CN105704121A - 一种基于专有4g网络的电力数据安全传输系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于专有4G网络的电力数据安全传输系统及方法。该系统由电力传输终端、4G无线通信模块、专用4G网络和电力服务器组成；其中，所述电力传输终端与4G无线通信模块之间通过串口进行通信连接，所述4G无线通信模块通过无线信号与专用4G网络建立无线数据连接，所述电力服务器通过无线信号与专用4G网络建立无线数据连接。本发明中，提高了电力数据传输的安全性和可靠性，传输速率快，延迟低，保证了传输的实时性，极大的拓展了电力无线数据业务，有利于4G专网电力终端的升级，并且使专网电力终端更容易推广。

Description

一种基于专有4G网络的电力数据安全传输系统及方法
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种基于专有4G网络的电力数据安全传输系统及方法。
背景技术
目前我国居民用电均推广采用自动抄表，每台支持自动抄表功能的用户电表均具有通信功能，能将用电数据、电表状态等信息通过网络发送给远端服务器，同时远端服务器也可以发送控制指令控制电表的状态，如开/断电、限定功率等。
现有电力数据传输实现方案：目前对于用户电表采集到的电力数据，基本都是通过有线网络和无线网络两种形式传送到远端服务器，由于采用有线网络需要铺设网线，对于施工、成本要求比较高，所以目前应用比较广泛的是采用无线方式进行电力数据传输。无线传输方式又分为近距离传输和远距离传输，其中无线远距离传输目前采用较多的为通过GPRS(运营商的2G无线网络)进行传输。
现有电力数据传输方案的不足：电力数据的自动采集抄表，对电力数据的准确性要求很高，尤其是对于远端服务器发送给电表的控制指令，是必须确保万无一失，不容出错的，这对于网络传输的安全性和可靠性要求非常高。目前电力上面广泛采用无线公网GPRS传输方式，由于使用的是移动运营商的公共网络，信息的安全性存在极大隐患。再者GPRS网络带宽很小，传输速率很慢，大概只有几到几十kB/s的理论速率，对于电力的业务拓展造成很大限制。其次，现有电力数据传输方案都是采用(移动、联通、电信)运营商的无线公用网络进行数据传输，无线公网由于比较开放，任何人都能轻松接入，安全性不是很好。不法分子接入无线公网后，能轻易的捕获电网服务器发给用户电表的控制指令，然后伪装成电网服务器对用户电表进行控制，比如说大面积关断用户供电，实施盗窃等等犯罪行为，或者是黑客入侵电网的服务器，修改用户用电数据，导致重大损失。
因此，目前电力数据传输安全性不高、延时长、带宽窄限制了电力上面的很多业务的拓展，如变电站、输电线的视频监控等。为了弥补目前方案的诸多不足，需要解决如下技术难点：网络传输中信息的安全性和可靠性问题；解决无线传输中的实时性差的问题；解决无线传输的带宽窄、速率低的问题。
发明内容
本发明提供了一种基于专有4G网络的电力数据安全传输系统及方法，提高了电力数据传输的安全性和可靠性，传输速率快，延迟低，保证了传输的实时性，极大的拓展了电力无线数据业务，有利于4G专网电力终端的升级，并且使专网电力终端更容易推广。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于专有4G网络的电力数据安全传输系统，其特征在于：该系统由电力传输终端、4G无线通信模块、专用4G网络和电力服务器组成；其中，所述电力传输终端与4G无线通信模块之间通过串口进行通信连接，所述4G无线通信模块通过无线信号与专用4G网络建立无线数据连接，所述电力服务器通过无线信号与专用4G网络建立无线数据连接。
所述4G无线通信模块与专用4G网络之间还设有射频信号发生器，所述4G无线通信模块通过射频信号发生器将4G无线信号发送给专用4G网络。
所述4G无线通信模块采用1.4/1.8GHz的4G无线通信模块，所述专用4G网络采用1.4/1.8GHz无线专用网络。
一种基于专有4G网络的电力数据安全传输方法，其特征在于，该方法包括：
电力传输终端将携带数据信息的数字信号通过串口发送给4G无线通信模块；
所述4G无线通信模块的串口接收所述数字信号，并将所述数字信号转化为4G无线信号，4G无线通信模块利用射频信号发生器将所述4G无线信号发送给专用4G网络；
所述专用4G网络接收携带数据信息的4G无线信号，并将所述4G无线信号转发至电力服务器；
