания Lightspeed GMI провела опрос 1300 ИТ-руководителей компаний из 11 развитых стран. Более половины из них заявили, что уже интегрировали в ключевые бизнес-процессы технологии Интернета вещей.
Кроме того, около 80% от опрошенных специалистов рассматривают задачу защиты устройств Интернета вещей как наиболее приоритетную в рамках развития комплексной стратегии безопасности [9].
Таким образом, реальный интерес подогревается как всеобщим обсуждением различными заинтересованными лицами, так и стремлением предпринимателей к прибыли. В части нормативного регулирования, как было упомянуто выше, имеет место инициатива частных фирм.
Международная юридическая фирма Dentons совместно с НП «РУССОФТ» разработала и опубликовала открытую концепцию с изложением основных правовых аспектов и проблем Интернета вещей в России [10].
Так, специалисты в сфере IP&IT law обозначают в качестве предмета внимания несколько вопросов, которые в том числе связаны с IoT в энергетике, а именно действие принципа сетевого нейтралитета, совместимость устройств, обеспечение информационной безопасности. Увязанные с этими институтами проблемы мешают распространению и развитию технологий IoT, но над их решением бьются и российские специалисты.
Рассмотрим наиболее значительные из упомянутых задач и предлагаемые для них решения более подробно.
Действие принципа сетевого нейтралитета
Абсолютность принципа сетевого нейтралитета: почему этот вопрос является камнем преткновения? Одним из базисов, определяющих свободу распространения информации посредством Всемирной паутины, является именно это положение, означающее запрет провайдерам отдавать приоритет трафику с одним назначением либо источником перед трафиком с иными параметрами.
Иными словами, сетевой нейтралитет – это запрет дискриминации любого интернет-трафика.
На текущий момент по всему миру происходит дискуссия относительно абсолютности действия этого принципа. В основном обсуждаемые вопросы не связаны непосредственно с IoT, однако они оказывают влияние на его развитие и применение.
Так, США недавно отменили действие сетевого нейтралитета, руководствуясь бизнес-интересами провайдеров, которые смогут брать дополнительную плату с сервисов, обременяющих каналы передачи данных большим объемом передаваемой информации, а также сокращать скорость доступа к таким ресурсам [11].
Кроме того, американские провайдеры получили право блокировать ресурсы самостоятельно. На этой волне, в рамках разработки так называемого Инфокоммуникационного кодекса, призванного заменить законодательные акты в сфере IT, российские операторы связи предложили также отойти от действия принципа сетевой нейтральности в сторону возможности самостоятельного регулирования интернет-трафика [12].
Принцип сетевого нейтралитета напрямую не установлен действующим законодательством, но вытекает из связи положений Федерального закона «О связи» и Правил оказания телематических услуг связи. В связи с тем, что IoT-устройства также используют интернет-соединение для обмена данными, при отмене действия этого принципа может сложиться как положительная среда для развития, так и негативная.
Дело в том, что при отмене действия сетевого нейтралитета провайдеры смогут как отдавать приоритет трафику, исходящему с имеющих социальное или особое экономическое значение устройств, либо ограничивать скорость соединения менее важным устройствам. В разрезе энергетики это позволит обеспечивать более скоростное и стабильное соединение, но разрешение этого вопроса на текущий момент остается лишь на совести законодателя.
Совместимость устройств Интернета вещей
Проблема совместимости устройств также является серьезным обстоятельством, препятствующим широкому распространению IoT.
Возможность объединения различных устройств в одну систему обеспечивается за счет так называемых протоколов. Протокол IoT – это набор правил для взаимодействия, правильной и эффективной работы устройств Интернета вещей, реализующихся посредством установки определенного программного обеспечения, а также определением особенностей состава участников обмена информацией.
Сейчас развитие идет по принципу специализации, один протокол решает лишь узкий перечень конкретных задач, однако необходимо заметить, что каждый раз разрабатывать протокол под конкретные устройства и проблематику – не самое дешевое мероприятие.
