CN110730247B - 一种基于电力线载波的通信控制系统 - Google Patents

一种基于电力线载波的通信控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110730247B
CN110730247B CN201911012408.XA CN201911012408A CN110730247B CN 110730247 B CN110730247 B CN 110730247B CN 201911012408 A CN201911012408 A CN 201911012408A CN 110730247 B CN110730247 B CN 110730247B
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
equipment
authentication
plc gateway
gateway module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911012408.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN110730247A (zh
Inventor
周全
王毅
李松浓
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Electric Power Research Institute of State Grid Chongqing Electric Power Co Ltd
State Grid Corp of China SGCC
Original Assignee
Electric Power Research Institute of State Grid Chongqing Electric Power Co Ltd
State Grid Corp of China SGCC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electric Power Research Institute of State Grid Chongqing Electric Power Co Ltd, State Grid Corp of China SGCC filed Critical Electric Power Research Institute of State Grid Chongqing Electric Power Co Ltd
Priority to CN201911012408.XA priority Critical patent/CN110730247B/zh
Publication of CN110730247A publication Critical patent/CN110730247A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110730247B publication Critical patent/CN110730247B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/02—Protocols based on web technology, e.g. hypertext transfer protocol [HTTP]
    • H04L67/025—Protocols based on web technology, e.g. hypertext transfer protocol [HTTP] for remote control or remote monitoring of applications
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B3/00—Line transmission systems
    • H04B3/54—Systems for transmission via power distribution lines
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B3/00—Line transmission systems
    • H04B3/54—Systems for transmission via power distribution lines
    • H04B3/544—Setting up communications; Call and signalling arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/2803—Home automation networks
    • H04L12/2816—Controlling appliance services of a home automation network by calling their functionalities
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L63/00—Network architectures or network communication protocols for network security
    • H04L63/04—Network architectures or network communication protocols for network security for providing a confidential data exchange among entities communicating through data packet networks
