CN111865975A - 一种电网智能监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电网智能监控系统，包括：多个现场数据获取设备，数据汇聚设备，以及云端运维服务平台，数据汇聚设备周期性的广播信标，现场数据获取设备向数据汇聚设备发送加密请求，接收数据汇聚设备发送的公钥A与私钥B的索引信息，使用公钥A与私钥B以及从本地选取的公钥C和私钥D对获取到的现场数据进行加密，向数据汇聚设备发送数据发送请求帧，如果接收到传输请求应答信息，保存数据传输时间片的标识，并在数据传输时间片到来时将加密后的数据传输到数据汇聚设备，数据汇聚设备在加密后的数据前端填加标识后发送到云端运维服务平台，云端运维服务平台对接收到的加密后的数据进行解密，并存储在数据库中，通过监控显示模块实时显示获取到的信息。

Description

一种电网智能监控系统
技术领域
本发明涉及电网监控领域，特别是涉及一种电网智能监控系统。
背景技术
随着社会经济的发展，各行业对电力供应的要求越来越高，供电网的稳定运行对于提供稳定可靠的电力供应起到了至关重要的作用，为了完成对电网的监控，需要对电网的参数进行测量获取，传统的方式为人工获取，需要耗费大量的人力和时间，因此运用供电网络数据的自动监测成为发展趋势，另一方面，由于目前电网监控系统中数据获取设备间的通信大多没有考虑到数据传输安全，数据在传输过程中容易被窃取，篡改，使得用户，供电单位蒙受经济损失。因此，针对现有的电网监控系统仅仅完成现场信息的获取及发送，而在数据发送过程中由于加密方案比较简单甚至没有任何加密措施，使得系统容易遭受到攻击导致数据外泄的情况，有必要建立一个具有较高安全传输等级的电网智能监控系统；同时针对解密失败的情况，需要进行数据传输过程中是否存在密钥信息误码、丢包等情形进行排查，以确保系统安全性与准确性。
发明内容
本发明的一个目的是要提供一种电网智能监控系统。本发明一个进一步的目的是要使得现场数据获取设备、数据汇聚设备、远程存储服务器以及云端运维服务平台之间数据传输安全、可靠，避免因外界攻击而导致数据泄露。本发明另一个进一步的目的是要优化数据汇聚设备与现场数据获取设备之间的数据传输，避免了由于设备数量增加导致的数据传输冲突。
特别地，本发明提供了一种电网智能监控系统，所述系统包括：多个现场数据获取设备，数据汇聚设备，远程存储服务器以及云端运维服务平台，其中，所述现场数据获取设备包括：控制单元、缓存单元、获取单元、加密单元以及交互单元，其中，控制单元中分别与缓存单元、获取单元、加密单元以及交互单元进行连接，用于控制现场数据获取设备中的所有组件；具体包括控制缓存单元以用于存储公钥表，私钥表，获取的数据以及接收到的信息；控制获取单元以用于获取电网相关数据；控制加密单元以用于加密待上传的数据，并将现场数据获取设备中缓存单元所暂存的数据实时同步至远程存储服务器；控制交互单元以用于将加密后的数据发送给数据汇聚设备；
所述数据汇聚设备包括：控制单元，用于控制数据汇聚节点中的所有组件；缓存单元，用于存储公钥表，私钥表，接收到的数据及信息，并将所述数据汇聚设备中的缓存单元所暂存的数据实时同步至远程存储服务器；交互单元，用于接收现场数据获取设备发送的数据以及向云端运维服务平台发送数据；
所述云端运维服务平台包括：控制单元，用于控制云端运维服务平台中的所有组件；交互单元，用于与数据汇聚设备进行数据交互；解密单元，用于解密接收的加密数据；缓存单元，使用数据库存储数据；人机交互单元，用于实时显示电网的信息；
数据汇聚设备与现场数据获取设备之间进行数据传输的时间帧包括加密请求时间片，加密请求应答时间片，加密时间片，保护时间片，传输请求时间片，传输请求应答时间片，数据传输时间片；数据汇聚设备为每个现场数据获取设备预先分配了相应的加密请求时间片，加密请求应答时间片，加密时间片，传输请求时间片，传输请求应答时间片。
所述远程存储服务器包括第一存储区域以及第二存储区域。
