CN106501599A - 双芯电能表数据交换有效性确定方法及系统及双芯电能表 - Google Patents

双芯电能表数据交换有效性确定方法及系统及双芯电能表 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种双芯电能表数据交换有效性确定方法，所述双芯电能表包括管理部分和法制计量部分，所述方法包括：法制计量部分收到客户机或上位机经管理部分发送的通信请求后生成一随机数R，并将该随机数R经管理部分发送至客户机或上位机；法制计量部分获取客户机或上位机发出的目标数据T和校验数据C1，法制计量部分利用预存的秘钥A按照预存的加密算法对随机数据R加密得到临时秘钥B，法制计量部分利用临时秘钥B按预存的加密算法对目标数据T运算得到校验数据C2；法制计量部分比对生成的校验数据C2与收到的校验数据C1是否一致，是则目标数据有效；否则目标数据无效。

Description

双芯电能表数据交换有效性确定方法及系统及双芯电能表
技术领域
本发明涉及电能表技术领域，特别涉及双芯电能表数据交换有效性确定方法及系统及双芯电能表。
背景技术
目前，我国电能表为一体式设计，即法制计量部分和非法制计量部分不做独立工作要求。这种电能表对软件和硬件要求比较固化，一旦出现硬件或软件故障，只能采取更换整表的方式来保障电力计量工作顺利进行。且出于防止篡改电能表程序的安全考虑，不允许电能表软件在线升级。而在未来充满竞争的电力市场中，不同售电主体出于追求利益最大化的考虑，制定的多费率电价日时段划分策略更具针对性、多样性和实时性。但这对现有技术的一体式设计的电能表提出了严峻的挑战。如何在保障计量准确性及可靠性的同时又能实现计量计费方式的更新或优化，是当前急需解决的问题。同时随着用户体验观念的逐步渗透，对电能表的功能需求也越来越多，而目前若想扩展升级功能，只能采取安装新表的方式来实现，不仅造成资源的浪费，而且还增加了人力物力成本。
然而IR46标准要求电能表电子设备与组件计量功能与其他管理功能相互独立，管理部分软件在线升级不影响法制计量部分的准确性和稳定性。基于IR46标准的电能表要求法制计量部分和管理部分开，即计量芯和管理芯，并且法制计量部分可以独立工作。计量芯保存计量电量，管理芯保存计费电量，计费电量来自计量电量，两者要求独立保存，实时同步，不允许存在差值。
目前我国的电能表采用内嵌ESAM模块实现电能表与客户机之间的数据交换，这仅能解决客户机与电能表间的数据安全问题。而“双芯”电能表包括法制计量部分与管理部分，现有技术无法解决“双芯”电能表法制计量部分与管理部分之间数据交换的安全性。
发明内容
为了克服上述问题，本发明提供一种双芯电能表数据交换有效性确定方法，该方法能有效解决法制计量部分与管理部分之间数据交互的安全性，特别是修改法制计量部分内数据的安全性。
为达上述优点，本发明提供一种双芯电能表数据交换有效性确定方法，所述双芯电能表包括管理部分和法制计量部分，所述方法包括：法制计量部分收到客户机或上位机经管理部分发送的通信请求后生成随机数R，并将该随机数R经管理部分发送至客户机或上位机；法制计量部分获取客户机或上位机发出的目标数据T和校验数据C1，法制计量部分利用预存的秘钥A按照预存的加密算法对随机数据R加密得到临时秘钥B，法制计量部分利用临时秘钥B按预存的加密算法对目标数据T运算得到校验数据C2；法制计量部分比对生成的校验数据C2与收到的校验数据C1是否一致，是则目标数据有效；否则目标数据无效。
在本发明的双芯电能表数据交换有效性确定方法的一个实施例中，所述校验数据C1为所述客户机或上位机利用预存的秘钥A按照预存的加密算法对接收的随机数R加密得到临时秘钥B，再利用临时秘钥B按照预存的加密算法对目标数据T加密得到校验数据C1。
在本发明的双芯电能表数据交换有效性确定方法的一个实施例中，在所述法制计量部分收到客户机或上位机经管理部分发送的通信请求之前，进一步包括：所述法制计量部分在所述双芯电能表挂网前通过专用接口接收并存储密钥A和加密算法。
在本发明的双芯电能表数据交换有效性确定方法的一个实施例中，所述方法在所述的法制计量部分比对生成的校验数据C2与收到的校验数据C1是否一致，是则目标数据有效；否则目标数据无效，之后还包括：所述随机数R失效。
