CN111562536B - 用于关口电能表的多目标检测及安全数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于变电站在线检测技术领域，具体的说是涉及一种用于关口电能表的多目标检测及安全数据传输方法。本发明主要基于物联网通信协议，提出了关口电能表与检测装置的通信系统架构，实现了多目标的检测方法，并提出了安全数据传输的方法，在不增加硬件成本的条件下，提高了检测效率并保障了数据传输的安全性；另外还基于反向散射通信架构，提出了关口电能表、检测装置与上层监控平台的组网方式，更进一步的提高了检测效率，具有重要的经济效益和社会效益。

Description

用于关口电能表的多目标检测及安全数据传输方法

技术领域

本发明属于变电站在线检测技术领域，具体的说是涉及一种用于关口电能表的多目标检测及安全数据传输方法。

背景技术

随着电力体制改革的深入，电能计量已成为电力市场各利益主体方和社会关注的焦点，建立科学规范、集约高效的电能计量管理模式是顺应电网发展，保证电能计量准确可靠的必然趋势。电能计量管理工作是电力企业生产经营管理及电网安全运行的重要环节，其技术和管理水平不仅事关电力工业的发展和电力企业形象而且会影响贸易结算的准确、公正，涉及广大电力客户的利益。但是针对电能计量装置的管理还存在以下问题：首先，目前普遍采用的传统人工现场校验模式的工作效率低，不能够对装置进行实时监测和故障及时预警，难以有效控制计量故障的发生和减少；其次，缺少对全网损耗的在线差异化分析，无法及时找出损耗点采取有效措施进行控制和优化，从而造成电网经济效益流失严重；再者，采用传统手段无法及时了解电能计量装置的现场运行情况，从而导致了计量不准，供电可靠性得不到保证，无法为电网营销提供决策支持另外，电能计量装置的运维管理缺乏有效的技术管理手段，无法使电能计量装置按时轮换，按时检定等，从而使电网贸易结算无法做到准确、公正，严重影响了电网企业的形象。

基于以上问题，目前提出的解决方法大多仍处于传统技术的范围内，即通过增加硬件检测设备等方式来解决问题，而在物联网技术日新月异的当下，采用这些传统的解决方法显得效率低下且成本高昂。而根据目前的物联网技术，将关口电能表的检测带入新的时代完全是可以实现的。

发明内容

本发明所要解决的，就是针对上述问题，根据物联网技术提出一种用于关口电能表的多目标检测及安全数据传输方法，即真正实现检测装置的一对多而不是传统技术的通过多个端口在十分有限的范围内检测几个关口表，同时提出了通信过程中的安全验证方法，提高通信过程中的保密性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

用于关口电能表的多目标检测及安全数据传输方法，该方法基于物联网技术，将关口电能表定义为标签，将对关口电能表进行现场检测的现场检测装置定义为阅读器，其特征在于，包括以下步骤：

S1、初始化：分别生成标签和阅读器的公私钥，并在标签中保存标签的私钥和阅读器的公钥，在阅读器中保存阅读器的私钥和标签的公钥；将标签的发送数据定义为包括验证信息、交互验证信息、标签ID、位置信息和传输数据；

S2、阅读器对多个标签发起通信请求，标签发送验证信息到阅读器，同时阅读器也发送验证信息到标签，即根据各自的公私钥进行验证，再发送各自的验证结果到对方，通过交互验证信息验证的标签，进入步骤S3；否则重复步骤S2；

S3、阅读器通过交互信息验证后获得授权，与标签建立通信连接，接收并解析标签ID、位置信息和传输数据，阅读器将解析的信息进行反馈；回到步骤S2继续检测直至检测结束。

本发明总的技术方案，基于物联网的技术，对目前的关口电能表及现场检测装置进行重新定义，使其成为构建通信网络的基础设备，在保留其原始功能的基础上，实现设置直接的直接通信连接，并实现检测装置多关口电能表的多目标检测。为了保证通信的安全，上述方案提出了交互验证的方法，未经过交互验证的标签即关口电能表不能加入通信网络，从而保证数据传输的安全，当然，上述方案提出的只是一种验证方法，显然在通信领域中，还可以采用多种的加密方式。

在上述方案中，对标签数据分类中的位置信息可基于GPS等定位信息，即可实现地理位置上的可视化操作，同理也可以对检测装置设定同样的信息，使其在上层网络中也实现地理位置可视化。

进一步的，在标签中还设置有测试信息，对步骤S2中，未通过交互验证信息的标签，阅读器发送测试信号用于测试标签的状态，若接收到标签的测试信息，与标签建立有限制的通信连接，即仅仅接收标签的标签ID和位置信息进行反馈并发出预警，否则将该标签列入黑名单并发出预警。