数据汇聚设备与现场数据获取设备之间的数据交互过程具体为：1)、数据汇聚设备周期性的广播信标，所述信标包含数据汇聚设备的标识以及时间帧信息，多个现场数据获取设备接收所述信标后，记录数据汇聚节点的标识以及时间帧信息；2)、在分配的加密请求时间片到来时，现场数据获取设备向数据汇聚设备发送加密请求，并在分配的加密请求应答时间片接收数据汇聚设备发送的公钥A与私钥B的索引信息，在分配的加密时间片到来时，现场数据获取设备使用公钥A与私钥B以及现场数据获取设备从本地选取的公钥C和私钥D对获取到的现场数据进行加密；3)、在分配的传输请求时间片到来时，现场数据获取设备向数据汇聚设备发送数据发送请求，如果在分配的传输请求应答时间片接收到数据汇聚设备发送的传输请求应答信息，保存传输请求应答信息中的数据传输时间片的标识，并在数据传输时间片到来时将加密后的数据传输到数据汇聚设备，如果在分配的传输请求应答时间片未接收到数据汇聚设备发送的传输请求应答信息，则等待下一时间帧中分配的传输请求时间片到来时向数据汇聚节点重新发送数据发送请求帧；4)、数据汇聚设备接收到加密后的数据，在加密后的数据前端填加数据汇聚设备的标识后发送到云端运维服务平台，云端运维服务平台对接收到的加密后的数据进行解密，并存储在数据库中，通过人机交互单元实时显示获取到的信息。
所述步骤2)具体为：2.1)、在分配的加密请求时间片到来时，现场数据获取设备向数据汇聚设备发送加密请求，所述加密请求包含现场数据获取设备的标识信息；2.2)、数据汇聚设备接收所述加密请求后，在本地存储的公钥表和私钥表中随机选取一对公钥A和私钥B，在加密请求应答消息中携带选取的公钥A和私钥B的索引信息、数据汇聚设备的标识及现场数据获取设备的标识，同时发送给现场数据获取设备和云端运维服务平台；并将公钥A和私钥B的索引信息与现场数据获取设备的标识对应存储，云端运维服务平台将公钥A和私钥B的索引信息、数据汇聚设备的标识及现场数据获取设备的标识对应存储；2.3)、现场数据获取设备接收加密请求应答消息，在本地存储的公钥表和私钥表中随机选取一对公钥C和私钥D，并根据公钥A和私钥B的索引信息获取公钥A和私钥B，现场数据获取设备使用公钥A对获取到的数据进行加密得到加密后的获取数据，使用公钥C对加密后的获取数据进行二次加密得到二次加密后的获取数据E，使用私钥D对公钥A和私钥B进行加密得到加密后的公钥A’和加密后的私钥B’；2.4)、现场数据获取设备将现场数据获取设备的标识信息，公钥C和私钥D的索引信息，加密后的公钥A’，加密后的私钥B’以及二次加密后的获取数据E封装成加密后的数据。
所述步骤4)具体为：4.1)、云端运维服务平台接收加密后的数据，解析得到数据汇聚设备的标识信息、现场数据获取设备的标识信息，以及公钥C和私钥D的索引信息，根据本地存储的公钥A和私钥B的索引信息、数据汇聚设备的标识及现场数据获取设备的标识的对应信息，得到数据汇聚节点发送给现场数据获取设备的公钥A和私钥B的索引信息对应的公钥A和私钥B，根据公钥C和私钥D的索引信息得到公钥C和私钥D；4.2)、云端运维服务平台使用私钥D对加密后的公钥A’及加密后的私钥B’进行解密，比较解密出的公钥与私钥是否与在步骤4.1)中得到的公钥A和私钥B相等，如果相等，则继续使用公钥C对二次加密后的获取数据E进行一次解密，使用公钥A对一次解密后的数据进行二次解密得到现场数据获取设备获取的数据，并存储在数据库中，通过人机交互单元实时显示获取到的信息，如果不相等，则直接丢弃接收到的数据。
进一步地，其中云端运维服务平台中缓存单元的数据库以内存页作为基础存储元素，为了快速定位页中的每条记录，每个内存页中存储属于同一数据表的N条记录，为了快速定位页面中的每条记录，在任意页的最后设置一个偏移表，来指示每条记录的开始位置，页中存储的记录与偏移表数量是对应的，当需要访问页面中的第n条记录时，首先查询偏移表中的第m个值，从而获得偏移指针。
其中数据存储索引结构为树结构，每个页都包含头部信息，其中头部有另外的一个分区，用来存放索引数组和子节点组指针，数组用来对节点内的区块进行索引的。
