CN106100821A - 一种混沌加密数据采集系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混沌加密数据采集系统，包括混沌加密方法，采集终端和远程服务器，所述采集终端和远程服务器进行远程通信，所述采集终端包括核心处理器，所述核心处理器的数据输入端连接有数据采集模块，电平输出端连接有控制执行模块，数据交互端口连接有数据存储模块，核心处理器的通信端口还连接有数据通信模块，所述采集终端内还安装有电源模块；所述远程服务器与数据通信模块进行数据传输，所述远程服务器包括控制主机，所述控制主机配备有交互输入输出设备，且控制主机的前端还连接有网络服务器。本发明不仅可以便捷和系统性的进行数据采集，而且不拘泥与特定的数据采集对象，具有更广泛的适用范围，新的混沌加密方法被引入，很好解决了当前数据采集中被忽视的安全性问题，大幅降低由于信息截获而造成的经济损失。

Description

一种混沌加密数据采集系统
技术领域
本发明涉及数据采集技术领域，具体为一种混沌加密数据采集系统。
背景技术
随着无线和有线通信网络的日益普及，利用网络窃取经济或军事情报等犯罪活动屡有报道，各种信息在传播的过程中，都有可能被窃取、复制、篡改甚至非法传播。现在的数据采集系统过分注重效率，而忽视了安全性问题的考虑，因此存在很大的安全隐患，一旦发生信息泄露必将产生巨大的经济损失。虽然现在已经有了很多特定的数据采集装置，但是适用于多种数据采集对象，方便实用、考虑周全的数据采集系统，目前还很少见。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种混沌加密数据采集系统，不仅具有便捷性和系统性的特征，而且能够根据具体的数据采集对象确定适宜的传感器，以及根据实际的作用对象设置PLC控制参数，从而可以更广泛地进行数据采集，被引入的新的混沌加密方法，有效实现了连续混沌系统在数字信号数据采集系统中的应用，解决了当前数据采集存在的安全性问题，大幅降低由于信息截获而造成的经济损失。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种混沌加密数据采集系统，包括混沌加密方法，采集终端和远程服务器，所述混沌加密方法如下：
选择混沌系统
离散化可得
T是采样间隔，i为固定选取数，选取十进制x2(k)小数点后的第i位所对应的十进制数值J(i)作为随机选择数，然后选择二进制x2(k)小数点后的第J(i)位所对应的二进制数值m(k)作为密钥；从而得到混沌加密序列：；接收方基于解密算法恢复出原数据信息：。
所述采集终端1和远程服务器2进行远程通信，其特征在于：所述采集终端1包括核心处理器3，所述核心处理器3可用于实现数据采集信号的混沌加密，所述核心处理器3的数据输入端连接有数据采集模块4，电平输出端连接有控制执行模块5，数据交互端口连接有数据存储模块6，核心处理器3的通信端口还连接有数据通信模块7，所述采集终端1内还安装有电源模块11；所述远程服务器2与数据通信模块7进行数据传输，所述远程服务器2包括控制主机8，所述控制主机8配备有交互输入输出设备9，且控制主机8的前端还连接有网络服务器10。
根据上述技术方案，所述数据采集模块4包括传感器组12和全景摄像头13，所述传感器组12的输出端连接有模数转换器14，全景摄像头13的输出端连接有视频采集卡15，所述模数转换器14和视频采集卡15的输出端均连接到核心处理器3。
根据上述技术方案，所述核心处理器3采用基于STM32内核的ARMCortex-M3系列嵌入式处理器，且核心处理器3还连接有复位电路16和时钟晶振17，所述复位电路16采用I2C芯片制成，所述时钟晶振17采用25M的外部晶振。
根据上述技术方案，所述控制执行模块5包括PLC控制器18，所述PLC控制器18的输出端并联接有多路电磁阀19和固态继电器开关20，所述多路电磁阀19和固态继电器开关20均连接到核心处理器3。
根据上述技术方案，所述数据存储模块6包括同步动态随机存储器21和静态数据存储器22，所述同步动态随机存储器21内置有动态数据库，静态数据存储器22内置有静态数据库。
根据上述技术方案，所述数据通信模块7包括USART转换接口23和网络适配器24，所述USART转换接口23的输出端并联有射频信号收发器25和USB总线转换接口26，所述射频信号收发器25采用CC1101系列芯片，所述USB总线转换接口26采用CH341T系列芯片。
根据上述技术方案，所述交互输入输出设备9包括液晶显示器27、输入键盘28和鼠标29，液晶显示器27、输入键盘28和鼠标29均通过数据接口连接到控制主机8。
根据上述技术方案，所述电源模块11包括蓄电池30，所述蓄电池30的输出端连接有电压变换器31，所述电压变换器31的输出端连接到各个模块的电源端。
根据上述技术方案，所述传感器组12包括传感器1（32）、传感器2（33）和传感器3（34）。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：基于高新科学技术，本发明不仅实现了便捷地和系统性地进行数据采集，而且不拘泥与特定的数据采集对象，具有更广泛的适用范围，新的混沌加密方法被引入，有效实现了连续混沌系统在数字信号数据采样系统中的应用，很好解决了当前数据采集中被忽视的安全性问题，从而减少了由于信息截获而造成的经济损失。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为射频信号收发器电路原理图；
