CN114286204B - 一种智能空气开关的远程通信方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种智能空气开关的远程通信方法及系统,所述方法包括:获取线路电力信号信息以及空气开关状态信息;对电力信号信息进行特征提取,得到电力信号特征;根据电力信号特征对空气开关状态信息进行加密处理,并生成加密密钥和解密密钥,将空气开关状态信息以及加密密钥发出;接收反馈信号信息,反馈信号信息包括身份验证信息和控制信号信息;核验身份验证信息,根据核验结果判断是否执行控制信号信息。本发明对空气开关状态信息进行随机加密处理,保证开关状态信息能够安全的传输,并且将加密密钥发出,远程控制端对反馈信号信息进行加密,最终利用解密密钥对反馈信号信息进行解密,在身份验证成功时,执行反馈信号信息,提高了设备安全性。
Description
技术领域
本发明属于电力设备技术领域,具体涉及一种智能空气开关的远程通信方法及系统。
背景技术
空气开关,又名空气断路器,是一种只要电路中电流超过额定电流就会自动断开的开关。空气开关是低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的一种电器,它集控制和多种保护功能于一身。除能完成接触和分断电路外,还能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护,同时也可以用于不频繁地启动电动机。
在当前的电力系统中,常使用电力载波的形式进行信号传输。电力载波是电力系统特有的通信方式,电力载波通信是指利用现有电力线,通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络,只要有电线,就能进行数据传递。
在当前的电力系统中,空气开关被广泛应用,但是现有的空气开关进行通信时,数据直接进行收发,安全性得不到保障,容易被入侵。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于,提供一种智能空气开关的远程通信方法及系统,以提供通信过程的安全性。
为解决上述技术问题,本发明提供一种智能空气开关的远程通信方法,包括:
步骤S100,获取线路电力信号信息以及空气开关状态信息,所述线路电力信号包括电流信号信息和/或电压信号信息;
步骤S200,对电力信号信息进行特征提取,得到电力信号特征;
步骤S300,根据电力信号特征对空气开关状态信息进行加密处理,并生成加密密钥和解密密钥,将空气开关状态信息以及加密密钥发出;
步骤S400,接收反馈信号信息,所述反馈信号信息至少包括身份验证信息和控制信号信息;
步骤S500,核验身份验证信息,根据核验结果判断是否执行控制信号信息。
进一步地,所述步骤S200具体包括:
步骤S201,根据电力信号信息绘制电力信号波形图;
步骤S202,提取电力信号波形图中的波峰值与波谷值,得到信号提取值;
步骤S203,根据预设时间步长,计算每一个时间步长内电力信号平均值,根据信号提取值和电力信号平均值生成电力信号特征。
进一步地,步骤S300中,根据电力信号特征对空气开关状态信息进行加密处理,并生成加密密钥和解密密钥具体包括:
步骤S301,将空气开关状态信息转化为二进制数据,得到第一二进制数据;
步骤S302,将电力信号特征转化为二进制数据,得到第二二进制数据;
步骤S303,将第一二进制数据与第二二进制数据进行叠加处理,并生成加密密钥和解密密钥。
进一步地,所述步骤S200具体包括:
步骤S501,读取身份验证信息,核验身份验证信息;
步骤S502,若身份验证信息验证通过,则根据解密密钥对控制信号信息进行解密处理,得到待执行指令;
步骤S503,执行待执行指令,并发出执行结果信息。
进一步地,身份验证信息核验不通过时,发出身份核验失败信息。
本发明还提供一种智能空气开关的远程通信系统,包括:
数据获取模块,用于获取线路电力信号信息以及空气开关状态信息,所述线路电力信号包括电流信号信息和/或电压信号信息;
特征提取模块,用于对电力信号信息进行特征提取,得到电力信号特征;
数据加密模块,用于根据电力信号特征对空气开关状态信息进行加密处理,并生成加密密钥和解密密钥,将空气开关状态信息以及加密密钥发出;
数据接收模块,用于接收反馈信号信息,所述反馈信号信息至少包括身份验证信息和控制信号信息;