在数据库中对数据进行查找时，首先访问所有索引集合，根据索引集合找到查询值可能存在的分区，在确定的分区地址中继续查找，如果找不到则继续到对应的子节点循环查找；如果找到匹配的值则返回。
进一步地，各个所述交互模块均为无线传输模块，并采用5G模式进行数据交互。
进一步地，远程存储服务器包含第一存储区域以数据获取时间点及数据名称为索引实时存储现场数据获取设备中缓存单元所暂存的数据，还包含第二存储区域以数据获取时间点及数据名称为索引实时存储所述数据汇聚设备中的缓存单元所暂存的数据。同时设置索引对照表，将某时间点所述现场数据获取设备中缓存单元同步至所述第一存储区域的数据与所述数据汇聚设备中的缓存单元同步至所述第二存储区域的数据进行一一对应。并在系统解密未成功时，依据远程存储服务器中第一存储区域以及第二存储区域中所对应存储的数据进行自动比对，以确定现场数据获取设备所采集的数据在向所述数据汇聚设备传输过程中是否产生误码、丢包等情形。
本发明的电网智能监控系统由于采用有效的数据加密/解密机制，因此保证了现场数据获取设备、数据汇聚设备以及云端运维服务平台之间安全的数据传输，避免了在数据传输过程中遭受到攻击导致数据外泄，同时能够依据远程存储服务器的设置，初步明确未成功解码的原因是否由于现场数据获取设备所采集的数据在向所述数据汇聚设备传输过程中的无码或丢包等因素所导致。
进一步地，本发明的数据汇聚设备与现场数据获取设备之间进行数据传输的时间帧，能够保证数据汇聚设备与现场数据获取设备之间高效的数据传输，避免了由于设备数量增加导致的数据传输冲突。
进一步地，云端运维服务平台中缓存单元的存储结构可以将存储空间充分利用起来，提高了数据库中的查询效率，最终有助于提高整个系统的性能。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是本发明一种电网智能监控系统的结构原理框图。
图2是本发明中数据传输时间帧的结构图。
图3是本发明中数据汇聚设备与现场数据获取设备数据交互的流程图。
图4是本发明中数据加密过程流程图。
图5是本发明中数据解密过程流程图。
具体实施方式
图1是本发明一种电网智能监控系统的结构原理框图。系统一般性地可包括：多个现场数据获取设备，数据汇聚设备，远程存储服务器以及云端运维服务平台，其中，所述现场数据获取设备包括：控制单元、缓存单元、获取单元、加密单元以及交互单元，其中，控制单元中分别与缓存单元、获取单元、加密单元以及交互单元进行连接，用于控制现场数据获取设备中的所有组件；具体包括控制缓存单元以用于存储公钥表，私钥表，获取的数据以及接收到的信息，并将现场数据获取设备中缓存单元所暂存的数据实时同步至远程存储服务器；控制获取单元以用于获取电网相关数据；控制加密单元以用于加密待上传的数据；控制交互单元以用于将加密后的数据发送给数据汇聚设备；
所述数据汇聚设备包括：控制单元，用于控制数据汇聚节点中的所有组件；缓存单元，用于存储公钥表，私钥表，接收到的数据及信息，并将所述数据汇聚设备中的缓存单元所暂存的数据实时同步至远程存储服务器；交互单元，用于接收现场数据获取设备发送的数据以及向云端运维服务平台发送数据；
所述云端运维服务平台包括：控制单元，用于控制云端运维服务平台中的所有组件；交互单元，用于与数据汇聚设备进行数据交互；解密单元，用于解密接收的加密数据；缓存单元，使用数据库存储数据；人机交互单元，用于实时显示电网的信息；
所述现场数据获取设备包括：控制单元，用于控制现场数据获取设备中的所有组件；缓存单元，用于存储公钥表，私钥表，获取的数据以及接收到的信息；获取单元，用于获取电网相关数据；加密单元，用于加密待上传的数据；交互单元，用于将加密后的数据发送给数据汇聚设备；所述数据汇聚设备包括：控制单元，用于控制数据汇聚节点中的所有组件；缓存单元，用于存储公钥表，私钥表，接收到的数据及信息；交互单元，用于接收现场数据获取设备发送的数据以及向云端运维服务平台发送数据；所述云端运维服务平台包括：控制单元，用于控制云端运维服务平台中的所有组件；交互单元，用于与数据汇聚设备进行数据交互；解密模块，用于解密接收的加密数据；缓存单元，使用数据库存储数据；人机交互单元，用于实时显示电网的信息。