上述方案提出了一种针对关口电能表出错的预警的方式，即对未通过秘钥验证的终端，通过预设的测试信息测试其软硬件信息，通过反馈的测试信号判断其状态，若还能接受到测试信号，表示终端有问题但是问题不致命，仍接收其位置信号并发送预警，此时可安排维护人员直接处理，省略了排查的过程；若连测试信息都接收不到，表示其问题严重或者并非关口电能表，将其列入黑名单即不再继续发送通信请求，避免通信资源的浪费。

进一步的，令现场检测装置的信息发送到主检测平台，并设定主检测平台与基站连接，基站与标签和阅读器建立需授权的反向散射通信网络，即主检测平台通过基站发送主动射频信号到标签，经过授权的标签接收到主动射频信号后，标签通过反向散射的方式发射自身信号，阅读器同时接收基站和标签的信号并对主检测平台反馈信息，实现主检测平台监控多个阅读器。

上述方案为基于反向散射通信架构，提出了一种关口电能表、检测装置与上层监控平台组网的方式，使上层监控平台在借助已有的通信基站的条件下，在不另外增加硬件成本的目的下，建立通信系统，实现上层监控平台对多个检测设备的监控。

本发明的有益效果为，基于物联网通信协议，提出了关口电能表与检测装置的通信系统架构，实现了多目标的检测方法，并提出了安全数据传输的方法，在不增加硬件成本的条件下，提高了检测效率并保障了数据传输的安全性；另外还基于反向散射通信架构，提出了关口电能表、检测装置与上层监控平台的组网方式，更进一步的提高了检测效率，具有重要的经济效益和社会效益。

具体实施方式

在发明内容部分对本发明的技术方案进行了详细描述，在此对本发明方案中关键技术的实现方法进行进一步的说明。

本发明的方案基于物联网技术，但是在数据安全的前提下，为狭义的物联网，即对关口电能表数据的收集过程中，为了实现多目标检测，建立的网络结构为单个检测装置与多个关口电能表连接，在更上层的检测平台，为检测平台对应多个检测装置，从而实现自上而下的多目标检测，即通过检查平台检查多个检查装置，再通过检查装置检查多个关口电能表。作为与关口电能表连接的二级平台，将检测装置定义为阅读器，作为重点的关口电能表定义为标签，即可通过射频技术进行实现。本发明的方案中，并未引入更多的硬件设备，主要为通过对数据结构的设置使其满足建立通信连接的需求。

对于关口电能表传输的数据，将每帧数据结构进行设计，在每帧的帧头为进行身份验证的部分，在后续经过验证后传输的数据为有效数据部分。本发明方案中所提的通过公私钥进行验证的方式并交互验证的方式，为一种简易有效的验证方式，可保证内部数据传输的安全，在加入了上层平台构建更完整的网络系统后，通过授权接入的方式即可保证整个网络的安全，避免外部设备的接入。

Claims (2)

1.用于关口电能表的多目标检测及安全数据传输方法，该方法基于物联网技术，将关口电能表定义为标签，将对关口电能表进行现场检测的现场检测装置定义为阅读器，其特征在于，包括以下步骤：

S1、初始化：分别生成标签和阅读器的公私钥，并在标签中保存标签的私钥和阅读器的公钥，在阅读器中保存阅读器的私钥和标签的公钥；将标签的发送数据定义为包括验证信息、交互验证信息、标签ID、位置信息和传输数据；

S2、阅读器对多个标签发起通信请求，标签发送验证信息到阅读器，同时阅读器也发送验证信息到标签，即根据各自的公私钥进行验证，再发送各自的验证结果到对方，通过交互验证信息验证的标签，进入步骤S3；否则重复步骤S2；

S3、阅读器通过交互信息验证后获得授权，与标签建立通信连接，接收并解析标签ID、位置信息和传输数据，阅读器将解析的信息进行反馈；回到步骤S2继续检测直至检测结束；

令现场检测装置的信息发送到主检测平台，并设定主检测平台与基站连接，基站与标签和阅读器建立需授权的反向散射通信网络，即主检测平台通过基站发送主动射频信号到标签，经过授权的标签接收到主动射频信号后，标签通过反向散射的方式发射自身信号，阅读器同时接收基站和标签的信号并对主检测平台反馈信息，实现主检测平台监控多个阅读器。

2.根据权利要求1所述的用于关口电能表的多目标检测及安全数据传输方法，其特征在于，在标签中还设置有测试信息，对步骤S2中，未通过交互验证信息的标签，阅读器发送测试信号用于测试标签的状态，若接收到标签的测试信息，与标签建立有限制的通信连接，即仅仅接收标签的标签ID和位置信息进行反馈并发出预警，否则将该标签列入黑名单并发出预警。