图3为USB总线转换接口电路原理图。
图中：1-采集终端；2-远程服务器；3-核心处理器；4-数据采集模块；5-控制执行模块；6-数据存储模块；7-数据通信模块；8-控制主机；9-交互输入输出设备；10-网络服务器；11-电源模块；12-传感器组；13-全景摄像头；14-模数转换器；15-视频采集卡；16-复位电路；17-时钟晶振；18-PLC控制器；19-多路电磁阀；20-固态继电器开关；21-同步动态随机存储器；22-静态数据存储器；23-USART转换接口；24-网络适配器；25-射频信号收发器；26-USB总线转换接口；27-液晶显示器；28-输入键盘；29-鼠标；30-蓄电池；31-电压变换器；32-传感器1；33-传感器2；34-传感器3。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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。
实施例：请参阅图1至图3，本发明提供一种技术方案：一种混沌加密数据采集系统，包括混沌加密方法、采集终端1和远程服务器2。所述混沌加密方法如下：
选择混沌系统
离散化可得
T是采样间隔，i为固定选取数，选取十进制x2(k)小数点后的第i位所对应的十进制数值J(i)作为随机选择数，然后选择二进制x2(k)小数点后的第J(i)位所对应的二进制数值m(k)作为密钥；从而得到混沌加密序列：；接收方基于解密算法恢复出原数据信息：。
所述采集终端1和远程服务器2进行远程通信，其特征在于：所述采集终端1包括核心处理器3，所述核心处理器3可用于实现数据采集信号的混沌加密，所述核心处理器3的数据输入端连接有数据采集模块4，电平输出端连接有控制执行模块5，数据交互端口连接有数据存储模块6，核心处理器3的通信端口还连接有数据通信模块7，所述采集终端1内还安装有电源模块11；所述远程服务器2与数据通信模块7进行数据传输，所述远程服务器2包括控制主机8，所述控制主机8配备有交互输入输出设备9，且控制主机8的前端还连接有网络服务器10。
所述数据采集模块4包括传感器组12和全景摄像头13，所述传感器组12的输出端连接有模数转换器14，全景摄像头13的输出端连接有视频采集卡15，所述模数转换器14和视频采集卡15的输出端均连接到核心处理器3；所述核心处理器3采用基于STM32内核的ARMCortex-M3系列嵌入式处理器，且核心处理器3还连接有复位电路16和时钟晶振17，所述复位电路16采用I2C芯片制成，所述时钟晶振17采用25M的外部晶振；所述控制执行模块5包括PLC控制器18，所述PLC控制器18的输出端并联接有多路电磁阀19和固态继电器开关20，所述多路电磁阀19和固态继电器开关20均连接到核心处理器3；所述数据存储模块6包括同步动态随机存储器21和静态数据存储器22，所述同步动态随机存储器21内置有动态数据库，静态数据存储器22内置有静态数据库；所述数据通信模块7包括USART转换接口23和网络适配器24，所述USART转换接口23的输出端并联有射频信号收发器25和USB总线转换接口26，所述射频信号收发器25采用CC1101系列芯片，所述USB总线转换接口26采用CH341T系列芯片；所述交互输入输出设备9包括液晶显示器27、输入键盘28和鼠标29，液晶显示器27、输入键盘28和鼠标29均通过数据接口连接到控制主机8；所述电源模块11包括蓄电池30，所述蓄电池30的输出端连接有电压变换器31，所述电压变换器31的输出端连接到各个模块的电源端；所述传感器组12包括传感器1（32）、传感器2（33）和传感器3（34）。
所述核心处理器3采用的ARMCortex-M3系列嵌入式处理器，是一个32位处理器内核，内部的数据路径是32位的，寄存器是32位的，存储器接口也是32位的；CM3采用了哈佛结构，拥有独立的指令总线和数据总线，可以让取指与数据访问并行不悖；针对业界对ARM处理器中断响应的问题，Cortex-M3首次在内核上集成了嵌套向量中断控制器，Cortex-M3的中断延迟只有12个时钟周期(ARM7需要24-42个周期)；Cortex-M3还使用尾链技术，使得背靠背（back-to-back）中断的响应只需要6个时钟周期(ARM7需要大于30个周期)，Cortex-M3采用了基于栈的异常模式，使得芯片初始化的封装更为简单。
所述射频信号收发器25采用的CC1101系列芯片是TI公司一款低成本、低功耗、高性价比的单片可编程UHF收发芯片，其工作频段灵活，可在315、433、868和915MHz的ISM（工业、科学和医疗）和SRD（短距离设备）频段设定，数据传输率和输出功率可编程控制，最高可达500Kbps和10dbm。
本发明的工作原理：