进一步地，各个所述交互模块均为无线传输模块，并采用5G模式进行数据交互。
进一步地，远程存储服务器包含第一存储区域以数据获取时间点及数据名称为索引实时存储现场数据获取设备中缓存单元所暂存的数据，还包含第二存储区域以数据获取时间点及数据名称为索引实时存储所述数据汇聚设备中的缓存单元所暂存的数据。同时设置索引对照表，将某时间点所述现场数据获取设备中缓存单元同步至所述第一存储区域的数据与所述数据汇聚设备中的缓存单元同步至所述第二存储区域的数据进行一一对应。并在系统解密未成功时，依据远程存储服务器中第一存储区域以及第二存储区域中所对应存储的数据进行自动比对，以确定现场数据获取设备所采集的数据在向所述数据汇聚设备传输过程中是否产生误码、丢包等情形。
本发明的电网智能监控系统由于采用有效的数据加密/解密机制，因此保证了现场数据获取设备、数据汇聚设备以及云端运维服务平台之间安全的数据传输，避免了在数据传输过程中遭受到攻击导致数据外泄，同时能够依据远程存储服务器的设置，初步明确未成功解码的原因是否由于现场数据获取设备所采集的数据在向所述数据汇聚设备传输过程中的无码或丢包等因素所导致。
图2是本发明中数据传输时间帧的结构图。数据传输时间帧由加密请求时间片，加密请求应答时间片，加密时间片，保护时间片，传输请求时间片，传输请求应答时间片，数据传输时间片组成。
图3是本发明中数据汇聚设备与现场数据获取设备数据交互的流程图。具体包括：1)、数据汇聚设备周期性的广播信标，所述信标包含数据汇聚设备的标识以及时间帧信息，多个现场数据获取设备接收所述信标后，记录数据汇聚节点的标识以及时间帧信息；2)、在分配的加密请求时间片到来时，现场数据获取设备向数据汇聚设备发送加密请求，并在分配的加密请求应答时间片接收数据汇聚设备发送的公钥A与私钥B的索引信息，在分配的加密时间片到来时，现场数据获取设备使用公钥A与私钥B以及现场数据获取设备从本地选取的公钥C和私钥D对获取到的现场数据进行加密；3)、在分配的传输请求时间片到来时，现场数据获取设备向数据汇聚设备发送数据发送请求，如果在分配的传输请求应答时间片接收到数据汇聚设备发送的传输请求应答信息，保存传输请求应答信息中的数据传输时间片的标识，并在数据传输时间片到来时将加密后的数据传输到数据汇聚设备，如果在分配的传输请求应答时间片未接收到数据汇聚设备发送的传输请求应答信息，则等待下一时间帧中分配的传输请求时间片到来时向数据汇聚节点重新发送数据发送请求帧；4)、数据汇聚设备接收到加密后的数据，在加密后的数据前端填加数据汇聚设备的标识后发送到云端运维服务平台，云端运维服务平台对接收到的加密后的数据进行解密，并存储在数据库中，通过人机交互单元实时显示获取到的信息。
图4是本发明中数据加密过程流程图。该加密流程包括：1)、在分配的加密请求时间片到来时，现场数据获取设备向数据汇聚设备发送加密请求，所述加密请求包含现场数据获取设备的标识信息；2)、数据汇聚设备接收所述加密请求后，在本地存储的公钥表和私钥表中随机选取一对公钥A和私钥B，在加密请求应答消息中携带选取的公钥A和私钥B的索引信息、数据汇聚设备的标识及现场数据获取设备的标识，同时发送给现场数据获取设备和云端运维服务平台；并将公钥A和私钥B的索引信息与现场数据获取设备的标识对应存储，云端运维服务平台将公钥A和私钥B的索引信息、数据汇聚设备的标识及现场数据获取设备的标识对应存储；3)、现场数据获取设备接收加密请求应答消息，在本地存储的公钥表和私钥表中随机选取一对公钥C和私钥D，并根据公钥A和私钥B的索引信息获取公钥A和私钥B，现场数据获取设备使用公钥A对获取到的数据进行加密得到加密后的获取数据，使用公钥C对加密后的获取数据进行二次加密得到二次加密后的获取数据E，使用私钥D对公钥A和私钥B进行加密得到加密后的公钥A’和加密后的私钥B’；4)、现场数据获取设备将现场数据获取设备的标识信息，公钥C和私钥D的索引信息，加密后的公钥A’，加密后的私钥B’以及二次加密后的获取数据E封装成加密后的数据。
