CN107623914A - 一种用于乡村沼气数据采集终端的安全认证系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于乡村沼气数据采集终端的安全认证系统，包括主控制器、射频、电源、接口、晶振等模块以及天线开关、安全认证模块和沼气设备，主控制器模块包括主控制器、运算单元和存储单元；射频模块负责无线数据的发送接收；接口模块连接主控制器的输入输出接口和外部电路的接口；天线开关负责天线通道的切换；电源模块为模块内部的各个子模块以及电路单元提供电能耗；晶振模块为射频模块和主控制器提供晶振频率；安全认证模块对来自主控制器从空口接受来的数据和从来自接口模块的沼气设备的数据进行安全认证，正确合法的数据得以通过，否则予以截留。本发明设计独立的安全认证模块，对沼气终端的输入输出数据进行校验和认证，并可独立拆卸。

Description

一种用于乡村沼气数据采集终端的安全认证系统

技术领域

本发明涉及到无线网络系统,尤其涉及到一种用于乡村沼气数据采集终端的安全认证系统。

背景技术

在地广人稀的乡村地区，沼气数据采集传统的都是通过人工的方式来完成的，由工作人员挨家挨户的抄写沼气使用数据，非常辛苦，效率低下。后来，随着无线网络技术的发展，有人提出了利用公网来进行无线数据传输的方案，即利用运营商网络进行远距离的数据传输。这种方案是利用现成的无线网络来实现数据传输，省去了大量架设基站、网络设备的成本。虽然无线传输具有方便性，但是如何来保证无线传输过程中信息的安全和正确成为了无线数据传输中的关键。无线传输经常会收到各种来自环境的干扰，接受的数据可能会出现错误或者不完整，另外，也要防止有人利用空中的数据对通信系统进行篡改，从而造成无线沼气数据采集系统的损失。

发明内容

针对上述现有技术中的缺陷，本发明要解决的技术问题体现在以下几点：

在乡村沼气终端设备上设计独立的安全认证模块，对沼气终端的输入输出数据进行校验和认证，以确保数据的正确与合法性；

安全认证模块独立于沼气终端，可独立拆卸，以便在维修或者更换设备时不受影响；

安全认证模块采用具有唯一的标识码，可以作为设备的识别码；

安全认证模块具有输入输出、加密解密和存储等运算功能，能够将输入的加密数据还原解密，也能够将原始数据加密输出。

加密模块连接着无线模块和沼气设备，对输入输出的数据进行准确性与合法性检查，防止非法数据侵入系统，造成破坏和损失。

为了解决这些问题，本发明提出了一种用于乡村地区的沼气数据采集终端的安全认证系统，实现了沼气数据无线传输的安全性和准确性。

为实现上述目的，本发明是根据以下技术方案实现的：

一种用于乡村沼气数据采集终端的安全认证系统，其特征在于，包括主控制器模块、射频模块、电源模块、接口模块、晶振模块、天线开关、安全认证模块和沼气设备，其中所述主控制器模块包括主控制器、运算单元和存储单元，所述存储单元内置于所述主控制器，控制程序被置于存储单元，系统启动时被调入计算单元运行，所述主控制器接收沼气设备的传感器采集的数据并转换为无线通信的格式发送出去，同时将接收到的无线数据解析出来，经过运算后将控制指令发送给沼气设备，执行动作；

所述射频模块负责无线数据的发送接收，将空口接收来的数据经射频电路处理后发送给主控制器，同时将主控制器发过来的数据，调制成射频信号经空口发送出去；

所述接口模块连接主控制器的输入输出接口和外部电路的接口，从沼气设备的传感器采集的数据通过接口模块进入主控制器，主控制器的命令和运算结果通过接口模块输出给电磁阀、显示屏；

