CN105743656B - 基于无线传感器网络的变电站监控系统 - Google Patents
基于无线传感器网络的变电站监控系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105743656B CN105743656B CN201610192529.7A CN201610192529A CN105743656B CN 105743656 B CN105743656 B CN 105743656B CN 201610192529 A CN201610192529 A CN 201610192529A CN 105743656 B CN105743656 B CN 105743656B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- data
- node
- random number
- environmental data
- environmental
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
- H04L9/32—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials
- H04L9/3236—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials using cryptographic hash functions
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
- G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
- G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
- G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L63/00—Network architectures or network communication protocols for network security
- H04L63/04—Network architectures or network communication protocols for network security for providing a confidential data exchange among entities communicating through data packet networks
- H04L63/0428—Network architectures or network communication protocols for network security for providing a confidential data exchange among entities communicating through data packet networks wherein the data content is protected, e.g. by encrypting or encapsulating the payload
- H04L63/0478—Network architectures or network communication protocols for network security for providing a confidential data exchange among entities communicating through data packet networks wherein the data content is protected, e.g. by encrypting or encapsulating the payload applying multiple layers of encryption, e.g. nested tunnels or encrypting the content with a first key and then with at least a second key
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W72/00—Local resource management
- H04W72/04—Wireless resource allocation
- H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
- H04W72/0446—Resources in time domain, e.g. slots or frames
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W72/00—Local resource management
- H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
- H04W72/53—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on regulatory allocation policies
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W84/00—Network topologies
- H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Computer Security & Cryptography (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Selective Calling Equipment (AREA)
Abstract