    • H04L63/0428—Network architectures or network communication protocols for network security for providing a confidential data exchange among entities communicating through data packet networks wherein the data content is protected, e.g. by encrypting or encapsulating the payload
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L63/00—Network architectures or network communication protocols for network security
    • H04L63/08—Network architectures or network communication protocols for network security for authentication of entities
    • H04L63/0869—Network architectures or network communication protocols for network security for authentication of entities for achieving mutual authentication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • H04L67/125—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks involving control of end-device applications over a network
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/50—Network services
    • H04L67/56—Provisioning of proxy services
    • H04L67/565—Conversion or adaptation of application format or content
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/08—Protocols for interworking; Protocol conversion
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/12—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment
    • Y04S40/128—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment involving the use of Internet protocol

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)
  • Telephonic Communication Services (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于电力线载波的通信控制系统，所述系统包括，智能电能表，PLC网关模块和控制终端，所述智能电能表与所述PLC网关模块一体化设置；所述控制终端，用于采集家居设备的运行信息，所述智能电能表，用于采集用户的用电信息，以及，与所述PLC网关模块建立通信连接并将所采集的用电信息发送至所述PLC网关模块；所述PLC网关模块，用于接收所述运行信息和用电信息并发送至服务器，以及，接收控制命令并将控制命令发送给所述控制终端。本发明的系统能够通过PLC网关模块可以采用220v低压电力线与用电设备组网，克服了无线组网带来的不足。同时无需重新布局布线，设备入网便捷，系统安全性高，易于实施，操作便利，用户体验感好。

Description

一种基于电力线载波的通信控制系统
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，特别是一种基于电力线载波的通信控制系统。
背景技术
伴随物联网时代到来，对海量用电设备高效控制与管理是近年来研究的热点。用户希望将全部用电设备联网，组成一个智能通信控制系统，这样用户只需通过移动终端访问云端服务器发送指令，便可以实现对用电器设备的控制和获取设备运行状态信息，突破距离限制，真正意义上达到‘集中管理，分散控制’的效果，通过远程控制，可以有效的提高人们工作与生活的舒适度，安全性，体验感。考虑到大多数情况下，电设备较为集中(尤其是家庭用电设备)的特点，将内部用电设备通过一定的传输介质连通起来实现资源共享，对外通过网关与外部网络互联，提供远程访问控制功能。
因此有必要提出一种易于实施，操作便利，用户体验感好的基于电力线载波的通信控制系统。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的就是提供一种基于电力线载波的通信控制系统，实现设备入网便捷，系统安全性高，易于实施，操作便利，用户体验感好的技术效果。
本发明的目的之一是通过这样的技术方案实现的，一种基于电力线载波的通信控制系统，所述系统包括，智能电能表，PLC网关模块和控制终端，所述智能电能表与所述PLC网关模块一体化设置；
所述控制终端，用于采集家居设备的运行信息，以及，与所述PLC网关模块通过低压电力线建立通信连接并将所采集的运行信息发送至所述PLC网关模块；
所述智能电能表，用于采集用户的用电信息，以及，与所述PLC网关模块建立通信连接并将所采集的用电信息发送至所述PLC网关模块；