（1）所述数据采集模块4用于实现数据采集操作，所述全景摄像头13用于采集当前的视频数据，采集到的视频信号经过视频采集卡15进行识别和转码压缩变换，形成核心处理器3可识别的数据，所述传感器组12用于进行现场其他状态参数采集，所述模数转换器14将采集到的模拟数据转换成数字信号，再送入核心处理器3中；
（2）所述核心处理器3可用于实现数据混沌加密，并进行数据通信控制，所述复位电路16能够保持掉电后数据不丢失，所受时钟晶振17用于提供标准的机器周期；
（3）所述控制执行模块5用于实现命令控制，所述PLC控制器18接收来自核心处理器3的控制命令，并且根据命令输出相应的控制电平，分别控制多路电磁阀19和固态继电器开关20的开关和通断；
（4）所述数据存储模块6用于存储接收到的数据，所述同步动态随机存储器21用于实现动态缓存，将接收到的数据暂存至动态数据库，所述静态数据存储器22用于实现数据备份存储，并将存储的数据建立静态数据库；所述数据通信模块7将接收到的数据进行远程发送，所述USART转换接口23将处理后的数据转换成IP数据，所述网络适配器24用于进行网络参数配置，所述射频信号收发器25将输出的IP数据再转换成射频信号发送出去，所述USB总线转换接口26用于连接USB接口的移动设备；
（5）所述控制主机8通过网络服务器10连接无线网络并接收来自采集终端1的数据信号，所述交互输入输出设备9用于实现交互输入输出，所述液晶显示器27用于实现显示功能，所述输入键盘28和鼠标29分别用于实现数据输入和命令输入；
（6）所述电源模块11为整个装置供电，所述蓄电池30用于提供输出电压，所述电压变换器31将输出电压转换成各个模块所需要的电压。
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 (8)

1.一种混沌加密数据采集系统，包括混沌加密方法，采集终端（1）和远程服务器（2），所述混沌加密方法如下：
选择混沌系统
离散化可得
T是采样间隔，i为固定选取数，选取十进制x2(k)小数点后的第i位所对应的十进制数值J(i)作为随机选择数，然后选择二进制x2(k)小数点后的第J(i)位所对应的二进制数值m(k)作为密钥；从而得到混沌加密序列：；接收方基于解密算法恢复出原数据信息：；
所述采集终端（1）和远程服务器（2）进行远程通信，其特征在于：所述采集终端（1）包括核心处理器（3），可以实现数据采集信号的混沌加密，核心处理器（3）的数据输入端连接有数据采集模块（4），核心处理器（3）的电平输出端连接有控制执行模块（5），核心处理器（3）的数据交互端口连接有数据存储模块（6），核心处理器（3）的通信端口连接有数据通信模块（7），所述采集终端（1）内还安装有电源模块（11）；所述远程服务器（2）与数据通信模块（7）进行数据传输，所述远程服务器（2）包括控制主机（8），所述控制主机（8）的后端配备有交互输入输出设备（9），控制主机（8）的前端连接有网络服务器（10）。
2.根据权利要求1所述的一种混沌加密数据采集系统，其特征在于：所述数据采集模块（4）包括传感器组（12）和全景摄像头（13），所述传感器组（12）的输出端连接有模数转换器（14），全景摄像头（13）的输出端连接有视频采集卡（15），所述模数转换器（14）和视频采集卡（15）的输出端均连接到核心处理器（3）。
3.根据权利要求1所述的一种混沌加密数据采集系统，其特征在于：所述核心处理器（3）采用基于STM32内核的ARMCortex-M3系列嵌入式处理器，采用给出的混沌加密算法，将数据采集信号转换为混沌加密信号，核心处理器（3）还连接有复位电路（16）和时钟晶振（17），所述复位电路（16）采用I2C芯片制成，所述时钟晶振（17）采用25M的外部晶振。
4.根据权利要求1所述的一种混沌加密数据采集系统，其特征在于：所述控制执行模块（5）包括PLC控制器（18），所述PLC控制器（18）的输出端并联接有多路电磁阀（19）和固态继电器开关（20），所述多路电磁阀（19）和固态继电器开关（20）均连接到核心处理器（3）。
5.根据权利要求1所述的一种混沌加密数据采集系统，其特征在于：所述数据存储模块（6）包括同步动态随机存储器（21）和静态数据存储器（22），所述同步动态随机存储器（21）内置有动态数据库，静态数据存储器（22）内置有静态数据库。
6.根据权利要求1所述的一种混沌加密数据采集系统，其特征在于：所述数据通信模块（7）包括USART转换接口（23）和网络适配器（24），所述USART转换接口（23）的输出端并联有射频信号收发器（25）和USB总线转换接口（26），所述射频信号收发器（25）采用CC1101系列芯片，所述USB总线转换接口（26）采用CH341T系列芯片。
7.根据权利要求1所述的一种混沌加密数据采集系统，其特征在于：所述交互输入输出设备（9）包括液晶显示器（27）、输入键盘（28）和鼠标（29），液晶显示器（27）、输入键盘（28）和鼠标（29）均通过数据接口连接到控制主机（8）。
8.根据权利要求1所述的一种混沌加密数据采集系统，其特征在于：所述电源模块（11）包括蓄电池（30），所述蓄电池（30）的输出端连接有电压变换器（31），所述电压变换器（31）的输出端连接到各个模块的电源端。
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