图5是本发明中数据解密过程流程图。该解密流程包括：1)、云端运维服务平台接收加密后的数据，解析得到数据汇聚设备的标识信息、现场数据获取设备的标识信息，以及公钥C和私钥D的索引信息，根据本地存储的公钥A和私钥B的索引信息、数据汇聚设备的标识及现场数据获取设备的标识的对应信息，得到数据汇聚节点发送给现场数据获取设备的公钥A和私钥B的索引信息对应的公钥A和私钥B，根据公钥C和私钥D的索引信息得到公钥C和私钥D；2)、云端运维服务平台使用私钥D对加密后的公钥A’及加密后的私钥B’进行解密，比较解密出的公钥与私钥是否与在步骤1)中得到的公钥A和私钥B相等，如果相等，则继续使用公钥C对二次加密后的获取数据E进行一次解密，使用公钥A对一次解密后的数据进行二次解密得到现场数据获取设备获取的数据，并存储在数据库中，通过人机交互单元实时显示获取到的信息，如果不相等，则直接丢弃接收到的数据。
进一步地，其中云端运维服务平台中缓存单元的数据库是以内存页作为基础存储元素，为了快速定位页中的每条记录，每个内存页中存储属于同一数据表的N条记录，为了快速定位页面中的每条记录，在任意页的最后设置一个偏移表，来指示每条记录的开始位置，页中存储的记录与偏移表数量是对应的，当需要访问页面中的第n条记录时，首先查询偏移表中的第m个值，从而获得偏移指针。
其中数据存储索引结构为树结构，每个页都包含头部信息，其中头部有另外的一个分区，用来存放索引数组和子节点组指针，数组用来对节点内的区块进行索引的。
在数据库中对数据进行查找时，首先访问所有索引集合，根据索引集合找到查询值可能存在的分区，在确定的分区地址中继续查找，如果找不到则继续到对应的子节点循环查找；如果找到匹配的值则返回。
设置以上存储结构可以将存储空间充分利用起来，提高了数据库中的查询效率，最终有助于提高整个系统的性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种电网智能监控系统，包括：多个现场数据获取设备，数据汇聚设备，远程存储服务器以及云端运维服务平台，其特征在于：
所述现场数据获取设备包括：控制单元、缓存单元、获取单元、加密单元以及交互单元，其中，控制单元中分别与缓存单元、获取单元、加密单元以及交互单元进行连接，用于控制现场数据获取设备中的所有组件；具体包括控制缓存单元暂存公钥表，私钥表，现场获取的数据以及接收到的信息，并将现场数据获取设备中缓存单元所暂存的数据实时同步至远程存储服务器；控制获取单元以用于获取电网相关数据；控制加密单元以用于加密待上传的数据；控制交互单元以用于将加密后的数据发送给数据汇聚设备；
所述数据汇聚设备包括：控制单元，用于控制数据汇聚节点中的所有组件；缓存单元，用于暂存公钥表，私钥表，接收到的数据及信息，并将所述数据汇聚设备中的缓存单元所暂存的数据实时同步至远程存储服务器；交互单元，用于接收现场数据获取设备发送的数据以及向云端运维服务平台发送数据；
所述云端运维服务平台包括：控制单元，用于控制云端运维服务平台中的所有组件；交互单元，用于与数据汇聚设备进行数据交互；解密单元，用于解密接收的加密数据；缓存单元，使用数据库存储数据；人机交互单元，用于实时显示电网的信息；
数据汇聚设备与现场数据获取设备之间进行数据传输的时间帧包括加密请求时间片，加密请求应答时间片，加密时间片，保护时间片，传输请求时间片，传输请求应答时间片，数据传输时间片；数据汇聚设备为每个现场数据获取设备预先分配了相应的加密请求时间片，加密请求应答时间片，加密时间片，传输请求时间片，传输请求应答时间片。
数据汇聚设备与现场数据获取设备之间的数据交互过程具体为：
1).数据汇聚设备周期性的广播信标，所述信标包含数据汇聚设备的标识以及时间帧信息，多个现场数据获取设备接收所述信标后，记录数据汇聚节点的标识以及时间帧信息；