所述PLC网关模块，用于接收所述运行信息和用电信息并发送至服务器，以及，接收控制命令并将控制命令发送给所述控制终端。
可选的，所述PLC网关模块还用于进行内外网络协议的转换；
包括，对接收到的不同格式的数据包进行解析以完成内部电力线载波网络中物理地址的映射，并根据不同的外部网络接口封装成指定格式的外部传输数据包和内网传输数据包。
可选的，所述PLC网关模块与智能电能表的接入包括，在新出厂的智能电能表中整合所述PLC网关模块，或者，在现有的智能电能表外部连接PLC网关模块；
在新出厂的智能电能表中整合所述PLC网关模块，还包括，在所述新出厂的智能电能表与所述PLC网关模块设置阻波器，所述阻波器用于隔离内网电力线中传输的高频载波信号；
在现有的智能电能表外部连接PLC网关模块，还包括：在现有的智能电表输入端设置阻波器，所述阻波器用于隔离内网电力线中传输的高频载波信号。
可选的，所述PLC网关模块包含第一处理器、第一存储器、外部网络连接模块、第一电力线载波连接模块和第一电源模块；
所述第一处理器分别与第一存储器、外部网络连接模块和第一电力线载波模块建立连接，第一存储器和第一电力线载波模块均连接至外部网络连接模块；
所述第一处理器，用于实现内外网络的数据包格式转换与管理内部网络；
所述第一存储器，用于存储需要转发的数据包、控制指令以及与双向鉴权加密相关的鉴权数据；
所述外部网络连接模块，用于提供不同的外部网络接口；
所述第一电力线载波连接模块，用于与控制终端的第二电力线载波模块连接实现电力线通信功能；
所述第一电源模块为PLC网关模块各模块提供电源。
可选的，所述控制终端，设置于家居设备内部或外部；
所述控制终端还用于解析所述PLC网关模块发送的控制命令，并根据所述控制命令对家居设备执行相应的控制；
所述控制终端包括，第二处理器、第二存储器、第二电力线载波模块、执行模块、数据采集模块和第二电源模块；
所述第二处理器分别与第二电力载波模块、第二存储器、执行模块、数据采集模块相连接；
所述数据采集模块，用于通过传感器采集家居设备的工作信息，并将所述工作信息AD转换后传送至第二处理器处理以封装成数据包
执行模块用于接收第二处理器传送过来的指令执行相应的操作。
可选的，所述控制终端与所述家居设备一一对应，所述控制终端中存储有所述家居设备的设备信息，
在新加入设备上电后，所述控制终端将所述设备信息发送至所述PLC网关模块；
所述PLC网关模块，还用于根据所述设备信息建立设备目录表，并将所述设备目录表发送至服务器以供移动终端访问；
所述移动终端，还用于根据所述设备目录表进入不同家居设备的操作界面并下发对应的控制命令。
可选的，根据所述设备信息建立设备目录表，包括：
在设备上电后，将设备种类、品牌、款式、编号发送至所述PLC网关模块；
所述PLC网关模块为设备添加序列号并分配物理地址以生成设备链表已完成设备目录表的建立。
可选的，所述家居设备上还对应设置有二维码信息，所述二维码信息包括家居设备对应的设备信息。
可选的，所述PLC网关模块，还用于与所述控制终端进行双向鉴权加密以完成家居设备的接入和数据的加密传输，包括：
为用户分配家居设备鉴权秘钥Ki，将鉴权秘钥存入鉴权中心AUC；
家居设备上电后，控制终端将设备ID发送至PLC网关模块，PLC网关模块从AUC获取鉴权秘钥Ki；
PLC网关模块生鉴权四元组，并将鉴权四元组发送到控制终端，若是新加入的设备PLC网关模块还向控制终端发送网关公钥Pka；
控制终端接收鉴权四元组并进行计算确定鉴权数据，通过所述鉴权数据与所述鉴权四元组进行对比以完成鉴权；
所述鉴权秘钥Ki与家居设备ID对应；
所述鉴权四元组，随机数RAND、响应数SRES、加密秘钥Kc、鉴权令牌AUTN；
控制终端接收鉴权四元组并进行计算确定鉴权数据，通过所述鉴权数据与所述鉴权四元组进行对比以完成鉴权，包括：
控制终端利用AUTN+PKa计算确定鉴权随机数RAND’；
利用RAND+Ki计算确定Kc，利用RAND+Ki计算确定SRES’，若是新加入设备保存网关公钥Pka；
若RAND’＝RAND，则家居设备对PLC网关鉴权成功，并向PLC网关模块返回鉴权响应数RES，否则鉴权失败；
若RES＝SRES，PLC网关模块对设备鉴权成功，反之，鉴权失败；
在鉴权成功后，数据发送方利用Kc产生伪随机比特流并与数据包进行计算以获得密文；
接收方利用相同的伪随机比特流进行计算获得明文以完成数据的加密传输。
可选的，所述PLC网关模块存储需要转发的数据包、控制指令以及与双向鉴权加密相关的鉴权数据，包括：
PLC网关模块定时采集内网家居设备的运行信息进行处理存储，并将运行信息传送至云端存储；
若某一家居设备在某一时间段内致使所述PLC网关模块处于饱和状态，PLC网关模块根据家居设备物理地址对所述家居设备进行标记，并不受理所述家居设备的数据。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：本发明的系统能够通过PLC网关模块可以采用220v低压电力线与用电设备组网，克服了无线组网带来的不足，同时无需重新布局布线，设备入网便捷，系统安全性高，易于实施，操作便利，用户体验感好。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。
附图说明
本发明的附图说明如下：
图1是本发明提供实施例智能电表与PLC网关连接示意图；
图2为本发明实施例另一种智能电表与PLC网关连接示意图；
图3为本发明实施例PLC网关与用电设备双向鉴权加密原理图；
图4为本发明实施例PLC网关的结构示意图；
图5为本发明实施例控制终端的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本实施例提出一种基于电力线载波的通信控制系统，所述系统包括，智能电能表，PLC网关模块和控制终端，所述智能电能表与所述PLC网关模块一体化设置；
所述控制终端，用于采集家居设备的运行信息，以及，与所述PLC网关模块通过低压电力线建立通信连接并将所采集的运行信息发送至所述PLC网关模块；
所述智能电能表，用于采集用户的用电信息，以及，与所述PLC网关模块建立通信连接并将所采集的用电信息发送至所述PLC网关模块；