В связи с этим отсутствие единых международных стандартов в сфере взаимодействия IoT-устройств является существенным препятствием для развития IoT-технологий, особенно в сфере энергетики, поскольку невозможно обеспечить взаимодействие различных систем энергоснабжения без одного распространяющегося на конкретную отрасль норматива. При наличии же такового взаимодействие участников рынка в данной сфере значительно упростится.
По мнению ведущих специалистов отрасли, компании ждут выработки единого стандарта за авторством лидеров IT-сферы – Samsung, Google, Apple, Microsoft и других [13].
На данный момент разработчики осуществляют продвижение собственных продуктов, каждый из которых обладает собственными плюсами и минусами в вопросах энергоэффективности, стабильности либо безопасности. В идеале протокол должен обеспечивать как решение вопроса совместимости, так и задать высокую планку всех трех обозначенных выше параметров, но на сегодняшний день такой технологии еще нет.
В России уже обеспокоились этим вопросом: «Ростелеком» при поддержке Российских космических систем создал Национальный консорциум промышленного Интернета, в целях которого числится в том числе разработка стандартизированных протоколов в промышленной сфере в целом и в энергетике в частности [14].
Создание таких протоколов позволит значительно продвинуться в процессе разработки IoT-систем в интересах промышленности и энергетики, поскольку удешевит и упростит применение таких систем для конкретных организаций, а также снизит уровень недоверия у тех участников рынка, которые еще не осознают необходимость применения таких технологий.
Информационная безопасность IoT-устройств
Немалую степень озабоченности проявляют заинтересованные лица в вопросе безопасности использования IoT-технологий, а также стабильности связи между устройствами.
Проблема безопасности значительно подрывает доверие к Интернету вещей, поскольку у представителей бизнеса существуют обоснованные опасения, что хакеры могут красть данные из IoT-систем или устраивать диверсии на производствах либо атаковать непосредственно потребительские устройства.
Периодически в средствах массовой информации распространяются сведения о скандалах, связанных со взломом IoT-устройств. В частности, компания LG признала, что ее «умные» телевизоры передают данные третьим лицам [15], а в США хакер взломал видеоняню и по ночам разговаривал с трехлетним ребенком [16].
Указанные примеры иллюстрируют проблемы на бытовом уровне, однако производственная сфера подвергается точно таким же опасностям, выражающимся в возможности промышленного шпионажа, создания проблем на производстве либо возникновения иных актов недобросовестной конкуренции.
Недостаточно эффективное решение вопроса безопасности в итоге может отразиться как на организациях-пользователях, так и на физических лицах, в интересах которых функционируют устройства, обеспечивающие стабильность работы систем городского жизнеобеспечения. В связи с этим пользователям IoT-систем еще только предстоит научиться полноценно защищать свои системы.
Кибербезопасностью Интернета вещей уже занимается «Лаборатория Касперского» и другие компании. Так, Агентство Европейского союза по сетям и информационной политике при поддержке «Лаборатории Касперского» разработало международные рекомендации по защите промышленного Интернета вещей.
Согласно результатам исследования, инциденты с IoT-устройствами входят в тройку угроз с наибольшим финансовым ущербом для компаний, а одной из основных проблем в сфере кибербезопасности промышленных IoT-устройств до сих пор остается отсутствие единых стандартов [17].
Специалисты отмечают, что на данный момент существует несколько нерешенных аспектов вопроса безопасности, в частности:
1) возможность использования уязвимости одного IoT-устройства с целью получения доступа ко всей сети устройств;
2) использование незащищенных мобильных технологий;
3) использование незащищенной облачной инфраструктуры;
4) использование небезопасного программного обеспечения;
5) стандартные учетные записи от производителя, слабая аутентификация, позволяющие получить доступ любому заинтересованному лицу;
6) отсутствие поддержки со стороны производителя для устранения уязвимости;
7) значительные затруднения или невозможность обновить программное обеспечение и операционные системы устройств;
8) использование текстовых протоколов и ненужных открытых портов передачи данных [18].