信息核验模块,用于核验身份验证信息,根据核验结果判断是否执行控制信号信息。
进一步地,所述特征提取模块包括:
波形图绘制单元,用于根据电力信号信息绘制电力信号波形图;
波值提取单元,用于提取电力信号波形图中的波峰值与波谷值,得到信号提取值;
特征生成单元,用于根据预设时间步长,计算每一个时间步长内电力信号平均值,根据信号提取值和电力信号平均值生成电力信号特征。
进一步地,所述数据加密模块包括:
第一转化单元,用于将空气开关状态信息转化为二进制数据,得到第一二进制数据;
第二转化单元,用于将电力信号特征转化为二进制数据,得到第二二进制数据;
数据叠加单元,用于将第一二进制数据与第二二进制数据进行叠加处理,并生成加密密钥和解密密钥。
进一步地,所述信息核验模块包括:
信息读取单元,用于读取身份验证信息,核验身份验证信息;
数据解密单元,用于若身份验证信息验证通过,则根据解密密钥对控制信号信息进行解密处理,得到待执行指令;
指令执行单元,用于执行待执行指令,并发出执行结果信息。
进一步地,所述信息核验模块还用于在身份验证信息核验不通过时,发出身份核验失败信息。
实施本发明具有如下有益效果:通过对空气开关状态信息进行随机加密处理,从而保证开关状态信息能够安全的传输,并且将加密密钥发出,远程控制端根据加密密钥对反馈信号信息进行加密,最终在空气开关内利用解密密钥对反馈信号信息进行解密,从而在身份验证成功时,执行反馈信号信息中包含的指令,提高了设备安全性。
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的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一一种智能空气开关的远程通信方法的流程示意图。
图2为本发明实施例中对电力信号信息进行特征提取并得到电力信号特征的流程示意图。
图3为本发明实施例中提供的根据电力信号特征对空气开关状态信息进行加密处理并生成加密密钥和解密密钥的流程示意图。
图4为本发明实施例中核验身份验证信息并根据核验结果判断是否执行控制信号信息的流程示意图。
图5为本发明实施例二一种智能空气开关的远程通信系统的架构示意图。
图6为本发明实施例中的特征提取模块的架构示意图。
图7为本发明实施例中的数据加密模块的架构示意图。
图8为本发明实施例中的信息核验模块的架构示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附图,用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。
请参照图1所示,本发明实施例一提供一种智能空气开关的远程通信方法,包括:
步骤S100,获取线路电力信号信息以及空气开关状态信息,所述线路电力信号包括电流信号信息和/或电压信号信息。
在本步骤中,获取线路电力信号信息以及空气开关状态信息,对于空气开关来说,一般存在多种工作状态,而空气开关也可以通过远程进行控制,在空气开关状态切换时,首先获取空气开关的状态信息,进而获取线路电力信号信息,线路电力信号包括电流信号信息和/或电压信号信息,即对当前电路内的电流和/或电压信息进行采集,而上述电流或者电压信息是随机产生的。
步骤S200,对电力信号信息进行特征提取,得到电力信号特征。
在本步骤中,对电力信号信息进行特征提取,在获取电力信号之后,由于其是随机产生的提取其中的信号特征,该信号特征是随机产生的,因此具有随机性,且该随机性与通过伪随机生成的随机函数不同,其具有真随机的属性,无法预测。
步骤S300,根据电力信号特征对空气开关状态信息进行加密处理,并生成加密密钥和解密密钥,将空气开关状态信息以及加密密钥发出。
在本步骤中,根据电力信号特征对空气开关状态信息进行加密处理,利用电力信号特征,对空气开关状态信息进行重新编译,从而改变空气开关状态信息的内容,此步骤相当于利用随机产生的电力信号特征对其进行加密,然后生成加密密钥以及解密密钥,其中加密密钥中记载了利用电力信号特征进行加密的方式,而加密密钥则记录了如何进行解密,然后将加密后的空气开关状态信息以及加密密钥发出,由远程控制端进行接收。
步骤S400,接收反馈信号信息,所述反馈信号信息至少包括身份验证信息和控制信号信息。
在本步骤中,接收反馈信号信息,该反馈信号信息来源于远程控制端,远程控制端在接收到加密后的空气开关状态信息以及加密密钥之后,根据加密密钥以及对空气开关状态信息的加密方式进行解密处理,并根据空气开关状态信息生成控制信号信息,并利用加密密钥对控制信号信息进行加密,并发送至空气开关。
步骤S500,核验身份验证信息,根据核验结果判断是否执行控制信号信息。
在本步骤中,核验身份验证信息,通过身份验证信息识别远程控制端的身份,在核验通过之后,则根据解密密钥对控制信号信息进行解密处理,然后执行相应的待执行指令。
如图2所示,作为本发明的一个优选实施例,所述对电力信号信息进行特征提取,得到电力信号特征的步骤,具体包括:
步骤S201,根据电力信号信息绘制电力信号波形图。
在本步骤中,获取电力信号信息,并根据电力信号信息进行波形图绘制,其中电力信号可以是电压和/或电流,以时间为横轴,以电压和/或电流为纵轴,完成电力信号波形图的绘制。
步骤S202,提取电力信号波形图中的波峰值与波谷值,得到信号提取值。
在本步骤中,提取电力信号波形图中的波峰值与波谷值,对电力信号波形图进行图像识别,从而判断其中的波峰值与波谷值,记录其数值,以得到信号提取值。
步骤S203,根据预设时间步长,计算每一个时间步长内电力信号平均值,根据信号提取值和电力信号平均值生成电力信号特征。
在本步骤中,根据预设时间步长,计算每一个时间步长内电力信号平均值,首先从预设的时间步长数据库中随机抽取一组时间步长,从而根据该时间步长计算该时间步长内的电力信号平均值,根据信号提取值和电力信号平均值生成电力信号特征,即将每一个时间步长内的波峰值与波谷值加上电力信号平均值,得到特征值,每一个特征值即视为一个电力信号特征。
如图3所示,作为本发明的一个优选实施例,所述根据电力信号特征对空气开关状态信息进行加密处理,并生成加密密钥和解密密钥的步骤,具体包括:
步骤S301,将空气开关状态信息转化为二进制数据,得到第一二进制数据。
步骤S302,将电力信号特征转化为二进制数据,得到第二二进制数据。
在本步骤中,将将空气开关状态信息转化为二进制数据,将电力信号特征转化为二进制数据,此时得到了第一二进制数据和第二二进制数据。
步骤S303,将第一二进制数据与第二二进制数据进行叠加处理,并生成加密密钥和解密密钥。
在本步骤中,将第一二进制数据与第二二进制数据进行叠加处理,即按照二进制进行求和处理,从而改变空气开关状态信息中包含的内容,根据上述加密步骤生成加密密钥,并生成相应的解密密钥。
如图4所示,作为本发明的一个优选实施例,所述核验身份验证信息,根据核验结果判断是否执行控制信号信息的步骤,具体包括:
步骤S501,读取身份验证信息,核验身份验证信息。
在本步骤中,读取身份验证信息,根据身份验证信息确认远程控制端的身份。
步骤S502,若身份验证信息验证通过,则根据解密密钥对控制信号信息进行解密处理,得到待执行指令。
步骤S503,执行待执行指令,并发出执行结果信息。
在本步骤中,若身份验证信息验证通过,则说明当前远程控制端身份合格,因此需要进一步执行其命令,利用解密密钥对控制信号信息进行解密,以还原待执行指令,然后根据待执行指令完成相应动作,并向远程控制端发出执行结果信息;身份验证信息核验不通过时,发出身份核验失败信息。
如图5所示,本发明实施例二提供一种智能空气开关的远程通信系统,包括:
数据获取模块100,用于获取线路电力信号信息以及空气开关状态信息,所述线路电力信号包括电流信号信息和/或电压信号信息。
在本系统中,数据获取模块100获取线路电力信号信息以及空气开关状态信息,在空气开关状态切换时,首先获取空气开关的状态信息,进而获取线路电力信号信息,线路电力信号包括电流信号信息和/或电压信号信息。
特征提取模块200,用于对电力信号信息进行特征提取,得到电力信号特征。
在本系统中,特征提取模块200对电力信号信息进行特征提取,在获取电力信号之后,由于其是随机产生的提取其中的信号特征,该信号特征是随机产生的,因此具有随机性,且该随机性与通过伪随机生成的随机函数不同,其具有真随机的属性,无法预测。
数据加密模块300,用于根据电力信号特征对空气开关状态信息进行加密处理,并生成加密密钥和解密密钥,将空气开关状态信息以及加密密钥发出。
在本系统中,数据加密模块300根据电力信号特征对空气开关状态信息进行加密处理,利用电力信号特征,对空气开关状态信息进行重新编译,从而改变空气开关状态信息的内容,此步骤相当于利用随机产生的电力信号特征对其进行加密,然后生成加密密钥以及解密密钥,其中加密密钥中记载了利用电力信号特征进行加密的方式,而加密密钥则记录了如何进行解密,然后将加密后的空气开关状态信息以及加密密钥发出,由远程控制端进行接收。
数据接收模块400,用于接收反馈信号信息,所述反馈信号信息至少包括身份验证信息和控制信号信息。
在本系统中,数据接收模块400接收反馈信号信息,该反馈信号信息来源于远程控制端,远程控制端在接收到加密后的空气开关状态信息以及加密密钥之后,根据加密密钥以及对空气开关状态信息的加密方式进行解密处理,并根据空气开关状态信息生成控制信号信息,并利用加密密钥对控制信号信息进行加密,并发送至空气开关。
信息核验模块500,用于核验身份验证信息,根据核验结果判断是否执行控制信号信息。
在本系统中,信息核验模块500核验身份验证信息,通过身份验证信息识别远程控制端的身份,在核验通过之后,则根据解密密钥对控制信号信息进行解密处理,然后执行相应的待执行指令。
如图6所示,作为本发明的一个优选实施例,所述特征提取模块200包括:
波形图绘制单元201,用于根据电力信号信息绘制电力信号波形图。
在本模块中,波形图绘制单元201获取电力信号信息,并根据电力信号信息进行波形图绘制,其中电力信号可以是电压和/或电流,以时间为横轴,以电压和/或电流为纵轴,完成电力信号波形图的绘制。
波值提取单元202,用于提取电力信号波形图中的波峰值与波谷值,得到信号提取值。
在本模块中,波值提取单元202提取电力信号波形图中的波峰值与波谷值,对电力信号波形图进行图像识别,从而判断其中的波峰值与波谷值,记录其数值,以得到信号提取值。
特征生成单元203,用于根据预设时间步长,计算每一个时间步长内电力信号平均值,根据信号提取值和电力信号平均值生成电力信号特征。
在本模块中,特征生成单元203根据预设时间步长,计算每一个时间步长内电力信号平均值,首先从预设的时间步长数据库中随机抽取一组时间步长,从而根据该时间步长计算该时间步长内的电力信号平均值,根据信号提取值和电力信号平均值生成电力信号特征。
如图7所示,作为本发明的一个优选实施例,所述数据加密模块300包括:
第一转化单元301,用于将空气开关状态信息转化为二进制数据,得到第一二进制数据。
第二转化单元302,用于将电力信号特征转化为二进制数据,得到第二二进制数据。
在本模块中,将空气开关状态信息转化为二进制数据,将电力信号特征转化为二进制数据,此时得到了第一二进制数据和第二二进制数据。
数据叠加单元303,用于将第一二进制数据与第二二进制数据进行叠加处理,并生成加密密钥和解密密钥。
在本模块中,数据叠加单元303将第一二进制数据与第二二进制数据进行叠加处理,即按照二进制进行求和处理,从而改变空气开关状态信息中包含的内容,根据上述加密步骤生成加密密钥,并生成相应的解密密钥。
如图8所示,作为本发明的一个优选实施例,所述信息核验模块500包括:
信息读取单元501,用于读取身份验证信息,核验身份验证信息。
在本模块中,信息读取单元501读取身份验证信息,根据身份验证信息确认远程控制端的身份。
数据解密单元502,用于若身份验证信息验证通过,则根据解密密钥对控制信号信息进行解密处理,得到待执行指令。
指令执行单元503,用于执行待执行指令,并发出执行结果信息。
在本模块中,若身份验证信息验证通过,则说明当前远程控制端身份合格,因此需要进一步执行其命令,利用解密密钥对控制信号信息进行解密,以还原待执行指令,然后根据待执行指令完成相应动作,并向远程控制端发出执行结果信息;身份验证信息核验不通过时,发出身份核验失败信息。
通过上述说明可知,本发明带来的有益效果在于:通过对空气开关状态信息进行随机加密处理,从而保证开关状态信息能够安全的传输,并且将加密密钥发出,远程控制端根据加密密钥对反馈信号信息进行加密,最终在空气开关内利用解密密钥对反馈信号信息进行解密,从而在身份验证成功时,执行反馈信号信息中包含的指令,提高了设备安全性。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明权利要求所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (6)
1.一种智能空气开关的远程通信方法,其特征在于,包括:
步骤S100,获取线路电力信号信息以及空气开关状态信息,所述线路电力信号包括电流信号信息和/或电压信号信息;
步骤S200,对电力信号信息进行特征提取,得到电力信号特征;
步骤S300,根据电力信号特征对空气开关状态信息进行加密处理,并生成加密密钥和解密密钥,将空气开关状态信息以及加密密钥发出;
步骤S400,接收反馈信号信息,所述反馈信号信息至少包括身份验证信息和控制信号信息;
步骤S500,核验身份验证信息,根据核验结果判断是否执行控制信号信息;
所述步骤S200具体包括:
步骤S201,根据电力信号信息绘制电力信号波形图;
步骤S202,提取电力信号波形图中的波峰值与波谷值,得到信号提取值;
步骤S203,根据预设时间步长,计算每一个时间步长内电力信号平均值,根据信号提取值和电力信号平均值生成电力信号特征;
所述步骤S400中,所述反馈信号信息来源于远程控制端,远程控制端在接收到加密后的空气开关状态信息以及加密密钥之后,根据加密密钥以及对空气开关状态信息的加密方式进行解密处理,并根据空气开关状态信息生成控制信号信息,并利用加密密钥对控制信号信息进行加密,并发送至空气开关;
所述步骤S500具体包括:
步骤S501,读取身份验证信息,核验身份验证信息;
步骤S502,若身份验证信息验证通过,则根据解密密钥对控制信号信息进行解密处理,得到待执行指令;
步骤S503,执行待执行指令,并发出执行结果信息。
2.根据权利要求1所述的远程通信方法,其特征在于,所述步骤S300中,根据电力信号特征对空气开关状态信息进行加密处理,并生成加密密钥和解密密钥具体包括:
步骤S301,将空气开关状态信息转化为二进制数据,得到第一二进制数据;
步骤S302,将电力信号特征转化为二进制数据,得到第二二进制数据;
步骤S303,将第一二进制数据与第二二进制数据进行叠加处理,并生成加密密钥和解密密钥。
3.根据权利要求1所述的远程通信方法,其特征在于,身份验证信息核验不通过时,发出身份核验失败信息。
4.一种智能空气开关的远程通信系统,其特征在于,包括:
数据获取模块,用于获取线路电力信号信息以及空气开关状态信息,所述线路电力信号包括电流信号信息和/或电压信号信息;
特征提取模块,用于对电力信号信息进行特征提取,得到电力信号特征;
数据加密模块,用于根据电力信号特征对空气开关状态信息进行加密处理,并生成加密密钥和解密密钥,将空气开关状态信息以及加密密钥发出;
数据接收模块,用于接收反馈信号信息,所述反馈信号信息至少包括身份验证信息和控制信号信息;
信息核验模块,用于核验身份验证信息,根据核验结果判断是否执行控制信号信息;
所述特征提取模块包括:
波形图绘制单元,用于根据电力信号信息绘制电力信号波形图;
波值提取单元,用于提取电力信号波形图中的波峰值与波谷值,得到信号提取值;
特征生成单元,用于根据预设时间步长,计算每一个时间步长内电力信号平均值,根据信号提取值和电力信号平均值生成电力信号特征;
所述数据接收模块接收的反馈信号信息来源于远程控制端,远程控制端在接收到加密后的空气开关状态信息以及加密密钥之后,根据加密密钥以及对空气开关状态信息的加密方式进行解密处理,并根据空气开关状态信息生成控制信号信息,并利用加密密钥对控制信号信息进行加密,并发送至空气开关;
所述信息核验模块包括:
信息读取单元,用于读取身份验证信息,核验身份验证信息;
数据解密单元,用于若身份验证信息验证通过,则根据解密密钥对控制信号信息进行解密处理,得到待执行指令;
指令执行单元,用于执行待执行指令,并发出执行结果信息。
5.根据权利要求4所述的远程通信系统,其特征在于,所述数据加密模块包括:
第一转化单元,用于将空气开关状态信息转化为二进制数据,得到第一二进制数据;
第二转化单元,用于将电力信号特征转化为二进制数据,得到第二二进制数据;
数据叠加单元,用于将第一二进制数据与第二二进制数据进行叠加处理,并生成加密密钥和解密密钥。
6.根据权利要求4所述的远程通信系统,其特征在于,所述信息核验模块还用于在身份验证信息核验不通过时,发出身份核验失败信息。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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