所述PLC网关模块，用于接收所述运行信息和用电信息并发送至服务器，以及，接收控制命令并将控制命令发送给所述控制终端。
具体的说，本发明系统可以与智能移动终端继续配合使用，PLC网关与智能电能表一体化设置，既能采集用户的用电信息，又能实现控制功能；所述PLC网关作为通信控制系统的核心，实现内外网络连接。PLC网关还包括通过低压电力线控制终端组网，对数据与控制指令存储处理并转发。
智能移动终端装有系统APP，可以用于访问系统服务器，即向用电设备发送控制指令、了解设备运行状态信息、查询用电量、并且缴纳费用；
控制终端，置于用电器内部或外部，用于根据采集用电器设备的运行信息，把采集到的用电器运行信息传送至PLC网关，解读PLC网关传送的控制指令对家居设备执行相应的控制。
本发明的系统能够通过PLC网关模块可以采用220v低压电力线与用电设备组网，克服了无线组网带来的不足，同时无需重新布局布线，设备入网便捷，系统安全性高，易于实施，操作便利，用户体验感好。
可选的，所述PLC网关模块还用于进行内外网络协议的转换；
包括，对接收到的不同格式的数据包进行解析以完成内部电力线载波网络中物理地址的映射，并根据不同的外部网络接口封装成指定格式的外部传输数据包和内网传输数据包。
具体的说，在本实施例中，PLC网关还进行内外网络协议的转换，转换过程包括解读接收到的不同格式的数据包，完成内部电力线载波网络中物理地址的映射，并根据不同的外部网络接口封装成指定格式的数据包和内网传输数据包。
可选的，所述PLC网关模块与智能电能表的接入包括，在新出厂的智能电能表中整合所述PLC网关模块，或者，在现有的智能电能表外部连接PLC网关模块；
在新出厂的智能电能表中整合所述PLC网关模块，还包括，在所述新出厂的智能电能表与所述PLC网关模块设置阻波器，所述阻波器用于隔离内网电力线中传输的高频载波信号；
在现有的智能电能表外部连接PLC网关模块，还包括：在现有的智能电表输入端设置阻波器，所述阻波器用于隔离内网电力线中传输的高频载波信号。
具体的说，如图1、图2所示，分别为整合和外接所述PLC网关模块的两种情况，也即PLC网关与智能电能表的接入包括两种接入方式：分别为换电表和不换电表两种接入方式，换电表的方式是需更换智能电表，PLC网关与智能电表一体化，PLC网关与智能电能表二者之间加入阻波器，通过阻波器隔离内网电力线中传输的高频载波信号；不换电表的方式是在原有的智能电表中加入PLC网关模块，PLC网关与智能电表建立通信连接，完成智能电表到PLC网关的数据传输，由PLC网关传送至云端供远程移动终端APP访问。在智能电表输入端加入阻波器。
进一步说，PLC网关与智能电表一体化连接方式分为两种，一种方式需要更换智能电表，另一种方式无需更换智能电表，PLC网关与智能电表建立数据通道，智能电表可向PLC网关传送用电信息。
所述智能电表模块与PLC网关模块建立通道，智能电表模块向PLC网关模块传送用户用电信息，供智能移动终端APP访问。
所述内部电力线载波网络使用频段f2与用电信息采集系统使用频段f1，使用阻波器加以隔离，防止f2外露，造成网关之间相互干扰。
可选的，所述PLC网关模块包含第一处理器、第一存储器、外部网络连接模块、第一电力线载波连接模块和第一电源模块；
所述第一处理器分别与第一存储器、外部网络连接模块和第一电力线载波模块建立连接，第一存储器和第一电力线载波模块均连接至外部网络连接模块；
所述第一处理器，用于实现内外网络的数据包格式转换与管理内部网络；
所述第一存储器，用于存储需要转发的数据包、控制指令以及与双向鉴权加密相关的鉴权数据；
所述外部网络连接模块，用于提供不同的外部网络接口；
所述第一电力线载波连接模块，用于与控制终端的第二电力线载波模块连接实现电力线通信功能；
所述第一电源模块为PLC网关模块各模块提供电源。
具体的，PLC网关包含第一处理器、第一存储器、外部网络连接模块、第一电力线载波连接模块及第一电源模块。所述第一处理器分别与第一存储器、外部网络连接模块和第一电力线载波模块建立连接；第一存储器与第一电力线载波模块和外部网络连接模块建立连接；第一处理器用于实现内外网络的数据包格式转换与管理内部网络；第一存储器用于存储需要转发的数据包与控制指令和部分用于双向鉴权加密的相关信息；外部网络连接模块用于提供不同的外部网络接口；第一电力线载波连接模块用于连接控制终端第二电力线载波模块连接实现电力线通信功能；第一电源模块为PLC网关各模块提供电源。
PLC网关与智能电表一体化，功能仍然独立，如图4所示，含第一处理器、第一存储器、第一电力线载波模块，第一外部网络连接模块。PLC网关对外可选择专网内部专用通道和协议(如376协议，面向对象协议)，以IP形式接入到Internet(支持TCP/IP协议)，4G公网等连接到云端服务器，对内通过电力线载波模块与控制终端载波模块连接组网。
可选的，所述控制终端，设置于家居设备内部或外部；
所述控制终端还用于解析所述PLC网关模块发送的控制命令，并根据所述控制命令对家居设备执行相应的控制；
所述控制终端包括，第二处理器、第二存储器、第二电力线载波模块、执行模块、数据采集模块和第二电源模块；
所述第二处理器分别与第二电力载波模块、第二存储器、执行模块、数据采集模块相连接；
所述数据采集模块，用于通过传感器采集家居设备的工作信息，并将所述工作信息AD转换后传送至第二处理器处理以封装成数据包；
执行模块用于接收第二处理器传送过来的指令执行相应的操作。
具体的说，如图5所示，控制终端，可置于用电设备内部或外部，与用电设备一一对应，如图5所示，含第二电力线载波模块、第二处理器、第二存储器、数据采集模块、执行模块，通过第二电力线载波模块与PLC网关连接，向上传递用电器设备自身状态信息、服务状态信息，向下执行控制指令。
控制终端包含第二处理器、第二存储器、第二电力线载波模块、执行模块、数据采集模块和第二电源模块，第二处理器分别与第二电力载波模块、第二存储器、执行模块、数据采集模块相连接，电源模块负责功能，数据采集模块用于通过传感器采集用电器工作信息，AD装换传送至处理器处理并封装成数据包，执行模块接收处理器传送过来的指令执行相应的操作。