Описанные выше проблемы актуальны для любого сектора экономики, в том числе и для энергетической сферы. Низкий уровень безопасности устройств может повлечь экономические потери всех участников отношений, где используется Интернет вещей.
Получив доступ к устройствам, управляющими и контролирующими производство либо безопасность помещений, коммуникаций, злоумышленники могут как спровоцировать остановку технологических процессов, так и аварийные ситуации в жилых домах, производственных помещениях.
Представляется, что решение проблемы безопасности кроется в трех аспектах:
1) в установке требований к информационной безопасности IoT-устройств на законодательном уровне;
2) разработке новых решений в сфере безопасности производителями IoT-устройств, а также упрощении обслуживания таких устройств;
3) соблюдении правил кибербезопасности конечными пользователями IoT-технологий. Все три задачи должны быть решены в совокуп ности, в ином случае сделать вывод о полноценном обеспечении надлежащего уровня безопасности IoT невозможно.
Постепенно все три упомянутые категории заинтересованных субъектов подходят к решению обозначенных проблем безопасности. Так, с 1 января 2018 года вступил в силу Федеральный закон «О безопасности критической информационной инфраструктуры Российской Федерации», который был принят с целью создания отдельных категорий организаций и органов власти, к которым предъявляются повышенные требования в сфере информационной безопасности, в том числе к использованию IoT-технологий.
Кроме того, Федеральной службой по техническому и экспертному контролю разработан проект Требований к созданию систем безопасности значимых объектов критической информационной инфраструктуры Российской Федерации и обеспечению их функционирования, положения которых призваны описать конкретные стандарты кибербезопасности автоматизированных систем.
С распространением IoT-устройств возрастает и потребность в должном уровне защищенности систем, что отражается в том числе на изготовителях и разработчиках, которые вынуждены подстраиваться под новые требования рынка.
Устаревшие и не отвечающие современным тенденциям информационной безопасности устройства не могут использоваться в технологических процессах в сфере энергетики.
Внедряя эффективные меры, направленные на защиту данных IoT-инфраструктуры на этапе производства, изготовители устройств и программного обеспечения решают множество проблем потребителей.
По наблюдениям специалистов, на данный момент можно говорить о недостаточном уровне обеспечения безопасности, но ожидается позитивная тенденция в решении данного вопроса [19].
Для конечных потребителей ситуация становится несколько сложнее. Во-первых, их поведение во многом зависит от законодательных предписаний и судебной практики, поскольку вопрос ответственности в разрезе использования IoT-технологий еще только предстоит решить.
Во-вторых, пользователь, будь он обычным горожанином либо специалистом на производстве, сможет, скорее всего, использовать лишь уже готовые решения в сфере информационной безопасности, вложенные изготовителем в IoT-продукты.
До тех пор, пока не станет обычной практикой обеспечение кибербезопасности устройства еще до его использования, не может идти речи о возможности соблюдать требования безопасности самими потребителями.
Конечно же, немаловажным фактором является общий уровень грамотности использования IoT-устройств, который, несомненно, будет расти при общем росте уровня распространенности IoT-систем.
Подводя итог вышесказанному, можно сделать вывод о том, что Интернет вещей находится в стадии активного развития, однако эволюционный пик еще далеко впереди, поскольку существует множество проблем, которые будут решаться не одним поколением специалистов отрасли.
Конкретные IoT-устройства применяются в энергетике уже сейчас, однако полноценная реализация всего потенциала технологий Интернета вещей будет возможна только при наличии единых стандартов отрасли, установленных на национальном или международном уровне либо же разработанных самими участниками рынка.
До тех пор, пока не поставлена точка в обсуждении действия принципа сетевого нейтралитета, нельзя быть уверенным в том, что данные, передающиеся в рамках IoT-систем, будут достигать конечной цели. Кроме того, уровень информационной безопасности, предоставляемой изготовителями устройств, не слишком высок, что останавливает развитие рынка и технологий Интернета вещей.