2).在分配的加密请求时间片到来时，现场数据获取设备向数据汇聚设备发送加密请求，并在分配的加密请求应答时间片接收数据汇聚设备发送的公钥A与私钥B的索引信息，在分配的加密时间片到来时，现场数据获取设备使用公钥A与私钥B以及现场数据获取设备从本地选取的公钥C和私钥D对获取到的现场数据进行加密；
3).在分配的传输请求时间片到来时，现场数据获取设备向数据汇聚设备发送数据发送请求，如果在分配的传输请求应答时间片接收到数据汇聚设备发送的传输请求应答信息，保存传输请求应答信息中的数据传输时间片的标识，并在数据传输时间片到来时将加密后的数据传输到数据汇聚设备，如果在分配的传输请求应答时间片未接收到数据汇聚设备发送的传输请求应答信息，则等待下一时间帧中分配的传输请求时间片到来时向数据汇聚节点重新发送数据发送请求帧；
4).数据汇聚设备接收到加密后的数据，在加密后的数据前端填加数据汇聚设备的标识后发送到云端运维服务平台，云端运维服务平台对接收到的加密后的数据进行解密，并存储在数据库中，通过人机交互单元实时显示获取到的信息。
2.如权利要求1所述的电网智能监控系统，所述远程存储服务器包括第一存储区域以及第二存储区域。
3.如权利要求1所述的电网智能监控系统，所述步骤2)具体为：
2.1).在分配的加密请求时间片到来时，现场数据获取设备向数据汇聚设备发送加密请求，所述加密请求包含现场数据获取设备的标识信息；
2.2).数据汇聚设备接收所述加密请求后，在本地存储的公钥表和私钥表中随机选取一对公钥A和私钥B，在加密请求应答消息中携带选取的公钥A和私钥B的索引信息、数据汇聚设备的标识及现场数据获取设备的标识，同时发送给现场数据获取设备和云端运维服务平台；并将公钥A和私钥B的索引信息与现场数据获取设备的标识对应存储，云端运维服务平台将公钥A和私钥B的索引信息、数据汇聚设备的标识及现场数据获取设备的标识对应存储；
2.3).现场数据获取设备接收加密请求应答消息，在本地存储的公钥表和私钥表中随机选取一对公钥C和私钥D，并根据公钥A和私钥B的索引信息获取公钥A和私钥B，现场数据获取设备使用公钥A对获取到的数据进行加密得到加密后的获取数据，使用公钥C对加密后的获取数据进行二次加密得到二次加密后的获取数据E，使用私钥D对公钥A和私钥B进行加密得到加密后的公钥A’和加密后的私钥B’；
2.4).现场数据获取设备将现场数据获取设备的标识信息，公钥C和私钥D的索引信息，加密后的公钥A’，加密后的私钥B’以及二次加密后的获取数据E封装成加密后的数据。
4.如权利要求1所述的电网智能监控系统，所述步骤4)具体为：
4.1).云端运维服务平台接收加密后的数据，解析得到数据汇聚设备的标识信息、现场数据获取设备的标识信息，以及公钥C和私钥D的索引信息，根据本地存储的公钥A和私钥B的索引信息、数据汇聚设备的标识及现场数据获取设备的标识的对应信息，得到数据汇聚节点发送给现场数据获取设备的公钥A和私钥B的索引信息对应的公钥A和私钥B，根据公钥C和私钥D的索引信息得到公钥C和私钥D；
4.2).云端运维服务平台使用私钥D对加密后的公钥A’及加密后的私钥B’进行解密，比较解密出的公钥与私钥是否与在步骤4.1)中得到的公钥A和私钥B相等，如果相等，则继续使用公钥C对二次加密后的获取数据E进行一次解密，使用公钥A对一次解密后的数据进行二次解密得到现场数据获取设备获取的数据，并存储在数据库中，通过人机交互单元实时显示获取到的信息，如果不相等，则直接丢弃接收到的数据。
5.根据权利要求1所述的电网智能监控系统，其中云端运维服务平台中缓存单元的数据库是以内存页作为基础存储元素，为了快速定位页中的每条记录，每个内存页中存储属于同一数据表的N条记录，为了快速定位页面中的每条记录，在任意页的最后设置一个偏移表，来指示每条记录的开始位置，页中存储的记录与偏移表数量是对应的，当需要访问页面中的第n条记录时，首先查询偏移表中的第m个值，从而获得偏移指针；
其中数据存储索引结构为树结构，每个页都包含头部信息，其中头部有另外的一个分区，用来存放索引数组和子节点组指针，数组用来对节点内的区块进行索引的；