本发明提供了一种基于无线传感器网络的变电站监控系统,该系统包括:多个环境数据采集节点,数据汇聚节点,远程监控中心;环境数据采集节点与数据汇聚节点之间通过哈希运算的方式进行认证,基于密钥及随机数交互的方式对采集的数据进行二次加密,并通过TDMA方式进行数据发送。本发明能够对变电站的安防、环境以及设备进行全面的监控,并且能够保证变电站数据传输的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及变电站监控领域,具体涉及一种基于无线传感器网络的变电站监控系统。
背景技术
随着社会经济的发展,各行业对电力供应的要求越来越高,变电站的稳定运行对于提供稳定可靠的电力供应起到了至关重要的作用,传统的监控该系统一般需要进行布线以及接触式的检测,需要耗费大量的人力和时间,并且由于变电站多为高压设备,人工检测具有很大的危险性,因此使用无线传感器网络进行变电站的监控成为变电站监控的发展趋势。
现有的基于无线传感器网络的监控系统仅仅是完成现场信息的采集及发送,而在数据发送过程中由于加密方案比较简单,容易遭受到攻击导致数据外泄,因此,有必要建立一个具有较高安全传输机制的变电站监控系统。
发明内容
本发明为克服现有技术中存在的不足,提供了一种基于无线传感器网络的变电站监控系统。
本发明解决其技术问题所采用如下技术方案:
一种基于无线传感器网络的变电站监控系统,该系统包括:多个环境数据采集节点,数据汇聚节点,远程监控中心,其中,所述环境数据采集节点包括:微控制器,用于控制环境数据采集节点中的其他组件;存储器,用于存储密钥表,随机数表,认证码以及数据;传感器模块,用于采集变电站相关数据;加密模块,用于加密待上传的数据;无线传输模块,用于将加密后的数据发送给数据汇聚节点;所述数据汇聚节点包括:微控制器,用于数据汇聚节点中的其他组件;存储器,用于存储密钥表,随机数表以及认证码;无线传输模块,用于接收环境数据采集节点发送的数据以及向远程监控中心发送数据。
环境数据采集节点与数据汇聚节点的数据交互过程包括:
认证阶段:(1)环境数据采集节点向数据汇聚节点发送随机数0的索引,数据汇聚节点根据随机数0的索引获取随机数0,并在本地选取随机数1;(2)数据汇聚节点对随机数0,随机数1以及数据汇聚节点的认证码做哈希运算,得到第一哈希值HASH1,随后将第一哈希值HASH1,随机数1,数据汇聚节点的标识信息发送给环境数据采集节点;(3)环境数据采集节点对环境数据采集节点的标识信息以及第一哈希值HASH1作第二次哈希运算,得到第二哈希值HASH2,随后将第二哈希值HASH2,环境数据采集节点的标识,数据汇聚节点的标识发送给数据汇聚节点;(4)数据汇聚节点根据环境数据采集节点的标识在本地查找环境数据采集节点对应的认证码,并对查找出来的环境数据采集节点对应的认证码以及第一哈希值HASH1作哈希运算得到第三哈希值HASH3,将HASH3与HASH2进行比较,如一致,则向环境数据采集节点发送认证成功消息,如不一致,则向环境数据采集节点发送认证失败消息。
数据加密阶段:(1)数据汇聚节点将密钥索引和随机数索引携带在认证成功消息中并发送给环境数据采集节点;(2)环境数据采集节点根据密钥索引查找出密钥A,根据随机数索引查找出随机数B,并选出另一密钥C和随机数D,使用密钥A对待上传数据和随机数B进行加密,使用密钥C对加密后的待上传数据和随机数D进行二次加密;(3)将环境数据采集节点的标识信息,密钥C的索引,随机数D的索引以及二次加密后的待上传数据进行存储,等待上传。
数据发送阶段:数据发送的时隙结构包括:信标时隙,紧急业务请求时隙,周期性上传时隙,紧急业务上传时隙;环境数据采集节点采集环境数据,对采集到的数据进行判断,如果超出设定的阈值,则判断数据为紧急数据,在紧急业务请求时隙到来时,向数据汇聚节点发送紧急数据发送请求,数据汇聚节点接收到紧急数据发送请求后,为环境数据采集节点分配紧急业务上传时隙,并将分配的紧急业务上传时隙的时隙号携带在紧急数据发送响应信息中,环境数据采集节点接收到紧急数据发送响应信息,获取分配的紧急业务上传时隙的时隙号,在该时隙到来时发送紧急数据,如果未超出设定的阈值,则判断数据为正常数据,等待数据汇聚节点分配的周期性上传时隙的到来,当时隙到来时,上传采集到的数据。
优选的,多个环境数据采集节点的传感器模块包括:温湿度传感器,烟雾传感器,水位传感器,粉尘检测传感器,SF6传感器。
优选的,多个环境数据采集节点的无线传输模块具体为使用ZigBee技术的无线传输模块。
附图说明
图1为本发明一种基于无线传感器网络的变电站监控系统的结构原理框图。
图2为本发明中环境数据采集节点与数据汇聚节点的数据交互过程中认证阶段的流程图。
图3为本发明中本发明中环境数据采集节点与数据汇聚节点的数据交互过程中数据加密阶段的流程图。
图4为本发明中本发明中环境数据采集节点与数据汇聚节点的数据交互过程中数据发送阶段的流程图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式,并结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明一种基于无线传感器网络的变电站监控系统的结构原理框图。该系统包括:多个环境数据采集节点,数据汇聚节点,远程监控中心,其中,所述环境数据采集节点包括:微控制器,用于控制环境数据采集节点中的其他组件;存储器,用于存储密钥表,随机数表,认证码以及数据;传感器模块,用于采集变电站相关数据;加密模块,用于加密待上传的数据;无线传输模块,用于将加密后的数据发送给数据汇聚节点;所述数据汇聚节点包括:微控制器,用于数据汇聚节点中的其他组件;存储器,用于存储密钥表,随机数表以及认证码;无线传输模块,用于接收环境数据采集节点发送的数据以及向远程监控中心发送数据。
图2为本发明中环境数据采集节点与数据汇聚节点的数据交互过程中认证阶段的流程图。该认证阶段包括如下步骤:(1)环境数据采集节点向数据汇聚节点发送随机数0的索引,数据汇聚节点根据随机数0的索引获取随机数0,并在本地选取随机数1;(2)数据汇聚节点对随机数0,随机数1以及数据汇聚节点的认证码做哈希运算,得到第一哈希值HASH1,随后将第一哈希值HASH1,随机数1,数据汇聚节点的标识信息发送给环境数据采集节点;(3)环境数据采集节点对环境数据采集节点的标识信息以及第一哈希值HASH1作第二次哈希运算,得到第二哈希值HASH2,随后将第二哈希值HASH2,环境数据采集节点的标识,数据汇聚节点的标识发送给数据汇聚节点;(4)数据汇聚节点根据环境数据采集节点的标识在本地查找环境数据采集节点对应的认证码,并对查找出来的环境数据采集节点对应的认证码以及第一哈希值HASH1作哈希运算得到第三哈希值HASH3,将HASH3与HASH2进行比较,如一致,则向环境数据采集节点发送认证成功消息,如不一致,则向环境数据采集节点发送认证失败消息。