可选的，所述控制终端与所述家居设备一一对应，所述控制终端中存储有所述家居设备的设备信息，
在新加入设备上电后，所述控制终端将所述设备信息发送至所述PLC网关模块；
所述PLC网关模块，还用于根据所述设备信息建立设备目录表，并将所述设备目录表发送至服务器以供移动终端访问；
所述移动终端，还用于根据所述设备目录表进入不同家居设备的操作界面并下发对应的控制命令。
具体的说，智能移动终端APP设备目录表包含各类设备名称，点击设备名称进入子目录可以查询同一类型不同型号设备，再通过点击不同型号的设备进入目标设备操作界面，查询设备工作信息或执行相应的控制，用户亦可自行备注同一类型不同设备，对同种类型不同设备加以区分。智能移动终端APP可查询用户用电量，缴纳电费，含设备目录表，通过设备目录表查找目标设备并查看设备运行信息或执行相应的控制。
可选的，根据所述设备信息建立设备目录表，包括：
在设备上电后，将设备种类、品牌、款式、编号发送至所述PLC网关模块；
所述PLC网关模块为设备添加序列号并分配物理地址以生成设备链表已完成设备目录表的建立。
可选的，所述家居设备上还对应设置有二维码信息，所述二维码信息包括家居设备对应的设备信息。
用电设备内部控制终端中包含设备种类、品牌、款式、编号，新加入的设备上电，通过电力线信道向PLC网关发送设备信息，PLC网关为设备添加序列号，分配物理地址，同时生成设备链表供云端，智能移动终APP访问，通过访问PLC网关设备链表，完成在设备目录表中设备的添加。
智能移动终端APP提供二维码扫描功能，通过扫描用电设备二维码可获取设备信息(种类/品牌/款式/编号)，实现对同种类型不同设备区分，用户亦可在APP设备目录表自行备注设备名称加以区分。
本发明系统还可以提供统一的云服务和APP服务接口，由各个电器设备商为APP和云服务器提供控制和访问具体电器的程序。数据传输协议，系统协议一建立。
可选的，所述PLC网关模块，还用于与所述控制终端进行双向鉴权加密以完成家居设备的接入和数据的加密传输，包括：
为用户分配家居设备鉴权秘钥Ki，将鉴权秘钥存入鉴权中心AUC；
家居设备上电后，控制终端将设备ID发送至PLC网关模块，PLC网关模块从AUC获取鉴权秘钥Ki；
PLC网关模块生鉴权四元组，并将鉴权四元组发送到控制终端，若是新加入的设备PLC网关模块还向控制终端发送网关公钥Pka；
控制终端接收鉴权四元组并进行计算确定鉴权数据，通过所述鉴权数据与所述鉴权四元组进行对比以完成鉴权；
所述鉴权秘钥Ki与家居设备ID对应；
所述鉴权四元组，随机数RAND、响应数SRES、加密秘钥Kc、鉴权令牌AUTN；
控制终端接收鉴权四元组并进行计算确定鉴权数据，通过所述鉴权数据与所述鉴权四元组进行对比以完成鉴权，包括：
控制终端利用AUTN+PKa计算确定鉴权随机数RAND’；
利用RAND+Ki计算确定Kc，利用RAND+Ki计算确定SRES’，若是新加入设备保存网关公钥Pka；
若RAND’＝RAND，则家居设备对PLC网关鉴权成功，并向PLC网关模块返回鉴权响应数RES，否则鉴权失败；
若RES＝SRES，PLC网关模块对设备鉴权成功，反之，鉴权失败；
在鉴权成功后，数据发送方利用Kc产生伪随机比特流并与数据包进行计算以获得密文；
接收方利用相同的伪随机比特流进行计算获得明文以完成数据的加密传输。
可选的，所述PLC网关模块存储需要转发的数据包、控制指令以及与双向鉴权加密相关的鉴权数据，包括：
PLC网关模块定时采集内网家居设备的运行信息进行处理存储，并将运行信息传送至云端存储；
若某一家居设备在某一时间段内致使所述PLC网关模块处于饱和状态，PLC网关模块根据家居设备物理地址对所述家居设备进行标记，并不受理所述家居设备的数据。
具体的说，为保证系统信息安全性，提供一种双向鉴权加密机制，PLC网关与用电设备控制终端双向鉴权，传输数据加密。设备秘钥Ki由用电设备生产商分配，保存于设备内部固化存储器中，并存入鉴权中心AUC，PLC网关私钥保存于PLC网关内部固化存储器，公钥由PLC网关发送至用电设备控制终端，各种加密算法分别保存在两端固化存储器中，PLC网关根据设备ID向鉴权中心获取设备秘钥Ki。Kc分别保存于PLC网关与用电设备控制终端，不在电力线信道传输。
如图3所示，PLC网关还与电力设备采取双向鉴权加密机制进行电力设备的接入以及将数据传输过程加密，具体包括：
用户购买用电设备，设备生产商为用户分配设备鉴权秘钥Ki，同时将设备秘钥存入鉴权中心AUC，Ki与设备ID对应；
设备上电，向PLC网关发送ID信息，PLC网关根据设备ID从AUC获取设备秘钥Ki；
PLC网关产生鉴权四元组，RAND(随机数)/SRES(响应数)/Kc(加密秘钥)/AUTN(鉴权令牌)；
PLC网关向设备发送AUTN、RAND，若是新加入的设备还需发送网关公钥Pka；
用电设备控制终端利用AUTN+PKa+E算法计算得到RAND’，利用RAND+Ki+算法1计算得到Kc，利用RAND+Ki+算法2计算得到SRES’。若是新加入设备保存网关公钥Pka；
若RAND’＝RAND，则用电设备对PLC网关鉴权，并向PLC网关返送RES。反之，用电设备对PLC网关鉴权失败；
若RES＝SRES,PLC网关对设备鉴权。反之，鉴权失败，PLC网关拒绝为用电设备服务；
发送方利用Kc+算法f产生伪随机比特流，与数据包进行算术加得到密文，接收方利用相同的伪随机比特流进行算术加得到明文，完成数据的加密传输。
在本实施例中，用电设备信息，由控制终端根据不同用电器类型的业务采集，含设备异常报警，以及设备自身状态信息和设备服务状态信息，不同用电器生产厂家通过访问云端服务器实时监控设备运行状态，及时维修与升级。
用电器控制终端根据用电器业务采集信息，含设备异常报警，以及设备自身状态信息和设备服务状态信息，如工作电压，电流，功率，传感器采集到的温度，湿度，空气中有害气体浓度等。
可以基于本发明系统设计开放式的APP，基于统一的APP平台，由各个用电电器厂家提供对应接入程序模块，实现对其产品信息的读取和控制。