在本发明的双芯电能表数据交换有效性确定方法的一个实施例中，所述校验数据C1在所述目标数据D的头部或尾部。
在本发明的双芯电能表数据交换有效性确定方法的一个实施例中，所述加密算法是DES、3DES、RC2和RC4、RSA、DSA、IDEA、AES、BLOWFISH、Deffie-Hellman、ECC、MD5、SM系列国产算法中的一种。
在本发明的双芯电能表数据交换有效性确定方法的一个实施例中，所述目标数据T是修改或读取所述法制计量部分的计量数据或参数的指令。
在本发明的双芯电能表数据交换有效性确定方法的一个实施例中，所述法制计量部分包括计量芯片、计量MCU，RS485接口、电池、时钟芯片及存储器，所述计量芯片与所述计量MCU电连接,所述管理部分包括管理MCU，所述计量MCU通过标准接口与所述管理MCU电连接。
本发明还提供一种双芯电能表，其特征在于，所述双芯电能表包括：法制计量部分，用于在收到客户机或上位机经管理部分发送的通信请求后生成随机数R，接收目标数据T和校验数据C1，利用预存的秘钥A按照预存的加密算法对随机数据R加密得到临时秘钥B，利用临时秘钥B按预存的加密算法对目标数据T运算得到校验数据C2；比对生成的校验数据C2与收到的校验数据C1是否一致，是则目标数据有效；否则目标数据无效；管理部分，用于接收客户机或上位机的通信请求，并将通信请求发送至法制计量部分，用于接收法制计量部分的随机数R，并将随机数R发送至客户机或上位机，用于接收客户机或上位机的目标数据T和校验数据C1，并将目标数据T和校验数据C1发送至法制计量部分。
本发明还提供一种双芯电能表数据交换有效性确定系统，包括：双芯电能表和客户机，或双芯电能表和上位机，所述双芯电能表包括：法制计量部分，用于在收到客户机或上位机经管理部分发送的通信请求后生成随机数R，接收目标数据T和校验数据C1，利用预存的秘钥A按照预存的加密算法对随机数据R加密得到临时秘钥B，利用临时秘钥B按预存的加密算法对目标数据T运算得到校验数据C2；比对生成的校验数据C2与收到的校验数据C1是否一致，是则目标数据有效；否则目标数据无效；管理部分，用于接收客户机或上位机的通信请求，并将通信请求发送至法制计量部分，用于接收法制计量部分的随机数R，并将随机数R发送至客户机或上位机，用于接收客户机或上位机的目标数据T和校验数据C1，并将目标数据T和校验数据C1发送至法制计量部分；所述客户机或上位机，用于利用预存的秘钥A按照预存的加密算法对接收的随机数R加密得到临时秘钥B，利用临时秘钥B按照预存的加密算法对目标数据T加密得到校验数据C1，将目标数据T和校验数据C1经管理部分发送至法制计量部分。
在本发明中，法制计量部分比对生成的校验数据C2与收到的校验数据C是否一致，是则目标数据有效；否则目标数据无效。有效解决了法制计量部分与管理部分之间数据交互的安全性，特别是修改法制计量部分内数据的安全性。
附图说明
图1是本发明的电能表的原理图。
图2是本发明第一实施例双芯电能表数据交换有效性确定方法的流程图。
图3是本发明第一实施例双芯电能表数据交换有效性确定系统的结构图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图1本发明的双芯电能表数据交换有效性确定方法的电能表包括法制计量部分和管理部分。
法制计量部分包括计量芯片、计量MCU，RS485接口、电池、时钟芯片及存储器。计量芯片通过SPI线与计量MCU电连接。电能表通过RS485接口和电池与计量MCU电连接。时钟芯片和存储器与计量MCU电连接。管理部分包括管理MCU，计量MCU通过标准接口与管理MCU电连接。电能表通过RS485线与所述的PC机电连接。
通过法制部RS485串口获取法制电量数据，通过管理芯RS485串口、红外、载波等方式获取管理部分电量数据，然后对不同通道获取的两个电量数据进行比对。
图2是本发明第一实施例双芯电能表数据交换有效性确定方法的流程图。图3是本发明第一实施例双芯电能表数据交换有效性确定系统的结构图。请参见图2、3，本实施例的双芯电能表数据交换有效性确定方法，包括以下步骤：
S1、在客户机或上位机、法制计量部分内存储密钥A和加密算法；进一步包括法制计量部分在电能表在挂网前通过专用接口接收并存储密钥A和加密算法；
S2、客户机或上位机经管理部分向法制计量部分发送通信请求；
S3、法制计量部分获取通信请求后生成一随机数R，并将该随机数R经管理部分发送至客户机或上位机；
S4、客户机或上位机利用秘钥A按照加密算法对随机数据加密得到临时秘钥B，客户机或上位机利用临时秘钥B按照加密算法对目标数据T加密得到校验数据C；
S5、客户机或上位机经管理部分将包括目标数据T和校验数据C的校验消息发送给法制计量部分；进一步的校验消息中校验数据C在目标数据D的头部或尾部。
S6、法制计量部分获取校验消息，法制计量部分利用秘钥A按照加密算法对随机数据R加密得到临时秘钥B，法制计量部分利用临时秘钥B按加密算法对目标数据T运算得到校验数据C；
S7、法制计量部分比对生成的校验数据C2与收到的校验数据C是否一致，是则目标数据有效；否则目标数据无效；
S8、随机数失效。
加密算法可以选择DES、3DES、RC2和RC4、RSA、DSA、IDEA、AES、BLOWFISH、Deffie-Hellman、ECC、MD5、SM系列国产算法等等。这些算法都对数据加密都属于现有技术。
作为优选加密算法为AES128(Advanced Encryption Standard 128bits)或ECC192(椭圆加密算法192bits)。
目标数据T是修改或读取法制计量部分计量数据或法制计量部分参数的指令。
请参见图3，本实施例的双芯电能表，包括：法制计量部分11和管理部分12。
法制计量部分11，用于在收到客户机或上位机经管理部分发送的通信请求后生成一随机数R，接收目标数据T和校验数据C1，利用预存的秘钥A按照预存的加密算法对随机数据R加密得到临时秘钥B，利用临时秘钥B按预存的加密算法对目标数据T运算得到校验数据C2；比对生成的校验数据C2与收到的校验数据C1是否一致，是则目标数据有效；否则目标数据无效。
管理部分12，用于接收客户机或上位机的通信请求，并将通信请求发送至法制计量部分，用于接收法制计量部分的随机数R，并将随机数R发送至客户机或上位机，用于接收客户机或上位机的目标数据T和校验数据C1，并将目标数据T和校验数据C1发送至法制计量部分。
本实施例的双芯电能表数据交换有效性确定系统，包括：双芯电能表10和客户机或上位机20，所述双芯电能表包括：法制计量部分11和管理部分12。
法制计量部分11，用于在收到客户机或上位机经管理部分发送的通信请求后生成一随机数R，接收目标数据T和校验数据C1，利用预存的秘钥A按照预存的加密算法对随机数据R加密得到临时秘钥B，利用临时秘钥B按预存的加密算法对目标数据T运算得到校验数据C2；比对生成的校验数据C2与收到的校验数据C1是否一致，是则目标数据有效；否则目标数据无效；
管理部分12，用于接收客户机或上位机的通信请求，并将通信请求发送至法制计量部分，用于接收法制计量部分的随机数R，并将随机数R发送至客户机或上位机，用于接收客户机或上位机的目标数据T和校验数据C1，并将目标数据T和校验数据C1发送至法制计量部分；
所述客户机或上位机20，用于利用预存的秘钥A按照预存的加密算法对接收的随机数R加密得到临时秘钥B，利用临时秘钥B按照预存的加密算法对目标数据T加密得到校验数据C1，将目标数据T和校验数据C1经管理部分发送至法制计量部分。
综上，本发明至少具有以下的优点:
在本发明中，法制计量部分比对生成的校验数据C2与收到的校验数据C1是否一致，是则目标数据有效；否则目标数据无效。有效解决了法制计量部分与管理部分之间数据交互的安全性，特别是修改法制计量部分内数据的安全性。
以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化和修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种双芯电能表数据交换有效性确定方法，所述双芯电能表包括管理部分和法制计量部分，其特征在于，所述方法包括：