Однако нельзя не отметить, что общество в целом заинтересовано в прогрессе IoT и предпринимает зависящие от него меры: законодательная база постепенно реформируется, представители сегмента крупного бизнеса вкладывают значительные денежные средства в новые технологии, а специалистами разрабатываются новые принципы взаимодействия и унифицированные протоколы.
Несмотря на активные попытки применения IoT-систем в сфере энергетики, на текущий момент нельзя говорить о том, что эти технологии уже стали традиционной производственной практикой.
Представляется, что в будущем именно благодаря применению систем Интернета вещей значительно снизится уровень потребления природных ресурсов, минимизируется риск аварийных ситуаций, а сегодняшние примеры использования IoT станут обычным делом, иллюстрирующим лишь несколько из многих возможностей применения таких технологий.
1. Кузьмин Е. В США «умная» колонка по ошибке вызвала полицию во время домашней ссоры //
https://tjournal.ru/46234-v-ssha-umnaya-kolonka-po-oshibke-vyzvala-policiyu-vo-vremya-domashney-ssor...
2. Герасимов А. От M2M к интернету сервисов //
http://www.iksmedia.ru/articles/5220957-Ot-M2M-k-internetu-servisov.html
3. Рагимова С. Азы будущего // https://www.kommersant.ru/doc/3168704
4. Попова М. Готовность к вызовам // https://www.kommersant.ru/doc/3168707
5. Кирилл К. Мособлгаз начнет внедрять «умные» счетчики в 2018 году // http://tass.ru/ekonomika/4905710
6. Петров М. Росстандарт сформирует технический комитет для стандартизации умных технологий //
https://iot.ru/promyshlennost/rosstandart-sformiruet-tekhnicheskiy-komitet-dlya-standartizatsii-umny...
7. Семеновская Е. Russia Internet of Things Market 2017–2021 Forecast //
https://idcrussia.com/ru/research/published-reports/64994-russia-internet-of-things-market-2017-2021...
8. Интернет вещей важнее искусственного интеллекта и робототехники //
http://www.forbes.ru/tehnologii/356213-internet-veshchey-vazhnee-iskusstvennogo-intellekta-i-robotot...
9. Притула П. Интернет вещей: мы пока не готовы к «восстанию машин» //
http://safe.cnews.ru/articles/2017-02-03_internet_veshchej_my_poka_ne_gotovy_k_vosstaniyu_mashin
10. Открытая концепция «Интернет вещей: Правовые аспекты (Российская Федерация») //
https://www.dentons.com/ru/whats-different-about-dentons/connecting-you-to-talented-lawyers-around-t...
11. Власти США отменили «сетевой нейтралитет» интернета // https://www.kommersant.ru/doc/3496532
12. Калюков. Е. В Госдуме предложили создать министерство виртуальной реальности //
https://www.rbc.ru/technology_and_media/20/02/2018/5a8bfe759a79474d92ea43db
13. Интернет вещей — что это такое и как применять IoT в реальном бизнесе // https://rb.ru/longread/iot-cards/
14. Семеновская Е. Индустриальный интернет вещей. Перспективы Российского рынка //
https://www.rostelecom.ru/projects/IIoT/study_IDC.pdf
15. Как телевизоры и автомобили следят за нами // https://hitech.vesti.ru/article/623409/
16. Воронцов Н. Страшилки для детей и информационная безопасность //
https://nplus1.ru/news/2016/03/29/Internet-Connected-Printers-Spit-Out-Racist-Flyers
17. «Лаборатория Касперского» помогла разработать международные рекомендации по защите промышленного интернета вещей //
https://www.kaspersky.ru/about/press-releases/2017_international-recommendations-for-the-industrial
18. Информационная безопасность интернета вещей (Internet of Things) //
http://www.tadviser.ru/index.php/%D0%A1%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D1%8F:%D0%98%D0%BD%D1%84%D0%BE%D1%80...
19. Информационная безопасность в Интернете вещей //
https://iot.ru/bezopasnost/informatsionnaya-bezopasnost-v-internete-veshchey