所述天线开关负责天线通道的切换，包括射频发射和接收通道的切换，频段选择，所述天线开关接外置天线，连接空口的信号收发。

所述电源模块为模块内部的各个子模块以及电路单元提供电能，控制电能消耗；

所述晶振模块为射频模块和主控制器提供晶振频率，使所述射频模块和所述主控制器起振工作；

所述安全认证模块对来自主控制器从空口接受来的数据和从来自接口模块的沼气设备的数据进行安全认证，正确合法的数据得以通过，否则予以截留。

上述技术方案中，所述射频模块包括射频单元和匹配电路，所述射频单元与所述主控制器连接，内部完成数据的收发、频率控制、放大、滤波。

上述技术方案中，所述晶振模块为有源或者无源的晶振。

上述技术方案中，所述安全认证模块包括加密单元、解密单元、存储单元、运算单元，通过接口与无线模块和沼气设备连接，其中所述加密单元负责对数据进行加密处理，向外发送的数据需要在此进行数据加密后，被送到无线模块通过射频发射出去，这样即使在空中被截获也无法读出其中的有用数据；所述解密单元对接收到的数据进行解密处理，将接收到的数据还原为本来的信息，以提供给无线模块或者沼气设备进行操作。所述存储单元内保存着该模块唯一的安全认证码，该安全认证码是模块在系统内的合法认证标识，在加密或者解密运算时，都需要使用该安全认证码进行运算，所述运算单元进行加解密运算，包括32位、64位、128位的加解密运算方式。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

在乡村沼气终端设备上设计独立的安全认证模块，对沼气终端的输入输出数据进行校验和认证，以确保数据的正确与合法性；

安全认证模块独立于沼气终端，可独立拆卸，以便在维修或者更换设备时不受影响；

安全认证模块采用具有唯一的标识码，可以作为设备的识别码；

安全认证模块具有输入输出、加密解密和存储等运算功能，能够将输入的加密数据还原解密，也能够将原始数据加密输出。

加密模块连接着无线模块和沼气设备，对输入输出的数据进行准确性与合法性检查，防止非法数据侵入系统，造成破坏和损失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明的沼气无线终端硬件结构框图；

图2为本发明的安全认证模块结构框图；

图3为本发明安全认证模块程序流程图；

图4为本发明的应用于乡村沼气数据采集无线模块的运行流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1为本发明的沼气无线终端硬件结构框图；如图1所示，本发明的一种用于乡村数据采集终端的安全认证系统，其特征在于，包括主控制器模块、射频模块、电源模块、接口模块、晶振模块、天线开关、安全认证模块和沼气设备，其中主控制器模块包括主控制器、运算单元和存储单元，所述存储单元内置于所述主控制器，控制程序被置于存储单元，系统启动时被调入计算单元运行，主控制器接收沼气设备的传感器采集的数据并转换为无线通信的格式发送出去，同时将接收到的无线数据解析出来，经过运算后将控制指令发送给沼气设备，执行动作；

射频模块负责无线数据的发送接收，将空口接收来的数据经射频电路处理后发送给主控制器，同时将主控制器发过来的数据，调制成射频信号经空口发送出去；

接口模块连接主控制器的输入输出接口和外部电路的接口，例如沼气传感器、电磁阀、显示屏等等，主要包括串口，IO口等等，从沼气设备的传感器采集的数据通过接口模块进入主控制器，主控制器的命令和运算结果通过接口模块输出给电磁阀、显示屏；

天线开关负责天线通道的切换，包括射频发射和接收通道的切换，频段选择，所述天线开关接外置天线，连接空口的信号收发。

电源模块为模块内部的各个子模块以及电路单元提供电能，控制电能消耗，也起到电路过压过载保护，以及平稳电流的作用。实现低功耗待机，延长电池工作寿命。

晶振模块为射频模块和主控制器提供晶振频率，使所述射频模块和所述主控制器起振工作，可以选用有源或者无源的晶振，根据具体应用要求选择。

安全认证模块对来自主控制器从空口接受来的数据和从来自接口模块的沼气设备的数据进行安全认证，正确合法的数据得以通过，否则予以截留。

所述射频模块包括射频单元和匹配电路，所述射频单元与所述主控制器连接，内部完成数据的收发、频率控制、放大、滤波。

图2为本发明的安全认证模块结构框图；如图2所示，本发明的安全认证模块包括加密单元、解密单元、存储单元、运算单元，通过接口与无线模块和沼气设备连接，其中所述加密单元负责对数据进行加密处理，向外发送的数据需要在此进行数据加密后，被送到无线模块通过射频发射出去，这样即使在空中被截获也无法读出其中的有用数据；所述解密单元对接收到的数据进行解密处理，将接收到的数据还原为本来的信息，以提供给无线模块或者沼气设备进行操作。所述存储单元内保存着该模块唯一的安全认证码，该安全认证码是模块在系统内的合法认证标识，在加密或者解密运算时，都需要使用该安全认证码进行运算，所述运算单元进行加解密运算，包括32位、64位、128位的加解密运算方式，支持多种安全认证算法，可以根据具体的应用需求、安全等级和硬件开销来进行选择。

图3为本发明安全认证模块程序流程图，包括开始、数据输入、读取认证码、解密运算以及数据输出，最后结束流程等步骤。

图4为本发明的应用于乡村沼气数据采集无线模块的运行流程图，如图4所示，系统上电后，自动执行初始化程序，使得模块各个单元处于初始化状态。然后启动通信协议栈，启动通信功能，与无线基站相连接，进入网络系统，与系统后台进行信息交换。根据后台信息的指示执行相应动作。对沼气设备的数据进行采集，并启动显示屏控制程序，将沼气用量，余额情况显示在屏幕上。如有信息需要发送，则调用通信协议栈，启动无线数据发送子程序；如有信息需要接受，则调用通信协议栈，启动无线数据接收子程序。如有信息接收后，通信协议栈负责对数据进行解码，解出相关信息，根据信息执行动作。如需采集沼气设备信息，则调用沼气数据采集子程序。如有电磁阀动作信息，则输送给电磁阀控制子程序去执行相应动作。模块程序始终处于循环执行的状态机之中。不断根据通信协议栈接收到的指令执行动作，将结果通过无线网络反馈给后台进行监控。这样，后台就可以通过远程无线通信，掌控千家万户的沼气设备信息和动作。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (4)

1.一种用于乡村沼气数据采集终端的安全认证系统，其特征在于，包括主控制器模块、射频模块、电源模块、接口模块、晶振模块、天线开关、安全认证模块和沼气设备，其中所述主控制器模块包括主控制器、运算单元和存储单元，所述存储单元内置于所述主控制器，控制程序被置于存储单元，系统启动时被调入计算单元运行，所述主控制器接收沼气设备的传感器采集的数据并转换为无线通信的格式发送出去，同时将接收到的无线数据解析出来，经过运算后将控制指令发送给沼气设备，执行动作；

所述射频模块负责无线数据的发送接收，将空口接收来的数据经射频电路处理后发送给主控制器，同时将主控制器发过来的数据，调制成射频信号经空口发送出去；

所述接口模块连接主控制器的输入输出接口和外部电路的接口，从沼气设备的传感器采集的数据通过接口模块进入主控制器，主控制器的命令和运算结果通过接口模块输出给电磁阀、显示屏；

所述天线开关负责天线通道的切换，包括射频发射和接收通道的切换，频段选择，所述天线开关接外置天线，连接空口的信号收发；

所述电源模块为模块内部的各个子模块以及电路单元提供电能，控制电能消耗；

所述晶振模块为射频模块和主控制器提供晶振频率，使所述射频模块和所述主控制器起振工作；

所述安全认证模块对来自主控制器从空口接受来的数据和从来自接口模块的沼气设备的数据进行安全认证，正确合法的数据得以通过，否则予以截留。

2.根据权利要求1所述的一种用于乡村沼气数据采集终端的安全认证系统，其特征在于，所述射频模块包括射频单元和匹配电路，所述射频单元与所述主控制器连接，内部完成数据的收发、频率控制、放大、滤波。

3.根据权利要求1所述的一种用于乡村沼气数据采集终端的安全认证系统，其特征在于，所述晶振模块为有源或者无源的晶振。

4.根据权利要求1所述的一种用于乡村沼气数据采集终端的安全认证系统，其特征在于，所述安全认证模块包括加密单元、解密单元、存储单元、运算单元，通过接口与无线模块和沼气设备连接，其中所述加密单元负责对数据进行加密处理，向外发送的数据需要在此进行数据加密后，被送到无线模块通过射频发射出去，这样即使在空中被截获也无法读出其中的有用数据；所述解密单元对接收到的数据进行解密处理，将接收到的数据还原为本来的信息，以提供给无线模块或者沼气设备进行操作。所述存储单元内保存着该模块唯一的安全认证码，该安全认证码是模块在系统内的合法认证标识，在加密或者解密运算时，都需要使用该安全认证码进行运算，所述运算单元进行加解密运算，包括32位、64位、128位的加解密运算方式。