法制计量部分收到客户机或上位机经管理部分发送的通信请求后生成随机数R，并将该随机数R经管理部分发送至客户机或上位机；
法制计量部分获取客户机或上位机发出的目标数据T和校验数据C1，法制计量部分利用预存的秘钥A按照预存的加密算法对随机数据R加密得到临时秘钥B，法制计量部分利用临时秘钥B按预存的加密算法对目标数据T运算得到校验数据C2；
法制计量部分比对生成的校验数据C2与收到的校验数据C1是否一致，是则目标数据有效；否则目标数据无效。
2.根据权利要求1所述的双芯电能表数据交换有效性确定方法，其特征在于，所述校验数据C1为所述客户机或上位机利用预存的秘钥A按照预存的加密算法对接收的随机数R加密得到临时秘钥B，再利用临时秘钥B按照预存的加密算法对目标数据T加密得到校验数据C1。
3.根据权利要求1所述的双芯电能表数据交换有效性确定方法，其特征在于，在所述法制计量部分收到客户机或上位机经管理部分发送的通信请求之前，进一步包括：所述法制计量部分在所述双芯电能表挂网前通过专用接口接收并存储密钥A和加密算法。
4.根据权利要求1所述的双芯电能表数据交换有效性确定方法，其特征在于，所述方法在所述的法制计量部分比对生成的校验数据C2与收到的校验数据C1是否一致，是则目标数据有效；否则目标数据无效，之后还包括：
所述随机数R失效。
5.根据权利要求1所述的双芯电能表数据交换有效性确定方法，其特征在于，所述校验数据C1在所述目标数据D的头部或尾部。
6.根据权利要求1-5任一所述的双芯电能表数据交换有效性确定方法，其特征在于，所述加密算法是DES、3DES、RC2和RC4、RSA、DSA、IDEA、AES、BLOWFISH、Deffie-Hellman、ECC、MD5、SM系列国产算法中的一种。
7.根据权利要求1-5任一所述的双芯电能表数据交换有效性确定方法，其特征在于，所述目标数据T是修改或读取所述法制计量部分的计量数据或参数的指令。
8.根据权利要求1-5任一所述的双芯电能表数据交换有效性确定方法，其特征在于，所述法制计量部分包括计量芯片、计量MCU，RS485接口、电池、时钟芯片及存储器，所述计量芯片与所述计量MCU电连接,所述管理部分包括管理MCU，所述计量MCU通过标准接口与所述管理MCU电连接。
9.一种双芯电能表，其特征在于，所述双芯电能表包括：
法制计量部分，用于在收到客户机或上位机经管理部分发送的通信请求后生成随机数R，接收目标数据T和校验数据C1，利用预存的秘钥A按照预存的加密算法对随机数据R加密得到临时秘钥B，利用临时秘钥B按预存的加密算法对目标数据T运算得到校验数据C2；比对生成的校验数据C2与收到的校验数据C1是否一致，是则目标数据有效；否则目标数据无效；
管理部分，用于接收客户机或上位机的通信请求，并将通信请求发送至法制计量部分，用于接收法制计量部分的随机数R，并将随机数R发送至客户机或上位机，用于接收客户机或上位机的目标数据T和校验数据C1，并将目标数据T和校验数据C1发送至法制计量部分。
10.一种双芯电能表数据交换有效性确定系统，其特征在于，包括：双芯电能表和客户机，或双芯电能表和上位机，所述双芯电能表包括：
法制计量部分，用于在收到客户机或上位机经管理部分发送的通信请求后生成随机数R，接收目标数据T和校验数据C1，利用预存的秘钥A按照预存的加密算法对随机数据R加密得到临时秘钥B，利用临时秘钥B按预存的加密算法对目标数据T运算得到校验数据C2；比对生成的校验数据C2与收到的校验数据C1是否一致，是则目标数据有效；否则目标数据无效；
管理部分，用于接收客户机或上位机的通信请求，并将通信请求发送至法制计量部分，用于接收法制计量部分的随机数R，并将随机数R发送至客户机或上位机，用于接收客户机或上位机的目标数据T和校验数据C1，并将目标数据T和校验数据C1发送至法制计量部分；
所述客户机或上位机，用于利用预存的秘钥A按照预存的加密算法对接收的随机数R加密得到临时秘钥B，利用临时秘钥B按照预存的加密算法对目标数据T加密得到校验数据C1，将目标数据T和校验数据C1经管理部分发送至法制计量部分。
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