CN109765825A - 一种物联网多链路安全控制终端和安全控制方法 - Google Patents

一种物联网多链路安全控制终端和安全控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种物联网多链路安全控制终端和安全控制方法，涉及物联网终端安全控制技术领域。物联网多链路安全控制终端，包括：主控器模块，具有在一定时间内先后收到上位机通过不同链路发来的相同控制命令才会执行控制命令的功能；至少两套设于不同链路的通讯模块，分别与主控器模块电连接；控制输出模块，负责输出主控器模块发出的控制信号，与外部设备连接；电源模块，分别与主控器模块、控制输出模块、通讯模块电连接，为其提供工作电源。本发明物联网多链路安全控制方法，与物联网多链路安全控制终端结合使用，具有高安全性和高可靠性功能，防止外部非正常操作引起的生产事故和恶意破坏，大大提高物联网终端设备安全性。

Description

一种物联网多链路安全控制终端和安全控制方法
技术领域
本发明涉及物联网终端安全控制技术，特别是指一种物联网多链路安全控制终端和安全控制方法。
背景技术
随着物联网技术的不断发展，许多工业控制领域也逐渐采用物联网技术实现高效节能生产，此时要求物联网控制终端要具有控制大型设备的功能。例如：矿井风机远程控制系统中，物联网控制终端就具有控制水泵、风机启\停、阀门的打开与关闭的功能。但是正是由于物联网终端简单易用，导致了设备控制安全存在隐患，一旦黑客控制物联网链路即可控制大型设备破坏生产。
发明内容
为解决以上现有技术的不足，本发明提出了一种物联网多链路安全控制终端和安全控制方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种物联网多链路安全控制终端，包括：主控器模块，负责同其他物联网设备组成网络、综合处理数据、以及发出控制命令；具有在一定时间内先后收到上位机通过不同链路发来的相同控制命令才会执行控制命令的功能；至少两套设于不同链路的通讯模块，分别与主控器模块电连接，使主控器模块可以同时具有多链路通信功能；控制输出模块，负责输出主控器模块发出的控制信号，与外部设备连接；电源模块，分别与主控器模块、控制输出模块、通讯模块电连接，为其提供工作电源。
本发明还涉及一种物联网多链路安全控制方法，包括以下步骤：
S1、上位机通过第一条链路发送第一控制命令至上述物联网多链路安全控制终端；
S2、物联网多链路安全控制终端接收到第一控制命令后解析存储，不做任何动作；
……
S2N-1、上位机通过第N条链路发送第N控制命令至物联网多链路安全控制终端，N≥2，且为整数；
S2N、物联网多链路安全控制终端接收到第N控制命令后解析存储，并同第一控制命令至第N-1控制命令逐个进行比较判断，如果所有控制命令均相同，且分别来自不同链路，并且物联网多链路安全控制终端收到相邻两次控制命令之间的间隔时间t没有超出预定时间，则物联网多链路安全控制终端执行控制命令操作设备工作；如果某一个或多个控制命令与其他控制命令不相同，或者有控制命令来自相同链路，或者间隔时间t超出预定时间，则物联网多链路安全控制终端将不执行任何控制命令。
本发明的主控器模块利用不同方式的通讯模块跟上位机进行数据的交互，每个通讯模块分别接入主控器模块的不同数据端口，以便区别来自不同链路的信息；主控器模块具有分区保存功能，采用对各模块链路数据化分区保存的方式，主控器模块统一进行管理调用，实现数据的多链路验证，接受的远程控制指令信息存储在不同的数据存储器空间，统一接受主控器模块的调用，将来自不同端口的信息进行对比分析判断，将结果满足要求的发出控制驱动指令，实现设备的远程控制。本发明的物联网多链路安全控制终端和安全控制方法，两者结合使用，具有高安全性和高可靠性功能，防止外部非正常操作引起的生产事故和恶意破坏，大大提高物联网终端设备安全性。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例中物联网多链路安全控制终端的结构框图；