在数据库中对数据进行查找时，首先访问所有索引集合，根据索引集合找到查询值可能存在的分区，在确定的分区地址中继续查找，如果找不到则继续到对应的子节点循环查找；如果找到匹配的值则返回。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112995130A (zh) * 2021-02-01 2021-06-18 胡文旭 一种电力物联网数据传输系统
CN113840005A (zh) * 2021-09-27 2021-12-24 国网湖南省电力有限公司 配电网低电压闭环监控系统及监控方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050268203A1 (en) * 2004-05-26 2005-12-01 Micron Technology, Inc. Erasure pointer error correction
CN102480713A (zh) * 2010-11-25 2012-05-30 中国移动通信集团河南有限公司 一种汇聚节点与移动通信网络间的通信方法、系统及装置
CN105743656A (zh) * 2016-03-30 2016-07-06 国网山东省电力公司荣成市供电公司 基于无线传感器网络的变电站监控系统
CN107411703A (zh) * 2016-05-24 2017-12-01 魏波 一种外科术后生理参数监控系统
CN110650066A (zh) * 2019-09-27 2020-01-03 南京工程学院 一种基于嵌入式的总线通信检测系统及其可靠性检测方法
CN110969593A (zh) * 2019-11-27 2020-04-07 广州欧科信息技术股份有限公司 三维点云融合方法、装置、设备和存储介质

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050268203A1 (en) * 2004-05-26 2005-12-01 Micron Technology, Inc. Erasure pointer error correction
CN102480713A (zh) * 2010-11-25 2012-05-30 中国移动通信集团河南有限公司 一种汇聚节点与移动通信网络间的通信方法、系统及装置
CN105743656A (zh) * 2016-03-30 2016-07-06 国网山东省电力公司荣成市供电公司 基于无线传感器网络的变电站监控系统
CN107411703A (zh) * 2016-05-24 2017-12-01 魏波 一种外科术后生理参数监控系统
CN110650066A (zh) * 2019-09-27 2020-01-03 南京工程学院 一种基于嵌入式的总线通信检测系统及其可靠性检测方法
CN110969593A (zh) * 2019-11-27 2020-04-07 广州欧科信息技术股份有限公司 三维点云融合方法、装置、设备和存储介质

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张海涛等: "基于计算机视觉的学生考试自动监考系统设计与实现", 《现代电子技术》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112995130A (zh) * 2021-02-01 2021-06-18 胡文旭 一种电力物联网数据传输系统
CN112995130B (zh) * 2021-02-01 2022-04-22 山西风行测控股份有限公司 一种电力物联网数据传输系统
CN113840005A (zh) * 2021-09-27 2021-12-24 国网湖南省电力有限公司 配电网低电压闭环监控系统及监控方法

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