本发明系统设计了电表网关的双向鉴权机制，设备控制终端(例如家用电器、工业设备等等)与网关之间通过鉴权中心实现双向鉴权，保证信息隐私与控制安全性。
本发明系统利用电表作为内外网关，通过阻波器实现电表进线所接电网和出线所接电网的物理隔离。
本发明PLC网关采用220v低压电力线与用电设备组网，克服了无线组网带来的不足，同时无需重新布局布线。不同于其他一般的远程控制系统，本系统在原有用电信息采集系统基础上进行拓展，将对电表的信息采集和控制，扩展到对电表出现负荷的信息采集和控制，同时原有的用电信息采集系统不受影响，提出了两种PLC网关的接入方式，使用阻波器隔离内部网络使用频率同时避免了不同PLC网关之间相互干扰。为解决设备接入问题，提出一种由PLC网关生成设备链表供云端服务器与智能移动终端APP访问，完成APP中设备目录表的添加的方法，并且附加了一种扫描二维码获取设备信息的方式，方便用户区分同种类型不同设备，用户体验感好。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一
个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于电力线载波的通信控制系统，其特征在于，所述系统包括，智能电能表，电力线载波PLC网关模块和控制终端，所述智能电能表与所述PLC网关模块一体化设置；
所述控制终端，用于采集家居设备的运行信息，以及，与所述PLC网关模块通过低压电力线建立通信连接并将所采集的运行信息发送至所述PLC网关模块；
所述智能电能表，用于采集用户的用电信息，以及，与所述PLC网关模块建立通信连接并将所采集的用电信息发送至所述PLC网关模块；
所述PLC网关模块，用于接收所述运行信息和用电信息并发送至服务器，以及，接收控制命令并将控制命令发送给所述控制终端；
所述PLC网关模块与所述控制终端进行双向鉴权加密以完成家居设备的接入和数据的加密传输，具体包括以下步骤：
为用户分配家居设备鉴权秘钥Ki，将鉴权秘钥存入鉴权中心AUC；
家居设备上电后，控制终端将设备ID发送至PLC网关模块，PLC网关模块从AUC获取鉴权秘钥Ki；
PLC网关模块生鉴权四元组，并将鉴权四元组发送到控制终端，若是新加入的设备PLC网关模块还向控制终端发送网关公钥Pka；
控制终端接收鉴权四元组并进行计算确定鉴权数据，通过所述鉴权数据与所述鉴权四元组进行对比以完成鉴权；
所述鉴权秘钥Ki与家居设备ID对应；
所述鉴权四元组，随机数RAND、响应数SRES、加密秘钥Kc、鉴权令牌AUTN；
控制终端接收鉴权四元组并进行计算确定鉴权数据，通过所述鉴权数据与所述鉴权四元组进行对比以完成鉴权，包括：
控制终端利用AUTN+PKa计算确定鉴权随机数RAND’；
利用RAND+Ki计算确定Kc，利用RAND+Ki计算确定SRES’，若是新加入设备保存网关公钥Pka；
若RAND’＝RAND，则家居设备对PLC网关鉴权成功，并向PLC网关模块返回鉴权响应数RES，否则鉴权失败；
若RES＝SRES，PLC网关模块对设备鉴权成功，反之，鉴权失败；
在鉴权成功后，数据发送方利用Kc产生伪随机比特流并与数据包进行计算以获得密文；
接收方利用相同的伪随机比特流进行计算获得明文以完成数据的加密传输。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述PLC网关模块还用于进行内外网络协议的转换；
包括，对接收到的不同格式的数据包进行解析以完成内部电力线载波网络中物理地址的映射，并根据不同的外部网络接口封装成指定格式的外部传输数据包和内网传输数据包。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述PLC网关模块与智能电能表的接入包括，在新出厂的智能电能表中整合所述PLC网关模块，或者，在现有的智能电能表外部连接PLC网关模块；
在新出厂的智能电能表中整合所述PLC网关模块，还包括，在所述新出厂的智能电能表与所述PLC网关模块设置阻波器，所述阻波器用于隔离内网电力线中传输的高频载波信号；
在现有的智能电能表外部连接PLC网关模块，还包括：在现有的智能电表输入端设置阻波器，所述阻波器用于隔离内网电力线中传输的高频载波信号。
4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述PLC网关模块包含第一处理器、第一存储器、外部网络连接模块、第一电力线载波连接模块和第一电源模块；
所述第一处理器分别与第一存储器、外部网络连接模块和第一电力线载波模块建立连接，第一存储器和第一电力线载波模块均连接至外部网络连接模块；
所述第一处理器，用于实现内外网络的数据包格式转换与管理内部网络；
所述第一存储器，用于存储需要转发的数据包、控制指令以及与双向鉴权加密相关的鉴权数据；
所述外部网络连接模块，用于提供不同的外部网络接口；
所述第一电力线载波连接模块，用于与控制终端的第二电力线载波模块连接实现电力线通信功能；
所述第一电源模块为PLC网关模块各模块提供电源。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制终端，设置于家居设备内部或外部；
所述控制终端还用于解析所述PLC网关模块发送的控制命令，并根据所述控制命令对家居设备执行相应的控制；
所述控制终端包括，第二处理器、第二存储器、第二电力线载波模块、执行模块、数据采集模块和第二电源模块；
所述第二处理器分别与第二电力载波模块、第二存储器、执行模块、数据采集模块相连接；
所述数据采集模块，用于通过传感器采集家居设备的工作信息，并将所述工作信息AD转换后传送至第二处理器处理以封装成数据包；
执行模块用于接收第二处理器传送过来的指令执行相应的操作。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制终端与所述家居设备一一对应，所述控制终端中存储有所述家居设备的设备信息，
在新加入设备上电后，所述控制终端将所述设备信息发送至所述PLC网关模块；