或所述电力服务器通过专用4G网络将携带数据信息的4G无线信号发送给4G无线通信模块，4G无线通信模块将所述4G无线信号转化为数字信号，并通过串口发送至电力传输终端，电力传输终端与电力服务器通过4G网络实现数据交互。
在所述方法之前还包括：所述4G无线通信模块与专用4G网络通过一系列的身份认证成功注册上4G网络。
所述电力传输终端将携带数据信息的数字信号通过串口发送给4G无线通信模块，具体包括：电力传输终端将采集到的数据信息通过电力协议封装成数字信号格式，并将携带数据信息的数字信号发送给4G无线通信模块。
与现有技术相比，本发明实施例至少具有以下优点：
本发明实施例中，对用于传输电力数据的无线网络进行了限制，即采用安全性非常高的1.4/1.8GHz无线专用网络作为电力数据传输的载体，并通过限制未经授权的用户接入网络，用户必须通过一系列的身份认证才能成功注册上4G网络，从源头上面杜绝了可能的安全威胁。同时，本发明采用4G(TDD-LTE)无线接入技术，充分利用了4G无线通信技术的高速率、低延时的特性，使无线通信技术在电力行业中拥有更广泛的应用。本发明技术方案解决了电力数据在传输过程中可能存在的安全隐患，保证了数据安全、可靠的传输，大大减小了电力数据在无线传输中的延时，保证了传输的实时性，利用4G技术的高速率特性，可拓展无线通信在电力领域的应用，比如远程视频监控等。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于专有4G网络的电力数据安全传输系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于专有4G网络的电力数据安全传输方法的流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为本发明实施例提出的一种基于专有4G网络的电力数据安全传输系统，其特征在于：该系统由电力传输终端、4G无线通信模块、专用4G网络和电力服务器组成；其中，电力传输终端与4G无线通信模块之间通过串口进行通信连接，4G无线通信模块通过无线信号与专用4G网络建立无线数据连接，电力服务器通过无线信号与专用4G网络建立无线数据连接。
进一步的，在4G无线通信模块与专用4G网络之间还设有射频信号发生器，4G无线通信模块通过射频信号发生器将4G无线信号发送给专用4G网络。
优选的，4G无线通信模块采用1.4/1.8GHz的4G无线通信模块，专用4G网络采用1.4/1.8GHz无线专用网络。
如图2所示，为本发明实施例提出的一种基于专有4G网络的电力数据安全传输方法，其特征在于，该方法包括：
电力传输终端将携带数据信息的数字信号通过串口发送给4G无线通信模块；
4G无线通信模块的串口接收数字信号，并将数字信号转化为4G无线信号，4G无线通信模块利用射频信号发生器将4G无线信号发送给专用4G网络；
专用4G网络接收携带数据信息的4G无线信号，并将4G无线信号转发至电力服务器；
或电力服务器通过专用4G网络将携带数据信息的4G无线信号发送给4G无线通信模块，4G无线通信模块将4G无线信号转化为数字信号，并通过串口发送至电力传输终端，电力传输终端与电力服务器通过4G网络实现数据交互。
进一步的，在实际操作过程中，用户在使用4G无线通信模块和专用4G网络进行电力通讯时，本系统的电力终端软件需要对该用户进行一系列的身份认证后，才能成功注册上4G网络。
本发明中，电力传输终端将携带数据信息的数字信号通过串口发送给4G无线通信模块，具体包括：电力传输终端将采集到的数据信息通过电力协议封装成数字信号格式，并将携带数据信息的数字信号发送给4G无线通信模块。
基于上述技术方案，在具体的实施环境中，还需要考虑以下两点：
一、网络环境的搭建
由于本方案采用的是专用网络进行数据传输，而不是采用移动运营商提供的公用网络，所以必须自己搭建无线网络，并将网络覆盖到需要使用电力数据传输终端的地方。(具体无线网络的搭建有一整套的解决方案，不在本发明方案中论述)
二、电力数据传输终端改造
现有电力数据传输方案中的终端设备只支持接入GPRS无线网络，想要实现1.4/1.8G的4G专网接入，必须要改造现有的终端设备，使其拥有接入4G无线专网的能力。
电力数据传输终端是通过GPRS无线通信模块来实现无线网络接入的，电力终端与GPRS模块通过串口相连进行通信。电力终端主要负责将采集到的电力数据通过电力协议封装成特定格式，然后通过串口发送给GPRS模块。GPRS模块主要负责与无线网络的交互，保持跟无线网络的连接，将从串口接收到的数据通过调制成无线信号再发送给无线网络，或者从无线网络接收无线信号，然后解调成数字信号，再通过串口发送给电力终端。电力终端与GPRS模块业务比较独立，所以要想把电力终端改造成支持1.4/1.8G的4G终端，只需要将原有的GPRS无线通信模块替换成1.4/1.8G的4G无线通信模块即可。
将电力终端的GPRS无线通信模块改为4G无线通信模块后，并没有改变电力终端的业务逻辑。电力终端和4G无线通信模块还是通过串口进行通信，不同的只是4G无线通信模块的处理业务不同，并且GPRS无线通信模块在电力终端上面被设计为模块化的，支持即插即用，很方便替换，所以在改造原有的电力终端时硬件上不需要做任何修改，只需要替换无线通信模块即可。由于GPRS模块和4G模块的控制流程有所不同，电力终端软件上需要做些许调整，但是软件更新成本很低，这有利于原有GPRS电力终端最低成本的升级为4G专网电力终端，并且使专网电力终端更容易推广。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下优点：
本发明实施例中，对用于传输电力数据的无线网络进行了限制，即采用安全性非常高的1.4/1.8GHz无线专用网络作为电力数据传输的载体，并通过限制未经授权的用户接入网络，用户必须通过一系列的身份认证才能成功注册上4G网络，从源头上面杜绝了可能的安全威胁。同时，本发明采用4G(TDD-LTE)无线接入技术，充分利用了4G无线通信技术的高速率、低延时的特性，使无线通信技术在电力行业中拥有更广泛的应用。本发明技术方案解决了电力数据在传输过程中可能存在的安全隐患，保证了数据安全、可靠的传输，大大减小了电力数据在无线传输中的延时，保证了传输的实时性，利用4G技术的高速率特性，可拓展无线通信在电力领域的应用，比如远程视频监控等。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于专有4G网络的电力数据安全传输系统，其特征在于：该系统由电力传输终端、4G无线通信模块、专用4G网络和电力服务器组成；其中，所述电力传输终端与4G无线通信模块之间通过串口进行通信连接，所述4G无线通信模块通过无线信号与专用4G网络建立无线数据连接，所述电力服务器通过无线信号与专用4G网络建立无线数据连接。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述4G无线通信模块与专用4G网络之间还设有射频信号发生器，所述4G无线通信模块通过射频信号发生器将4G无线信号发送给专用4G网络。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述4G无线通信模块采用1.4/1.8GHz的4G无线通信模块，所述专用4G网络采用1.4/1.8GHz无线专用网络。
4.一种基于专有4G网络的电力数据安全传输方法，其特征在于，该方法包括：
电力传输终端将携带数据信息的数字信号通过串口发送给4G无线通信模块；
所述4G无线通信模块的串口接收所述数字信号，并将所述数字信号转化为4G无线信号，4G无线通信模块利用射频信号发生器将所述4G无线信号发送给专用4G网络；
所述专用4G网络接收携带数据信息的4G无线信号，并将所述4G无线信号转发至电力服务器；
或所述电力服务器通过专用4G网络将携带数据信息的4G无线信号发送给4G无线通信模块，4G无线通信模块将所述4G无线信号转化为数字信号，并通过串口发送至电力传输终端，电力传输终端与电力服务器通过4G网络实现数据交互。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述方法之前还包括：所述4G无线通信模块与专用4G网络通过一系列的身份认证成功注册上4G网络。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电力传输终端将携带数据信息的数字信号通过串口发送给4G无线通信模块，具体包括：
电力传输终端将采集到的数据信息通过电力协议封装成数字信号格式，并将携带数据信息的数字信号发送给4G无线通信模块。
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