图3为本发明中本发明中环境数据采集节点与数据汇聚节点的数据交互过程中数据加密阶段的流程图。该数据加密阶段包括以下步骤:(1)数据汇聚节点将密钥索引和随机数索引携带在认证成功消息中并发送给环境数据采集节点;(2)环境数据采集节点根据密钥索引查找出密钥A,根据随机数索引查找出随机数B,并选出另一密钥C和随机数D,使用密钥A对待上传数据和随机数B进行加密,使用密钥C对加密后的待上传数据和随机数D进行二次加密;(3)将环境数据采集节点的标识信息,密钥C的索引,随机数D的索引以及二次加密后的待上传数据进行存储,等待上传。
图4为本发明中本发明中环境数据采集节点与数据汇聚节点的数据交互过程中数据发送阶段的流程图。数据发送的时隙结构包括:信标时隙,紧急业务请求时隙,周期性上传时隙,紧急业务上传时隙,该数据发送阶段包括:环境数据采集节点采集环境数据,对采集到的数据进行判断,如果超出设定的阈值,则判断数据为紧急数据,在紧急业务请求时隙到来时,向数据汇聚节点发送紧急数据发送请求,数据汇聚节点接收到紧急数据发送请求后,为环境数据采集节点分配紧急业务上传时隙,并将分配的紧急业务上传时隙的时隙号携带在紧急数据发送响应信息中,环境数据采集节点接收到紧急数据发送响应信息,获取分配的紧急业务上传时隙的时隙号,在该时隙到来时发送紧急数据,如果未超出设定的阈值,则判断数据为正常数据,等待数据汇聚节点分配的周期性上传时隙的到来,当时隙到来时,上传数据。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改,等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.基于无线传感器网络的变电站监控系统,该系统包括:多个环境数据采集节点,数据汇聚节点,远程监控中心,其中,
所述环境数据采集节点包括:
微控制器,用于控制环境数据采集节点中的其他组件;
存储器,用于存储密钥表,随机数表,认证码以及数据;
传感器模块,用于采集变电站相关数据;
加密模块,用于加密待上传的数据;
无线传输模块,用于将加密后的数据发送给数据汇聚节点;
所述数据汇聚节点包括:
微控制器,用于控制数据汇聚节点中的其他组件;
存储器,用于存储密钥表,随机数表以及认证码;
无线传输模块,用于接收环境数据采集节点发送的数据以及向远程监控中心发送数据;
环境数据采集节点与数据汇聚节点的数据交互过程包括:
认证阶段:
(1)环境数据采集节点向数据汇聚节点发送随机数0的索引,数据汇聚节点根据随机数0的索引获取随机数0,并在本地选取随机数1;
(2)数据汇聚节点对随机数0,随机数1以及数据汇聚节点的认证码做哈希运算,得到第一哈希值HASH1,随后将第一哈希值HASH1,随机数1,数据汇聚节点的标识信息发送给环境数据采集节点;
(3)环境数据采集节点对环境数据采集节点的标识信息以及第一哈希值HASH1作第二次哈希运算,得到第二哈希值HASH2,随后将第二哈希值HASH2,环境数据采集节点的标识,数据汇聚节点的标识发送给数据汇聚节点;
(4)数据汇聚节点根据环境数据采集节点的标识在本地查找环境数据采集节点对应的认证码,并对查找出来的环境数据采集节点对应的认证码以及第一哈希值HASH1作哈希运算得到第三哈希值HASH3,将HASH3与HASH2进行比较,如一致,则向环境数据采集节点发送认证成功消息,如不一致,则向环境数据采集节点发送认证失败消息;
数据加密阶段:
(1)数据汇聚节点将密钥索引和随机数索引携带在认证成功消息中并发送给环境数据采集节点;
(2)环境数据采集节点根据密钥索引查找出密钥A,根据随机数索引查找出随机数B,并选出另一密钥C和随机数D,使用密钥A对待上传数据和随机数B进行加密,使用密钥C对加密后的待上传数据和随机数D进行二次加密;
(3)将环境数据采集节点的标识信息,密钥C的索引,随机数D的索引以及二次加密后的待上传数据进行存储,等待上传;
数据发送阶段:
数据发送的时隙结构包括:信标时隙,紧急业务请求时隙,周期性上传时隙以及紧急业务上传时隙;
环境数据采集节点采集环境数据,对采集到的数据进行判断,如果超出设定的阈值,则判断数据为紧急数据,在紧急业务请求时隙到来时,向数据汇聚节点发送紧急数据发送请求,数据汇聚节点接收到紧急数据发送请求后,为环境数据采集节点分配紧急业务上传时隙,并将分配的紧急业务上传时隙的时隙号携带在紧急数据发送响应信息中,环境数据采集节点接收到紧急数据发送响应信息,获取分配的紧急业务上传时隙的时隙号,在该时隙到来时发送紧急数据,如果未超出设定的阈值,则判断数据为正常数据,等待数据汇聚节点分配的周期性上传时隙的到来,当时隙到来时,上传采集到的数据。
2.如权利要求1所述的基于无线传感器网络的变电站监控系统,其中,所述多个环境数据采集节点的传感器模块包括:温湿度传感器,烟雾传感器,水位传感器,粉尘检测传感器以及SF6传感器。
3.如权利要求1所述的基于无线传感器网络的变电站监控系统,其中,所述多个环境数据采集节点的无线传输模块具体为使用ZigBee技术的无线传输模块。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610192529.7A CN105743656B (zh) | 2016-03-30 | 2016-03-30 | 基于无线传感器网络的变电站监控系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610192529.7A CN105743656B (zh) | 2016-03-30 | 2016-03-30 | 基于无线传感器网络的变电站监控系统 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105743656A CN105743656A (zh) | 2016-07-06 |
CN105743656B true CN105743656B (zh) | 2018-08-07 |
Family
ID=56253344
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610192529.7A Expired - Fee Related CN105743656B (zh) | 2016-03-30 | 2016-03-30 | 基于无线传感器网络的变电站监控系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105743656B (zh) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106209884A (zh) * | 2016-07-21 | 2016-12-07 | 恒宝股份有限公司 | Ta和ca之间外部认证与通信加密的方法、ca和ta |
CN108199851B (zh) * | 2018-02-01 | 2022-03-04 | 北京华大智宝电子系统有限公司 | 一种数据安全传输方法、装置及系统 |
CN112637161B (zh) * | 2018-09-12 | 2022-07-08 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 数据传输方法和存储介质 |
CN109462621A (zh) * | 2019-01-10 | 2019-03-12 | 国网浙江省电力有限公司杭州供电公司 | 网络安全保护方法、装置及电子设备 |
CN111865975B (zh) * | 2020-07-19 | 2022-10-11 | 长春光华学院 | 一种电网智能监控系统 |
CN111885164B (zh) * | 2020-07-23 | 2023-08-25 | 广东电网有限责任公司 | 一种数据管理系统 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1845520A (zh) * | 2006-03-07 | 2006-10-11 | 南京澳帝姆科技有限公司 | 无线传感器网络节点与网关之间的通信方法 |
CN103778773A (zh) * | 2014-02-19 | 2014-05-07 | 山东微分电子科技有限公司 | 一种远程安全抄表方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8887307B2 (en) * | 2007-10-12 | 2014-11-11 | Broadcom Corporation | Method and system for using location information acquired from GPS for secure authentication |
-
2016
- 2016-03-30 CN CN201610192529.7A patent/CN105743656B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1845520A (zh) * | 2006-03-07 | 2006-10-11 | 南京澳帝姆科技有限公司 | 无线传感器网络节点与网关之间的通信方法 |
CN103778773A (zh) * | 2014-02-19 | 2014-05-07 | 山东微分电子科技有限公司 | 一种远程安全抄表方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105743656A (zh) | 2016-07-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105743656B (zh) | 基于无线传感器网络的变电站监控系统 | |
CN109922162B (zh) | 一种基于区块链的扁平化建筑设备物联网监控系统及方法 | |
CN108632293B (zh) | 基于区块链技术的建筑设备物联网系统与方法 | |
RU2014129938A (ru) | Системы и способы дистанционного мониторинга медицинских устройств | |
CN105743637B (zh) | 一种变电站智能巡检系统 | |
CN103763699B (zh) | 具有入侵检测功能的无线传感器网络密钥管理机制 | |
CN108475317A (zh) | 用于保护物联网(IoT)装置预置的系统和方法 | |
CN109033876A (zh) | 一种基于区块链的空气监测数据存储系统及存储方法 | |
CN104219224A (zh) | 基于优先级的ipv6异构传感网数据安全通信方法 | |
CN113114665B (zh) | 数据的传输方法和装置、存储介质、电子装置 | |
CN108881203A (zh) | 基于区块链的数据管理方法、电子设备、存储介质及系统 | |
CN115225339B (zh) | 一种输电物联网感知终端安全接入及数据传输方法和系统 | |
CN108306896A (zh) | 一种具有数据保护功能的变电站状态监测系统和方法 | |
Qian et al. | A design for secure and survivable wireless sensor networks | |
CN104537796B (zh) | 一种告警信息处理系统及处理方法 | |
Beyer et al. | Pattern-of-life modeling in smart homes | |
CN105262653A (zh) | 安全接入平台 | |
CN110995739A (zh) | 一种工业互联网监控云平台 | |
CN102833067B (zh) | 三方认证的方法、系统及终端设备的认证状态管理方法 | |
CN218124944U (zh) | 一种基于区块链的矿山物联网数据管理系统 | |
CN109587121A (zh) | 安全策略的管控方法及装置 | |
CN110086878A (zh) | 一种5g私有网络及构建方法 | |
CN103957096A (zh) | 一种wifi无线局域网和量子保密通信网混合通信系统 | |
CN109150661A (zh) | 一种设备发现方法及装置 | |
CN109104402A (zh) | 信息物理融合系统的信息保护方法、设备、介质及架构 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180807 Termination date: 20190330 |