所述PLC网关模块，还用于根据所述设备信息建立设备目录表，并将所述设备目录表发送至服务器以供移动终端访问；
所述移动终端，还用于根据所述设备目录表进入不同家居设备的操作界面并下发对应的控制命令。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，根据所述设备信息建立设备目录表，包括：
在设备上电后，将设备种类、品牌、款式、编号发送至所述PLC网关模块；
所述PLC网关模块为设备添加序列号并分配物理地址以生成设备链表已完成设备目录表的建立。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述家居设备上还对应设置有二维码信息，所述二维码信息包括家居设备对应的设备信息。
9.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述PLC网关模块存储需要转发的数据包、控制指令以及与双向鉴权加密相关的鉴权数据，包括：
PLC网关模块定时采集内网家居设备的运行信息进行处理存储，并将运行信息传送至云端存储；
若某一家居设备在某一时间段内致使所述PLC网关模块处于饱和状态，PLC网关模块根据家居设备物理地址对所述家居设备进行标记，并不受理所述家居设备的数据。
CN201911012408.XA 2019-10-23 2019-10-23 一种基于电力线载波的通信控制系统 Active CN110730247B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911012408.XA CN110730247B (zh) 2019-10-23 2019-10-23 一种基于电力线载波的通信控制系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911012408.XA CN110730247B (zh) 2019-10-23 2019-10-23 一种基于电力线载波的通信控制系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110730247A CN110730247A (zh) 2020-01-24
CN110730247B true CN110730247B (zh) 2022-08-09

Family

ID=69221835

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911012408.XA Active CN110730247B (zh) 2019-10-23 2019-10-23 一种基于电力线载波的通信控制系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110730247B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112019524A (zh) * 2020-08-10 2020-12-01 优联三维打印科技发展(上海)有限公司 3d打印云服务的通信协议结构、数据包处理方法和系统
CN114640691A (zh) * 2020-11-30 2022-06-17 阿里巴巴集团控股有限公司 设备连接方法、系统及相应的物联网设备
CN112630529A (zh) * 2020-12-29 2021-04-09 深圳市凌祺实业有限公司 一种有电信控系统
CN112910506B (zh) * 2021-02-08 2023-04-25 青岛海信日立空调系统有限公司 Plc网络的网关设备及plc组网结构
CN115541991A (zh) * 2022-09-23 2022-12-30 江苏盛德电子仪表有限公司 一种具有温度测量功能的物联网智能电能表
CN116208198B (zh) * 2023-01-31 2024-01-26 广东金朋科技有限公司 基于电力线载波通信的能源管理系统、方法、电子设备及可读存储介质

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102769619A (zh) * 2012-07-20 2012-11-07 南京小网科技有限责任公司 一种智能家电在网络中一键自动注册的方法
CN102957584A (zh) * 2011-08-25 2013-03-06 华为终端有限公司 家庭网络设备的管理方法、控制设备和家庭网络设备
CN103475703A (zh) * 2013-09-06 2013-12-25 四川九洲电器集团有限责任公司 一种基于ZigBee网络的智能家居设备控制方法
CN103607344A (zh) * 2013-11-15 2014-02-26 南京博立康电力设备有限公司 基于plc智能家居网关装置
CN103886735A (zh) * 2014-03-07 2014-06-25 北京国电通网络技术有限公司 用电信息的采集方法和系统及抄表设备
CN104715598A (zh) * 2013-12-11 2015-06-17 陕西天思信息科技有限公司 一种基于家庭网关的用电信息采集系统及方法
CN104883731A (zh) * 2014-02-28 2015-09-02 广州合立正通信息科技有限公司 一种无线控制设备的注册方法
CN106054636A (zh) * 2016-06-27 2016-10-26 国网河南省电力公司南阳供电公司 基于载波技术的家用电器智能控制系统
EP3122061A1 (fr) * 2015-07-21 2017-01-25 Sagemcom Energy & Telecom Sas Transmission de données chiffrées depuis des compteurs électriques intelligents
CN206002870U (zh) * 2016-08-26 2017-03-08 特斯联（北京）科技有限公司 一种基于物联网的家居系统