图2为实施例中物联网多链路安全控制方法的流程图。
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作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。
如图1所示，为实施例中物联网多链路安全控制终端的结构框图。
实施例中物联网多链路安全控制终端(后简称“终端”)，包括：主控器模块、至少两套设于不同链路的通讯模块、控制输出模块和电源模块，其中，
主控器模块负责同其他物联网设备组成网络、综合处理数据、以及发出控制命令；具有在一定时间内先后收到上位机通过不同链路发来的相同控制命令才会执行控制命令的功能；所有通讯模块分别与主控器模块电连接，使主控器模块可以同时具有多链路通信功能；控制输出模块负责输出主控器模块发出的控制信号，与外部设备连接；电源模块分别与主控器模块、控制输出模块、通讯模块电连接，为其提供工作电源。
优选地，主控器模块设有多个数据端口，不同通讯模块分别通过不同数据端口与主控器模块连接。
优选地，通信模块包括无线通信模块和/或有线通信模块，无线通信模块为蜂窝模块、2G、3G、4G、NB-IoT或LORA等，有线通信模块为以太或RS485等。
优选地，主控器模块为单片机，如意法半导体的STM32系列。
如图2所示，为实施例中物联网多链路安全控制方法的流程图。
本发明还涉及一种物联网多链路安全控制方法，包括以下步骤：
S1、上位机通过第一条链路发送第一控制命令至上述实施例中的物联网多链路安全控制终端；
S2、物联网多链路安全控制终端接收到第一控制命令后解析存储，不做任何动作；
……
S2N-1、上位机通过第N条链路发送第N控制命令至物联网多链路安全控制终端，N≥2，且为整数；
S2N、物联网多链路安全控制终端接收到第N控制命令后解析存储，并同第一控制命令至第N-1控制命令逐个进行比较判断，如果所有控制命令均相同，且分别来自不同链路，并且物联网多链路安全控制终端收到相邻两次控制命令之间的间隔时间t没有超出预定时间，则物联网多链路安全控制终端执行控制命令操作设备工作；如果某一个或多个控制命令与其他控制命令不相同，或者控制命令来自相同链路，或者间隔时间t超出预定时间，则物联网多链路安全控制终端将不执行任何控制命令。
优选地，上述实施例中，预定时间为1-2分钟。
优选地，实施例中的物联网多链路安全控制方法，还包括以下步骤：
在上位机和物联网多链路安全控制终端预先设定至少一个加密算式，上位机每次向物联网多链路安全控制终端发送控制命令的同时还发送一个判别码；如果物联网多链路安全控制终端接收到的所有判别码之间的关系均满足加密算式，则物联网多链路安全控制终端执行控制命令操作设备工作；如果物联网多链路安全控制终端接收到的所有判别码之间的关系不满足加密算式，则物联网多链路安全控制终端将不执行任何控制命令。
实施例1
本实施例中，物联网两链路安全控制终端，包括电源模块、主控器模块、控制输出模块和通讯模块，通信模块由2G无线通信和NB-IoT通讯链路组成。
电源采用12V本安直流电源，物联网两链路安全控制终端接通电源后，同周边设备组成物联网，控制输出模块接入被控设备，控制设备行动。当上位机通过2G无线通信链路发送控制命令时，物联网两链路安全控制终端的主控器模块接收命令后解析并存储，不执行任何命令。当上位机通过NB-IoT通信链路发送相同的控制命令时，物联网两链路安全控制终端的主控器模块接收命令解析，根据预定握手机制验证判断两次控制命令是否相同，是否来自不同链路，如果控制命令相同，且来自不同链路则执行，如果控制命令不相同，或者来自相同链路则不执行。
实施例2
本实施例中，一种物联网多链路安全控制方法，包括以下步骤：
S1、物联网组网完成，各设备正常工作，上位机通过第一条链路发送第一控制命令至物联网多链路安全控制终端；
S2、物联网多链路安全控制终端接收到第一控制命令后解析存储，不做任何动作；
S3、上位机通过第二条链路发送第二控制命令至物联网多链路安全控制终端；
S4、物联网多链路安全控制终端接收到第二控制命令后解析存储，并同第一控制命令进行比较判断，如果第一控制命令和第二控制命令相同，且来自不同链路，并且物联网多链路安全控制终端收到两次控制命令之间的间隔时间t没有超出预定时间，则物联网多链路安全控制终端执行控制命令操作设备工作；如果第一控制命令和第二控制命令不相同，或者来自相同链路，或者间隔时间t超出预定时间，则物联网多链路安全控制终端将不执行任何控制命令。
实施例3
本实施例中，一种物联网多链路安全控制方法，包括以下步骤：
S1、物联网组网完成，各设备正常工作，上位机通过第一条链路发送第一控制命令至物联网多链路安全控制终端；
S2、物联网多链路安全控制终端接收到上位机发出的第一控制命令后解析存储，不做任何动作；
S3、上位机通过第二条链路发送第二控制命令至物联网多链路安全控制终端；
S4、物联网多链路安全控制终端接收到上位机发出的第二控制命令后解析存储，不做任何动作；
S5、上位机通过第三条链路发送第三控制命令至物联网多链路安全控制终端；
S6、物联网多链路安全控制终端将第三控制命令后解析存储，并同接收到的第一、第二控制命令进行比较判断，如果三次接收到的控制命令相同，且分别来自不同链路，并且接收到的相邻两个控制命令的时间差均没有超出预定时间，即执行控制命令操作设备工作。如果物联网多链路安全控制终端三次接收到的控制命令不同，或者有控制命令来自相同链路，并或者前后三次命令接收到的相邻两个控制命令的时间差超出预定时间，物联网多链路安全控制终端将不会执行任何控制命令。
实施例4
本实施例中，预先设定加密算式M，上位机和终端同时知道正确的加密算式M。上位机通过第一条链路发送第一控制命令时，同时发送判别码A，物联网多链路安全控制终端接收到后解析存储第一控制命令和判别码A，不做任何动作；上位机通过第二条链路发送同样的第二控制命令时，同时发送判别码B，物联网多链路安全控制终端解析存储第二控制命令和判别码B，并同第一控制命令进行比较判断，如果第一控制命令和第二控制命令相同，且分别来自不同链路，且判别码A和判别码B满足加密算式M，则物联网多链路安全控制终端执行控制命令操作设备工作；如果第一控制命令和第二控制命令不相同，或者来自相同链路，或者判别码A和判别码B不满足加密算式M，则物联网多链路安全控制终端将不执行任何控制命令。
实施例5
本实施例中，预先设定加密算式M和N，上位机和终端同时知道正确的加密算式M和N。上位机通过第一条链路发送第一控制命令时，同时发送判别码A，物联网多链路安全控制终端接收到后解析存储第一控制命令和判别码A，不做任何动作；上位机通过第二条链路发送同样的第二控制命令时，同时发送判别码B，物联网多链路安全控制终端解析存储第二控制命令和判别码B，不做任何动作；上位机通过第三条链路发送第三控制命令时，同时发送判别码C，物联网多链路安全控制终端接收到后解析存储第三控制命令和判别码C，并同第一、二控制命令进行比较判断，如果第一、二、三控制命令相同，且分别来自不同链路，且判别码A、B和C满足加密算式M和N，则物联网多链路安全控制终端执行控制命令操作设备工作；如果第一、二、三控制命令不相同，或者有控制命令来自相同链路，或者判别码A、B和C不满足加密算式M和N，则物联网多链路安全控制终端将不执行任何控制命令。加密算式M和加密算式N可以相同，也可以不同。如：使用数字当作判别码，加密算式为【平方算式】，即当判别码A为15时，判别码B应为15*15＝225，判别码C为225*225＝50625。又如：使用数字当作判别码，加密算式为【2A+4】，即当判别码A为5时，判别码B应为2*5+4＝14，判别码C为14*2+4＝32。
实施例6
本实施例中，以具有两条链路的终端控制阀门打开或者关闭为例：握手机制中的加密算式M为平方算式，第一条链路发送的判别码A为数字5。其物联网多链路安全控制方法为：
S1、物联网组网完成，各设备正常工作，操作人员通过身份认证后登陆系统，选择其中一个2G无线通信链路，点击阀门打开或者关闭控制按钮，发送第一条远程控制阀门打开或者关闭的控制指令；
S2、终端接收到上位机发出的第一条控制命令后解析存储，解析出阀门打开或者关闭的控制指令，以及判别码A＝5，此时终端不做任何动作；
S3、上位机通过第二条NB-IoT通讯链路，点击阀门打开或者关闭控制按钮，发送第二条远程阀门打开或者关闭的控制指令和判别码B＝25至终端；
S4、终端将接收到第二条从NB-IoT通讯链路发出的控制命令后解析存储，并同第一次接收到的控制命令进行比较判断，只有两次接收到的控制命令相同、判别码A经过加密算式M进行平方计算后等于判别码B、通讯链路不同、并且前后两次命令接收到的两个时间差均没有超出预定时间，才执行阀门打开或者关闭的设备的动作。如果终端两次接收到的控制命令不同，或者判别码A经过加密算式M进行平方计算后不等于判别码B，或者前后两次命令接收到的两个时间差超出预定时间，或者终端两次接收到的控制命令来自同一通讯链路，终端都将不会执行对阀门的控制命令。
实施例7
本实施例中，以具有三条链路的终端控制水泵为例：
S1、物联网组网完成，各设备正常工作，操作人员通过身份认证后登陆系统，选择其中一个2G无线通信链路，点击水泵控制按钮，发送第一条远程控制水泵启动或者停止的控制指令；
S2、终端接收到上位机发出的第一条控制命令后解析存储，不做任何动作；
S3、上位机选择第二个NB-IoT通讯链路，点击水泵控制按钮，发送第二条远程控制水泵启动或者停止的控制指令；
S4、终端接收到上位机发出的第二条控制命令后解析存储，不做任何动作；
S5、上位机选择第三个VPN虚拟专线链路，点击水泵控制按钮，发送第三条远程控制水泵启动或者停止的控制指令；
S6、终端接收到第三条控制命令后解析存储，并同第一次、第二次接收到的控制命令进行比较判断，如果终端三次接收到的控制命令相同，通讯链路不同，并且前后三次命令接收到的两个时间差均没有超出预定时间(一般为1-2分钟)，即执行水泵的设备的启动与停止动作。如果终端三次接收到的控制命令不同，或者前后三次命令接收到的两个时间差超出预定时间，或者终端三次接收到的控制命令有任何两个指令来自同一通讯链路，终端都将不会执行对水泵的控制命令。
本发明的主控器模块利用不同方式的通讯模块跟上位机进行数据的交互，每个通讯模块分别接入主控器模块的不同数据端口，以便区别来自不同链路的信息；主控器模块具有分区保存功能，采用对各模块链路数据化分区保存的方式，主控器模块统一进行管理调用，实现数据的多链路验证，接受的远程控制指令信息存储在不同的数据存储器空间，统一接受主控器模块的调用，将来自不同端口的信息进行对比分析判断，将结果满足要求的发出控制驱动指令，实现设备的远程控制。本发明的物联网多链路安全控制终端和安全控制方法，两者结合使用，具有高安全性和高可靠性功能，防止外部非正常操作引起的生产事故和恶意破坏，大大提高物联网终端设备安全性。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种物联网多链路安全控制终端，其特征在于，包括：
主控器模块，负责同其他物联网设备组成网络、综合处理数据、以及发出控制命令；具有在一定时间内先后收到上位机通过不同链路发来的相同控制命令才会执行控制命令的功能；
至少两套设于不同链路的通讯模块，分别与主控器模块电连接，使主控器模块可以同时具有多链路通信功能；
控制输出模块，负责输出主控器模块发出的控制信号，与外部设备连接；
电源模块，分别与主控器模块、控制输出模块、通讯模块电连接，为其提供工作电源。
2.根据权利要求1所述的物联网多链路安全控制终端，其特征在于，主控器模块设有多个数据端口，不同通讯模块分别通过不同数据端口与主控器模块连接。
3.根据权利要求1或2所述的物联网多链路安全控制终端，其特征在于，通信模块包括无线通信模块和/或有线通信模块，无线通信模块为蜂窝模块、3G、4G、NB-IoT或LORA，有线通信模块为以太或RS485。
4.根据权利要求1或2所述的物联网多链路安全控制终端，其特征在于，主控器模块为单片机。
5.一种物联网多链路安全控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、上位机通过第一条链路发送第一控制命令至如权利要求1或2所述的物联网多链路安全控制终端；
S2、物联网多链路安全控制终端接收到第一控制命令后解析存储，不做任何动作；
……
S2N-1、上位机通过第N条链路发送第N控制命令至物联网多链路安全控制终端，N≥2，且为整数；
S2N、物联网多链路安全控制终端接收到第N控制命令后解析存储，并同第一控制命令至第N-1控制命令逐个进行比较判断，如果所有控制命令均相同，且分别来自不同链路，并且物联网多链路安全控制终端收到相邻两次控制命令之间的间隔时间t没有超出预定时间，则物联网多链路安全控制终端执行控制命令操作设备工作；如果某一个或多个控制命令与其他控制命令不相同，或者有控制命令来自相同链路，或者间隔时间t超出预定时间，则物联网多链路安全控制终端将不执行任何控制命令。
6.根据权利要求5所述的物联网多链路安全控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、上位机通过第一条链路发送第一控制命令至物联网多链路安全控制终端；
S2、物联网多链路安全控制终端接收到第一控制命令后解析存储，不做任何动作；
S3、上位机通过第二条链路发送第二控制命令至物联网多链路安全控制终端；
S4、物联网多链路安全控制终端接收到第二控制命令后解析存储，并同第一控制命令进行比较判断，如果第一控制命令和第二控制命令相同，且分别来自不同链路，并且物联网多链路安全控制终端收到两次控制命令之间的间隔时间t没有超出预定时间，则物联网多链路安全控制终端执行控制命令操作设备工作；如果第一控制命令和第二控制命令不相同，或者间隔时间t超出预定时间，或者有控制命令来自相同链路，则物联网多链路安全控制终端将不执行任何控制命令。
7.根据权利要求5所述的物联网多链路安全控制方法，其特征在于，预定时间为1-2分钟。
8.根据权利要求5所述的物联网多链路安全控制方法，其特征在于，包括以下步骤：在上位机和物联网多链路安全控制终端预先设定至少一个加密算式，上位机每次向物联网多链路安全控制终端发送控制命令的同时还发送一个判别码；如果物联网多链路安全控制终端接收到的所有判别码之间的关系均满足加密算式，则物联网多链路安全控制终端执行控制命令操作设备工作；如果物联网多链路安全控制终端接收到的所有判别码之间的关系不满足加密算式，则物联网多链路安全控制终端将不执行任何控制命令。
9.根据权利要求8所述的物联网多链路安全控制方法，其特征在于，在上位机和物联网多链路安全控制终端预先设定加密算式M；上位机发送第一控制命令时，还同时发送判别码A，物联网多链路安全控制终端解析存储第一控制命令和判别码A，不做任何动作；上位机发送第二控制命令时，还同时发送判别码B，物联网多链路安全控制终端解析存储第二控制命令和判别码B，并同第一控制命令进行比较判断，如果第一控制命令和第二控制命令相同，且分别来自不同链路，并且物联网多链路安全控制终端收到两次控制命令之间的间隔时间t没有超出预定时间，且判别码A和判别码B满足加密算式M，则物联网多链路安全控制终端执行控制命令操作设备工作；如果第一控制命令和第二控制命令不相同，或者控制命令来自相同链路，或者间隔时间t超出预定时间，或者判别码A和判别码B不满足加密算式M，则物联网多链路安全控制终端将不执行任何控制命令。
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