CN106325955A - Sts预付费电能表的远程升级方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种STS预付费电能表的远程升级方法，包括主站发送包含加密的STS令牌码的通信帧；STS预付费电能表进行认证；主站发送升级文件信息帧；STS预付费电能表判断自身软件程序是否需要升级；主站分多次发送升级文件据帧，发送完成后再发送校验帧；STS预付费电能表存储升级文件并校验；需要升级的STS预付费电能表对软件程序升级。本发明通过STS标准令牌码认证的方式保证了STS预付费电能表远程升级的安全性；通过对成熟的标准协议进行扩展，实现了升级触发，文件传送/重发，升级结束等功能，满足了现今日益增长的远程升级需求，减少了升级成本并提升了用户体验，还通过一系列校验、备份机制保证升级功能的稳定性。

Description

STS预付费电能表的远程升级方法

技术领域

本发明具体涉及一种STS预付费电能表的远程升级方法。

背景技术

随着国家经济技术的发展和人们生活水平的提高，自动化技术已经广泛应用于人们的日常生活中，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。

预付费电能表因其具有电量预购、自动断电和合闸、远程数据传输等优点，一经推出即受到了广泛关注，目前已经大范围应用于国内外的电能计量系统。STS标准传输规范（Standard Transfer Specification）是一套安全消息协议，2005年被国际电工委员会标准化为IEC62055-41。STS采用20位数字代码作为信息的传输介质，它可以采用键盘、IC卡、网络通讯等方式将购电、工程维护等信息经过加密后传递到STS预付费电能表中。

出于电力系统安全和风险控制的考虑，电能表的软件升级依旧采取人工升级的方式：即派遣工作人员到智能电能表的安装地点，将智能电能表拆装后返厂维修升级或到现场拆除铅封，开表盖并使用专用编程器进行程序烧录。目前有研究使用IC卡的方式（CN103425505）对电能表进行升级，但是此种方法需要维护人员到现场进行维护，且对于没有IC卡功能的电能表采用此种方式会增加硬件成本。还有简单使用通信口对升级文件进行传输的方式（CN 104063254），但是此方式有很大的风险，一旦不法分子获取了升级传输的详细通信规约，则他们可以对电能表的软件程序进行任意的修改，这将给电网带来灾难性的后果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种保密性好，风险可控，安全便捷高效的针对STS预付费电能表的远程升级方法。

本发明提供的这种STS预付费电能表的远程升级方法，包括如下步骤：

S1. 主站根据已有的STS预付费电能表的密钥，依据STS标准传输规范发送包含加密的STS令牌码的通信帧给STS预付费电能表；

S2. STS预付费电能表接收步骤S1所述的通信帧并进行认证；

S3. 主站发送升级文件信息帧给STS预付费电能表；

S4. STS预付费电能表接收步骤S2所述的信息帧并判断自身软件程序是否需要升级：若需要升级则进入升级准备状态，否则不动作；

S5. 主站分多次将升级文件通过数据帧传输给需要升级的STS预付费电能表，并在数据帧发送完成后发送校验帧；

S6. 需要升级的STS预付费电能表将接收到的升级文件进行存储，并根据接收的校验帧对存储的升级文件进行校验；

S7. 需要升级的STS预付费电能表根据校验通过的升级文件对自身的软件程序进行升级，完成STS预付费电能表的远程升级。

步骤S2~S6所述的主站与STS预付费电能表之间的通信，采用的通信方式为STS标准传输规范或者《DL/T645-2007 多功能电能表通信协议》所定义的通信协议。

步骤S1所述的STS令牌码为STS标准传输规范中规定保留给制造商使用的16 bit数据信息区段。

所述的16 bit数据信息区段用于定义STS预付费电能表的允许升级状态时间。

步骤S4所述的判断自身软件程序是否需要升级，具体为判断升级程序厂家信息是否与当前电能表厂家匹配、升级程序产品信息是否与当前电能表产品号匹配、升级程序大小是否匹配和升级程序版本与当前程序版本是否匹配：若电能表厂家匹配、产品信息匹配、升级程序大小匹配且升级程序版本与当前版本不一致，则判定STS预付费电能表需要升级；否则判定为不需要升级。

步骤S5所述的主站发送升级文件给需要升级的STS预付费电能表，具体为对电能表程序编译出的HEX文件进行转换，将编译出的HEX文件转换为BIN文件格式并对得到的BIN格式文件进行裁剪：删除前16K不升级部分程序和非有效代码段数据，组成新的BIN文件并发送给需要升级的STS预付费电能表。

步骤S6所述的对升级文件进行存储和校验，具体为：

1）对存储于STS预付费电能表外部存储器的升级程序进行校验，并与主站发送的校验信息进行比对，若比对一致则置需要升级标志并重启，比对不一致则返回失败帧；

2）STS预付费电能表重启后检测到升级标志，将外部存储器中的程序写入内部存储器中。

步骤S7所述的根据校验通过的升级文件对自身的软件程序进行升级，具体为：

A. STS预付费电能表跳转到应用程序入口；

B. STS预付费电能表若正常运行，则将新版本的程序备份到外部程序存储器的“当前运行程序备份区”，清除外部程序存储器的“升级程序存储区”，并清除升级允许标志；STS预付费电能表若不能正常运行，则将外部存储器中“当前运行程序备份区”中的程序写入内部存储器，重启后运行。

本发明提供的这种STS预付费电能表的远程升级方法，通过STS标准令牌码认证的方式保证了STS预付费电能表远程升级的安全性；通过对成熟的标准协议进行扩展，实现了升级触发，升级文件传送/重发，升级结束等功能，满足了现有网络日益增长的远程升级需求，减少了升级成本并提升了用户的用电体验；通过一系列校验、备份机制保证升级功能的稳定性。

附图说明

图1为本发明方法的流程图。

图2为本发明BIN格式程序文件裁剪前后的对比示意图。

具体实施方式

如图1所示为本发明的方法流程图：本发明提供的这种STS预付费电能表的远程升级方法，包括如下步骤：

S1. 主站根据已保存的STS预付费电能表的密钥，依据STS标准传输规范发送包含加密的STS令牌码的通信帧给STS预付费电能表；

所述的STS令牌码为STS标准传输规范中规定保留给制造商使用的16 bit数据信息区段；该16 bit数据信息区段可以用于定义STS预付费电能表的允许升级状态时间，也可用于定义其他操作；

S2. STS预付费电能表接收步骤S1所述的通信帧并进行认证；

S3. 主站发送升级文件信息帧给STS预付费电能表；

S4. STS预付费电能表接收步骤S2所述的信息帧并判断自身软件程序是否需要升级；

判断项目包括：判断升级程序厂家信息是否与当前电能表厂家匹配、升级程序产品信息是否与当前电能表产品号匹配、升级程序大小是否匹配和升级程序版本与当前程序版本是否匹配：若电能表厂家匹配、产品信息匹配、升级程序大小匹配且升级程序版本与当前版本不一致，则判定STS预付费电能表需要升级；否则判定为不需要升级，STS预付费电能表不动作；

S5. 主站分多次将升级文件通过数据帧传输给需要升级的STS预付费电能表，并在数据帧发送完成后发送校验帧；

主站在发送升级文件给需要升级的STS预付费电能表时，为了减少通信传输量，对电能表程序编译出的HEX文件进行转换，将编译出的HEX文件转换为BIN文件格式，并对得到的BIN格式文件进行裁剪：删除前16K不升级部分程序和非有效代码段数据，组成新的BIN文件并发送给需要升级的STS预付费电能表；

S6. 需要升级的STS预付费电能表将接收到的升级文件进行存储，并根据接收的校验帧对存储的升级文件进行校验，具体为：

1）对存储于STS预付费电能表外部存储器的升级程序进行校验，并与主站发送的校验信息进行比对，若比对一致则置需要升级标志并重启，比对不一致则返回失败帧；

2）STS预付费电能表重启后检测到升级标志，将外部存储器中的程序写入内部存储器中；

S7. 需要升级的STS预付费电能表根据校验通过的升级文件对自身的软件程序进行升级，完成STS预付费电能表的远程升级。

在具体升级时，需要完成如下两个步骤：

A. STS预付费电能表跳转到应用程序入口；

B. STS预付费电能表若正常运行，则将新版本的程序备份到外部程序存储器的“当前运行程序备份区”，清除外部程序存储器的“升级程序存储区”，并清除升级允许标志；STS预付费电能表若不能正常运行，则将外部存储器中“当前运行程序备份区”中的程序写入内部存储器，重启后运行；

以上所述的所有步骤中，步骤S2~S6所述的主站与STS预付费电能表之间的通信，采用的通信方式为STS标准传输规范或者《DL/T645-2007 多功能电能表通信协议》所定义的通信协议，或者也可以采用其他约定的通信协议。

以下结合一个具体实施例对本发明进行进一步说明：

对基于ML610496C芯片的STS预付费电能表进行远程升级：

（1）主站发送包含加密的STS令牌码的帧，加密前令牌码明文数据如下表1所示：

表1 加密前令牌码明文数据表

其中令牌类为2，令牌子类15为STS标准预留给制造商自定义的区间。RND是为加强令牌传输安全性而增加的随机数。TID由发行的日期和时间衍生而来，反映了以标准传输规格为基础之日期和时间滞后的分钟数。升级允许状态时间为传送到电能表端设置电能表为升级允许状态的时长，超过升级允许状态，自动将电能表设置为不允许远程升级状态。CRC为保证数据传输安全性增加的校验码；

（2）主站根据STS规范对明文数据进行加密转换，得到一组20位十进制加密的STS令牌码，并传送至电能表；

（3）电能表接收到加密STS令牌帧后，对加密数据进行密钥匹配认证，认证成功则将加密数据还原为明文，并将电能表设置为升级允许状态，升级允许持续时间设置为明文中解析到的传输数据，并返回成功帧。认证失败则电表返回失败帧；

（4）主站发送升级文件信息帧，升级文件信息格式如下表2所示：

表2 升级文件信息格式表

（5）电能表接收主站发送的升级文件信息帧后，对此信息帧进行解析：比较厂家编码是否相同，相同则进入下一步，否则返回失败帧；比较产品型号编码是否相同，相同则进入下一步，否则返回失败帧；比较版本时间是否相同，不相同则返回成功帧，否则返回失败帧；

（6）为了减少通信传输量，对电能表程序编译出的HEX文件进行转换处理，首先将编译出的HEX文件转换为BIN文件格式，转化为BIN格式的程序文件内容可参照图2中未裁剪BIN。接下来对BIN文件进行裁剪：删除前16K不升级部分程序和非有效代码段数据，组成新的BIN文件，可参照图2中裁剪后BIN，大小为124K，作为主站下发升级文件，具体如图2所示；

（7）主站从升级BIN文件起始位置开始，读取固定长度数据并结合数据帧序号发送，起始第一帧帧序号为1；

（8）电能表接收后，按照帧序号和数据长度对数据进行偏移，存储于电能表外部存储器的“升级程序存储区”，成功返回成功帧，否则返回失败帧；

（9）如电能表返回成功，则主站从上次读取后位置开始继续读取固定长度数据且帧序号加1，发送下一帧数据，重复此方法直到发送完成。如电能表返回失败，则主站对此帧进行重发；

（10）主站发送包含升级文件校验信息的结束帧；

（11）电能表接收后，对存储于电能表外部存储器的升级程序进行校验，并与主站发送的校验信息进行比对，比对一致则置需要升级标志并重启电能表，比对不一致则返回失败帧；

（12）电表重启后检测到升级标志，将外部存储器中的程序写入电能表内部存储器中；

（13）电能表跳转到应用程序入口，如果正常运行，则将新版本程序备份到外部程序存储器的“当前运行程序备份区”，清除外部程序存储器的“升级程序存储区”，并清除升级允许标志。如不能正常运行，则将外部存储器中“当前运行程序备份区”中的程序写入电能表芯片内部存储器，重启后运行。

Claims (8)

1.一种STS预付费电能表的远程升级方法，包括如下步骤：

S1. 主站根据已有的STS预付费电能表的密钥，依据STS标准传输规范发送包含加密的STS令牌码的通信帧给STS预付费电能表；

S2. STS预付费电能表接收步骤S1所述的通信帧并进行认证；

S3. 主站发送升级文件信息帧给STS预付费电能表；

S4. STS预付费电能表接收步骤S2所述的信息帧并判断自身软件程序是否需要升级：若需要升级则进入升级准备状态，否则不动作；

S5. 主站分多次将升级文件通过数据帧传输给需要升级的STS预付费电能表，并在数据帧发送完成后发送校验帧；

S6. 需要升级的STS预付费电能表将接收到的升级文件进行存储，并根据接收的校验帧对存储的升级文件进行校验；

S7. 需要升级的STS预付费电能表根据校验通过的升级文件对自身的软件程序进行升级，完成STS预付费电能表的远程升级。

2. 根据权利要求1所述的STS预付费电能表的远程升级方法，其特征在于步骤S2~S6所述的主站与STS预付费电能表之间的通信，采用的通信方式为STS标准传输规范或者《DL/T645-2007 多功能电能表通信协议》所定义的通信协议。

3. 根据权利要求1或2所述的STS预付费电能表的远程升级方法，其特征在于步骤S1所述的STS令牌码为STS标准传输规范中规定保留给制造商使用的16 bit数据信息区段。

4. 根据权利要求3所述的STS预付费电能表的远程升级方法，其特征在于所述的16bit数据信息区段用于定义STS预付费电能表的允许升级状态时间。

5.根据权利要求1或2所述的STS预付费电能表的远程升级方法，其特征在于步骤S4所述的判断自身软件程序是否需要升级，具体为判断升级程序厂家信息是否与当前电能表厂家匹配、升级程序产品信息是否与当前电能表产品号匹配、升级程序大小是否匹配和升级程序版本与当前程序版本是否匹配：若电能表厂家匹配、产品信息匹配、升级程序大小匹配且升级程序版本与当前版本不一致，则判定STS预付费电能表需要升级；否则判定为不需要升级。

6.根据权利要求1或2所述的STS预付费电能表的远程升级方法，其特征在于步骤S5所述的主站发送升级文件给需要升级的STS预付费电能表，具体为对电能表程序编译出的HEX文件进行转换，将编译出的HEX文件转换为BIN文件格式，并对得到的BIN格式文件进行裁剪：删除前16K不升级部分程序和非有效代码段数据，组成新的BIN文件并发送给需要升级的STS预付费电能表。

7.根据权利要求1或2所述的STS预付费电能表的远程升级方法，其特征在于步骤S6所述的对升级文件进行存储和校验，具体为：

1）对存储于STS预付费电能表外部存储器的升级程序进行校验，并与主站发送的校验信息进行比对，若比对一致则置需要升级标志并重启，比对不一致则返回失败帧；

2）STS预付费电能表重启后检测到升级标志，将外部存储器中的程序写入内部存储器中。

8.根据权利要求1或2所述的STS预付费电能表的远程升级方法，其特征在于步骤S7所述的根据校验通过的升级文件对自身的软件程序进行升级，具体为：

A. STS预付费电能表跳转到应用程序入口；

B. STS预付费电能表若正常运行，则将新版本的程序备份到外部程序存储器的“当前运行程序备份区”，清除外部程序存储器的“升级程序存储区”，并清除升级允许标志；STS预付费电能表若不能正常运行，则将外部存储器中“当前运行程序备份区”中的程序写入内部存储器，重启后运行。