CN106849997A (zh) * 2017-02-15 2017-06-13 国网江苏省电力公司电力科学研究院 基于电力线宽带载波的混合组网方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104267658A (zh) * 2014-09-24 2015-01-07 宁波创元信息科技有限公司 一种整合电力线通信和红外通信的家电控制系统
CN107819673A (zh) * 2017-11-24 2018-03-20 安徽省雨龙家具有限公司 一种基于及时通信的智能家居控制方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102957584A (zh) * 2011-08-25 2013-03-06 华为终端有限公司 家庭网络设备的管理方法、控制设备和家庭网络设备
CN102769619A (zh) * 2012-07-20 2012-11-07 南京小网科技有限责任公司 一种智能家电在网络中一键自动注册的方法
CN103475703A (zh) * 2013-09-06 2013-12-25 四川九洲电器集团有限责任公司 一种基于ZigBee网络的智能家居设备控制方法
CN103607344A (zh) * 2013-11-15 2014-02-26 南京博立康电力设备有限公司 基于plc智能家居网关装置
CN104715598A (zh) * 2013-12-11 2015-06-17 陕西天思信息科技有限公司 一种基于家庭网关的用电信息采集系统及方法
CN104883731A (zh) * 2014-02-28 2015-09-02 广州合立正通信息科技有限公司 一种无线控制设备的注册方法
CN103886735A (zh) * 2014-03-07 2014-06-25 北京国电通网络技术有限公司 用电信息的采集方法和系统及抄表设备
EP3122061A1 (fr) * 2015-07-21 2017-01-25 Sagemcom Energy & Telecom Sas Transmission de données chiffrées depuis des compteurs électriques intelligents
CN106054636A (zh) * 2016-06-27 2016-10-26 国网河南省电力公司南阳供电公司 基于载波技术的家用电器智能控制系统
CN206002870U (zh) * 2016-08-26 2017-03-08 特斯联（北京）科技有限公司 一种基于物联网的家居系统
CN106849997A (zh) * 2017-02-15 2017-06-13 国网江苏省电力公司电力科学研究院 基于电力线宽带载波的混合组网方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110730247A (zh) 2020-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110730247B (zh) 一种基于电力线载波的通信控制系统
US8863228B2 (en) Energy management apparatus and energy management system
KR102537363B1 (ko) 보안 사물 인터넷(IoT) 디바이스 프로비저닝을 위한 시스템 및 방법
CN105681142B (zh) 组网系统和组网方法
JP3640665B1 (ja) 宅内端末装置及び通信システム
KR101538424B1 (ko) 결제 및 원격 모니터링을 위한 사용자 단말
US8832428B2 (en) System and method for securely communicating across multiple networks using a single radio
EP3602977B1 (en) Heat consumption estimation
CN105159121B (zh) 家用电器及其开关机控制方法和系统及智能设备
KR20150061246A (ko) 빌딩 데이터 관리 장치 및 이를 포함하는 빌딩 관리 시스템
CN110351827A (zh) 一种基于Sub-GHz的无线自组网方法及系统
KR100978141B1 (ko) 유선 및 무선 통합 게이트웨이 및 그 동작 방법
CN106105376A (zh) 用于管理无线个人区域通信网络中的节点关联的方法
CN108476224A (zh) 数据传输装置的认证
CN113709743A (zh) 一种基于zigbee网络的设备入网方法及系统
KR101913133B1 (ko) 비콘 동기화 기반의 스마트 화분의 데이터 보안 방법
CN117041953A (zh) 一种智能设备与国网app互通的方法、终端设备及存储介质
JP3640664B2 (ja) 宅内端末装置及び通信システム
JP6430525B2 (ja) 管理装置、通信装置、サービス提供装置および伝送システム
JP3640663B1 (ja) 宅内端末装置及び通信システム
JP2003283537A (ja) 遠隔監視システム
IL269930A (en) Secure wireless network with minimal infrastructure and its method
JP2005130453A6 (ja) 宅内端末装置及び通信システム
CN112448970A (zh) 设备连接方法、系统及相应的物联网设备
Anand Analysis of communication protocols for home area networks for Smart Grid

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant