CN114567490B - 一种电力数据传输方法、系统及中转装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力数据传输方法、系统及中转装置。所述方法包括：针对每个已连接的所述智能电表，生成对应的集抄指令；根据每个已连接的所述智能电表的物理地址，向每个所述智能电表发送集抄指令，以使每个所述智能电表根据所述集抄指令中包括的所述密码索引返回已加密电力数据；当接收到第二智能电表返回的所述已加密电力数据时，获取所述已加密电力数据中包括的第二密码索引；根据所述索引密码对照库确定所述第二密码索引对应的第二密码，并根据所述第二密码对所述已加密电力数据进行解密，得到电力数据。本发明的方案能够安全地进行电力数据的传输。

Description

一种电力数据传输方法、系统及中转装置

技术领域

本发明涉及数据传输技术领域，尤其涉及一种电力数据传输方法、系统及中转装置。

背景技术

在电力网络中，为了实现用电异常检测、用电分析管理等相关功能，选对各网络分支的电力信息进行采集，常用的方式为采集电表中的电力数据。

目前，获取电表中的电力数据的方式通常为人工采集，工作人员前往电表所在的位置进行手动数据采集。

随着智能电表在电力网络中的普及，电力网络的电力数据采集逐渐由人工采集转变为自动集抄的方式，很大程度上提高了电力数据的采集效率，但由于现有数据传输协议的公开性和数据的明文性，导致数据报文很容易被截获和破解，无法保证数据传输的安全性。因此，需要一种更安全的电力数据传输方式。

发明内容

本发明提供了一种电力数据传输方法、系统及中转装置，能够安全地进行电力数据的传输。

根据本发明的一方面，提供了一种电力数据传输方法，应用于中转装置，所述中转装置与至少一个智能电表通信连接，所述方法包括：针对每个已连接的所述智能电表，生成对应的集抄指令；其中，所述集抄指令中包括作为该集抄指令发送目标的第一智能电表对应的第一密码索引，所述第一密码索引由预设的索引密码对照库获得，所述索引密码对照库中包括每个已连接的所述智能电表的物理地址及对应的本地密码库，所述本地密码库中包括至少一组密码及每组密码对应的密码索引；所述第一密码索引从所述第一智能电表对应的本地密码库中随机选择；根据每个已连接的所述智能电表的物理地址，向每个所述智能电表发送集抄指令，以使每个所述智能电表根据所述集抄指令中包括的所述密码索引返回已加密电力数据；当接收到第二智能电表返回的所述已加密电力数据时，获取所述已加密电力数据中包括的第二密码索引；根据所述索引密码对照库确定所述第二密码索引对应的第二密码，并根据所述第二密码对所述已加密电力数据进行解密，得到电力数据。

可选的，在生成对应的集抄指令后，记录每个智能电表对应的所述集抄指令中包括的所述密码索引；相应的，根据所述索引密码对照库确定所述第二密码索引对应的第二密码之前，还包括：确定所述第二密码索引是否与已记录的所述第二智能电表对应的密码索引相同；当所述第二密码索引与已记录的所述第二智能电表对应的密码索引相同时，执行根据所述索引密码对照库确定所述第二密码索引对应的第二密码。

可选的，在根据所述第二密码对所述已加密电力数据进行解密，得到电力数据后，还包括：当检测到风险增加事件时，增加所述第二智能电表的风险值；当所述风险值大于预设阈值时，确定所述第二智能电表处于待维护状态。

可选的，所述电力数据包括所述第二智能电表当前计量周期中的第一电能使用量；相应的，所述风险事件，通过如下方式进行检测：确定已记录的所述当前计量周期的前一历史计量周期的第二电能使用量；当所述第二电能使用量大于所述第一电能使用量时，确定检测到风险增加事件。

可选的，所述电力数据包括所述第二智能电表的电压和电流；相应的，所述风险事件，通过如下方式进行检测：根据所述电压和电流确定所述第二智能电表的实际功率；根据预设的线损比，确定所述第二智能电表的损耗功率；当所述实际功率与所述损耗功率的差值大于预设损耗值时，确定检测到风险增加事件。

可选的，所述电力数据包括所述第二智能电表在预设周期内的开盖次数和已连续运行的时间；相应的，所述方法还包括：根据所述开盖次数增加所述风险值；根据所述已连续运行的时间增加所述风险值。

可选的，其特征在于，所述方法还包括：根据预设的至少一个工作组的维护工作成本和所有处于所述待维护状态的智能电表的综合风险值确定每个工作组的综合维护成本；根据所述每个工作组的综合维护成本，确定待调用工作组。

可选的，在确定待调用工作组后，所述方法还包括：确定对所有所述待维护智能电表进行维护所需的维护时间；确定所述待调用工作日的单个维护周期内的最大工作时间；当所述最大工作时间小于所述维护时间时，按照每个待维护智能电表的风险值由高到低进行排序，得到维护序列表；将所述维护序列表发送至所述工作组，以使所述工作组根据所述维护序列表对所述待维护智能电表进行维护。

根据本发明的另一方面，提供了一种中转装置，所述中转装置与至少一个智能电表通信连接，所述装置包括：集抄指令生成单元，用于针对每个已连接的所述智能电表，生成对应的集抄指令；其中，所述集抄指令中包括作为该集抄指令发送目标的第一智能电表对应的第一密码索引，所述第一密码索引由预设的索引密码对照库获得，所述索引密码对照库中包括每个已连接的所述智能电表的物理地址及对应的本地密码库，所述本地密码库中包括至少一组密码及每组密码对应的密码索引；所述第一密码索引从所述第一智能电表对应的本地密码库中随机选择；集抄指令发送单元，用于根据每个已连接的所述智能电表的物理地址，向每个所述智能电表发送集抄指令，以使每个所述智能电表根据所述集抄指令中包括的所述密码索引返回已加密电力数据；密码索引获取单元，用于当接收到第二智能电表返回的所述已加密电力数据时，获取所述已加密电力数据中包括的第二密码索引；电力数据解密单元，用于根据所述索引密码对照库确定所述第二密码索引对应的第二密码，并根据所述第二密码对所述已加密电力数据进行解密，得到电力数据。

根据本发明的另一方面，提供了一种电力数据传输系统，包括中转装置和至少一个智能电表，其中，所述中转装置和每个所述智能电表通信连接；所述中转装置，用于执行上述实施例中任一所述的电力数据传输方法；每个所述智能电表，用于执行：接收所述中转装置发来的集抄指令，其中，所述集抄指令中包括第三密码索引；根据所述第三密码索引，从预设的本地密码库中获取所述第三密码索引对应的第三密码，其中，本地密码库中包括至少一个密码索引及每个密码索引对应的密码；利用所述第三密码对电力数据进行加密，得到已加密电力数据，所述电力数据为所述当前智能电表运行过程中获取的工作数据；将所述已加密电力数据发送给所述中转装置；每个所述智能电表，在执行所述利用所述第三密码对电力数据进行加密，得到已加密电力数据时，具体执行：将所述第三密码转换为第一预设位数的第一操作值；将所述电力数据转换为第二预设位数的第一数据代码，并将所述第一数据代码等分为预设数量的代码组；根据所述第一操作值，将每个所述代码组中的代码根据预设的第一方向进行移位，得到加密数据代码；根据所述加密数据代码生成所述已加密电力数据；所述中转装置，在执行根据所述第二密码对所述已加密电力数据进行解密，得到电力数据时，具体执行：将所述第二密码转换为所述第一预设位数的第二操作值；从所述已加密电力数据中获取所述第二位数的加密数据代码，并将所述加密数据代码等分为预设数量的加密代码组；根据所述第二操作值，将每个所述代码组中的代码根据预设的第二方向进行移位，得到第二数据代码；其中，所述第一方向和所述第二方向相反；根据所述第二数据代码得到所述电力数据。

本发明实施例的技术方案，通过在中转装置中设置索引密码对照库，根据索引密码对照库生成集抄指令以获取智能电表的电力数据，并在智能电表返回已加密电力数据后通过索引密码对照库获取密码进行解密，从而解决了电力数据传输由于现有数据传输协议的公开性和明文性的原因容易被破解的问题，能够保障电力数据传输的安全性。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是根据本发明实施例一提供的一种电力数据传输方法的流程图；

图2是根据本发明实施例一所适用的一种索引密码对照库的示意图；

图3根据本发明实施例二提供的一种智能电表待维护状态的确定方法的流程图；

图4是根据本发明实施例三提供的一种智能电表维护方法的流程图；

图5是根据本发明实施例四提供的一种中转装置的结构示意图；

图6是根据本发明实施例五提供的一种电力数据传输系统的结构图；

图7是根据本发明实施例一所适用的一种数据报文的结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

图1为本发明实施例一提供了一种电力数据传输方法的流程图，本实施例可适用于电力数据传输的情况，该方法可以由中转装置来执行，该中转装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该中转装置可配置于电力系统的中转站中。如图1所示，该方法包括：

S110、针对每个已连接的所述智能电表，生成对应的集抄指令。

其中，所述集抄指令中包括作为该集抄指令发送目标的第一智能电表对应的第一密码索引，所述第一密码索引由预设的索引密码对照库获得，所述索引密码对照库中包括每个已连接的所述智能电表的物理地址及对应的本地密码库，所述本地密码库中包括至少一组密码及每组密码对应的密码索引；所述第一密码索引从所述第一智能电表对应的本地密码库中随机选择。

集抄指令为中转装置用于从已连接的智能电表获取其运行中产生的电力数据的指令。索引密码对照库中包括每个已连接的智能电表的物理地址，及每个智能电表的至少一组密码和密码索引，一种索引密码对照库的示意图如图2所示，为了保证安全性，每个智能电表的相同的密码索引对应的密码是不同的，比如智能电表1的密码索引0A和智能电表2的密码索引8C对应的密码都是00。每个智能电表保存有其对应的多个密码索引和每个密码索引对应的密码。

当中转装置生成集抄指令时，根据物理地址确定当前生成的集抄指令对应的第一智能电表，选择一个随机的第一密码索引，并根第一密码索引生成集抄指令。

S120、根据每个已连接的所述智能电表的物理地址，向每个所述智能电表发送集抄指令，以使每个所述智能电表根据所述集抄指令中包括的所述密码索引返回已加密电力数据。

其中，物理地址为智能电表的地址编号，用于指示集抄指令的发送目标并作为智能电表的唯一标识。智能电表在接收到集抄指令后，通过集抄指令中包括的密码索引，确定密码索引对应于自身的密码，并用该密码对电力数据进行加密，得到已加密电力数据，并返回给中转装置。

S130、当接收到第二智能电表返回的所述已加密电力数据时，获取所述已加密电力数据中包括的第二密码索引。

其中，已加密电力数据为第二智能电表返回的包括电力数据的加密信息，第二智能电表在接收到集抄指令后根据集抄指令中包括的第二密码索引获取第二密码，并用该密码对电力数据进行加密得到的。中转装置在接收到已加密电力数据，根据向第二智能电表的物理地址，确定生成集抄指令时从索引密码对照库中随机选择的第二密码索引。

S140、根据所述索引密码对照库确定所述第二密码索引对应的第二密码，并根据所述第二密码对所述已加密电力数据进行解密，得到电力数据。

其中，由于对应于每个智能电表，密码索引和密码的关系都是不同的，第二密码索引也会对应多个密码，因此，需要根据第二智能电表的物理地址确定第二密码索引对应与第二智能电表的第二密码，并根据第二密码对已加密电力数据进行解密，得到电力数据。

可选的，在生成对应的集抄指令后，记录每个智能电表对应的所述集抄指令中包括的所述密码索引。

相应的，根据所述索引密码对照库确定所述第二密码索引对应的第二密码之前，进一步包括：

确定所述第二密码索引是否与已记录的所述第二智能电表对应的密码索引相同；

当所述第二密码索引与已记录的所述第二智能电表对应的密码索引相同时，执行根据所述索引密码对照库确定所述第二密码索引对应的第二密码。

其中，在生成集抄指令时，针对每个智能电表都会随机选择一个密码索引，并在随机选择密码索引后进行记录。当智能电表返回已加密电力数据后，已加密电力数据中包括集抄指令中包括的，由中转装置随机选择的密码索引，若已加密电力数据中的密码索引与生成集抄指令时随机选择的密码索引不同，则说明智能电表遭到篡改或出现了故障，则启用本次获取的已加密电力数据，并重新随机选择密码索引生成集抄指令，直至获取有效的已加密电力数据。

本发明实施例的技术方案，通过在中转装置中设置索引密码对照库，根据索引密码对照库生成集抄指令以获取智能电表的电力数据，并在智能电表返回已加密电力数据后通过索引密码对照库获取密码进行解密，从而解决了电力数据传输由于现有数据传输协议的公开性和明文性的原因容易被破解的问题，能够保障电力数据传输的安全性。

实施例二

图3为本发明实施例二提供的一种智能电表待维护状态的确定方法的流程图，本实施例在上述实施例的基础上进行优化。具体优化为：在根据所述第二密码对所述已加密电力数据进行解密，得到电力数据后，所述方法还包括：

当检测到风险增加事件时，增加所述第二智能电表的风险值；

当所述风险值大于预设阈值时，确定所述第二智能电表处于待维护状态。

如图3所示，该方法具体包括以下步骤：

S310、当检测到风险增加事件时，增加所述第二智能电表的风险值。

其中，风险增加事件为有可能对智能电表的运行产生风险的事件，风险值为对智能电表的运行的风险情况的量化值。由于智能电表为暴露在环境中的实体设备，因此对智能电表的操作、线下攻击的风险和使用时间的增加都有可能增加智能电表的运行风险。因此，每当监测到风险增加事件时，都增加量化的风险值，表示智能电表的运行风险变大。

S320、当所述风险值大于预设阈值时，确定所述第二智能电表处于待维护状态。

其中，当风险值大于一定预设阈值时，智能电表的正常运行无法得到保障，需要进行维护才能够保证正常的工作，因此，将智能电表切换至待维护状态，运维人员根据此状态确定智能电表是否需要进行线下维护，而无需在固定时间前往智能电表处排查故障或确认智能电表的运行风险。

在本申请一实施例中，可选的，所述电力数据包括所述第二智能电表当前计量周期中的第一电能使用量；

相应的，所述风险事件，通过如下方式进行检测：

确定已记录的所述当前计量周期的前一历史计量周期的第二电能使用量；

当所述第二电能使用量大于所述第一电能使用量时，确定检测到风险增加事件。

具体的，当前计量周期为智能电表进行电能使用量统计的周期，可以以月或日为单位对累计的电能使用量进行统计。由于用户的电能使用量是不断增加的，因此第一电能使用量作为最新一个计量周期的电能使用量，其数值不应小于历史计量周期的第二电能使用量，因此当中转站收集到的某个智能电表上传的第一电能使用量比起上一历史计量周期的第二电能使用量减小了，则可以判断该智能电表的数据被篡改，视为风险增加事件。

在本申请一实施例中，可选的，所述电力数据包括所述第二智能电表的电压和电流；

相应的，所述风险事件，通过如下方式进行检测：

根据所述电压和电流确定所述第二智能电表的实际功率；

根据预设的线损比，确定所述第二智能电表的损耗功率；

当所述实际功率与所述损耗功率的差值大于预设损耗值时，确定检测到风险增加事件。

其中，电压和电流的检测通过基尔霍夫定律进行检测，并设置检测阈度，比如可以为5％；实际功率的检测可以通过电压和电流的乘积获得，并设置检测阈度。智能电表的线损检测即比较智能电表上传的实际功率值(即上传的电流和电压的乘积)与其他节点的功率值差值与根据线损定理计算的损耗功率的差值大于预设损耗值时，智能电表的数据可能出现了篡改现象，视为风险增加事件。

在本申请一实施例中，可选的，所述电力数据包括所述第二智能电表在预设周期内的开盖次数和已连续运行的时间；

相应的，所述方法进一步包括：

根据所述开盖次数增加所述风险值；

根据所述已连续运行的时间增加所述风险值。

其中，由于智能电表是保护在工作环境中的实体硬件设备，因此智能电表的运行时间和被开盖的次数的增长都会增加智能电表的运行风险。举例来说，每次智能电表被开盖，视为一次风险增加事件，同一天内连续开盖不会视为风险增加事件；每当智能电表连续运行一个自然月，视为一次风险增加事件。

待维护状态的确定根据风险值来确定，比如，每次检测到风险增加事件，则风险值增加1。可选的，电能使用量、电压和电流的检测可以视为完整性评估值，开盖次数和已连续运行时间可以视为隐私性评估值，每次检测到相应的风险增加事件，完整性评估值或隐私性评估值增加1，当完整性评估值或隐私性评估值任一超过预设阈值时，则智能电表处于待维护状态。由于智能电表的运行风险主要来自于本地密码库的泄露，因此对智能电表的维护的主要工作为更新智能电表的密码与密码索引的对应关系。比如，当完整性评估值或隐私性评估值任一大于5时，需要对该智能电表进行本地密码库的更新。

实施例三

图4为本发明实施例三提供的一种智能电表维护方法的流程图。本实施例在上述实施例的基础上进行优化，具体优化为：所述方法还包括：根据预设的至少一个工作组的维护工作成本和所有处于所述待维护状态的智能电表的综合风险值确定每个工作组的综合维护成本；

根据所述每个工作组的综合维护成本，确定待调用工作组。

如图4所示，该方法包括以下步骤：

S410、根据预设的至少一个工作组的维护工作成本和所有处于所述待维护状态的智能电表的综合风险值确定每个工作组的综合维护成本。

其中，由于中转装置(即中转站)和其所连接的智能电表的地理集群性，每次维护作业的最小单元为一个中转装置及其连接的处于待维护状态的智能电表；根据该中转装置和处于待维护状态的智能电表的数量，以及单次作业的平均时间，可以确定对于该中转装置的维护作业时间。

当维护工作为本地密码库更新时，在完成智能电表的本地密码库更新后，为了使中转装置能够正常对已加密电力数据进行解密，同时对索引密码对照库进行相应的更新。

每个工作组的综合维护成本由中转站之间的距离以及工作组的工作成本来确定，从而进行最优工作安排。综合风险值由需要更新本地密码库的智能电表决定，风险值为隐私性风险值和完整性风险值的和；隐私性风险值为中转站管辖区域的需要更新本地密码库的智能电表的隐私性评估值和智能电表所连接的负载功率的乘积的累加和；完整性风险值为中转站管辖区域的需要更新本地密码库的智能电表的完整性评估值和智能电表所连接的负载功率的乘机的累加和；确定中转站的风险值和单位风险值转化为维护工作成本的系数。中转站(记为中转站)的风险值为S_i；单位风险值转化为成本的转化系数为k_s。

每个需要更新离线密码库的中转站之间的工作距离为d_ij，工作组的转移速度为v，则工作组从中转站i转移到中转站j的时间为t_ij＝d_ij/v；工作组的出动成本为K；工作组的日最大工作时常为T，不计工作组往返从中转站往返电力公司的时间；对于单一工作日的人工复检和离线密码库更新的安排，记为安排人工复检和离线密码库更新的中转站为x_i＝1，不安排则为x_i＝0；用y_ij表示中转站人工复检和离线密码库更新安排的前后顺序，y_ij＝1表示中转站j的人工复检和离线密码库更新安排是中转站的人工复检和离线密码库更新安排的下一个安排，否则y_ij＝0；则y_ij≤x_i，y_ij≤x_j；

工作组的出动情况用z表示，z＝1表示该工作日出动了工作组，z＝0表示该工作日未出动工作组；则z≥x_i；

则对于N个其管辖区需要维修的更新离线密码库的智能电表的中转站而言，最优目标函数表达式即为min Kz-∑S_ik_sx_i，即最优的综合维护成本。

S420、根据所述每个工作组的综合维护成本，确定待调用工作组。

其中，综合维护成本受到以下约束条件：

z≥x_i，表示安排了人工复检和离线密码库更新的中转站(记为中转站)时，即时，工作组出动；

y_ij≤x_i，y_ij≤x_j，表示在工作安排前后顺序中的中转站必现有人工复检和离线密码库更新的安排；

∑∑y_ij＝∑x_i-1，表示工作安排前后顺序的累加和比工作安排总数的累加和少1；

∑T_ix_i+∑∑t_ijy_ij≤T，表示工作组的作业时间和转移时间不超过工作组的日最大工作时常T。

只有在满足上述约束条件的情况下，工作组才能够被选择。

可选的，在确定待调用工作组后，所述方法进一步包括：

确定对所有所述待维护智能电表进行维护所需的维护时间；

确定所述待调用工作日的单个维护周期内的最大工作时间；

当所述最大工作时间小于所述维护时间时，按照每个待维护智能电表的风险值由高到低进行排序，得到维护序列表；

将所述维护序列表发送至所述工作组，以使所述工作组根据所述维护序列表对所述待维护智能电表进行维护。

其中，工作组每日有最大工作时长，不计工作组往返从中转站往返电力公司的时间，对于多个需要更新本地密码库的智能电表的中转站而言，本地密码库更新在工作组有限的日最大工作时常之内完成，能够减少工作成本和风险损失。在工作组每日的最大工作时间无法对中转站的每个智能电表都进行本地密码库的更新，因此需要优先选择风险值较高的智能电表进行更新，按照风险值的顺序进行更新，确保单日完成对风险值较高的智能电表的本地密码库的更新。

实施例四

图5为本发明实施例四提供的一种中转装置的结构图。所述中转装置与至少一个智能电表通信连接。所述装置包括：

集抄指令生成单元510，用于针对每个已连接的所述智能电表，生成对应的集抄指令；其中，所述集抄指令中包括作为该集抄指令发送目标的第一智能电表对应的第一密码索引，所述第一密码索引由预设的索引密码对照库获得，所述索引密码对照库中包括每个已连接的所述智能电表的物理地址及对应的本地密码库，所述本地密码库中包括至少一组密码及每组密码对应的密码索引；所述第一密码索引从所述第一智能电表对应的本地密码库中随机选择；

集抄指令发送单元520，用于根据每个已连接的所述智能电表的物理地址，向每个所述智能电表发送集抄指令，以使每个所述智能电表根据所述集抄指令中包括的所述密码索引返回已加密电力数据；

密码索引获取单元530，用于当接收到第二智能电表返回的所述已加密电力数据时，获取所述已加密电力数据中包括的第二密码索引；

电力数据解密单元540，用于根据所述索引密码对照库确定所述第二密码索引对应的第二密码，并根据所述第二密码对所述已加密电力数据进行解密，得到电力数据。

可选的，在生成对应的集抄指令后，记录每个智能电表对应的所述集抄指令中包括的所述密码索引；

相应的，所述电力数据解密单元在执行根据所述索引密码对照库确定所述第二密码索引对应的第二密码之前，还用于执行：

确定所述第二密码索引是否与已记录的所述第二智能电表对应的密码索引相同；

当所述第二密码索引与已记录的所述第二智能电表对应的密码索引相同时，执行根据所述索引密码对照库确定所述第二密码索引对应的第二密码。

可选的，所述装置还包括：风险值确定单元；

风险值确定单元，用于在根据所述第二密码对所述已加密电力数据进行解密，得到电力数据后，执行：

当检测到风险增加事件时，增加所述第二智能电表的风险值；

当所述风险值大于预设阈值时，确定所述第二智能电表处于待维护状态。

可选的，当所述电力数据包括所述第二智能电表当前计量周期中的第一电能使用量时，相应的，风险值确定单元用于执行：

确定已记录的所述当前计量周期的前一历史计量周期的第二电能使用量；

当所述第二电能使用量大于所述第一电能使用量时，确定检测到风险增加事件。

可选的，所述电力数据包括所述第二智能电表的电压和电流；

相应的，风险值确定单元用于执行：

根据所述电压和电流确定所述第二智能电表的实际功率；

根据预设的线损比，确定所述第二智能电表的损耗功率；

当所述实际功率与所述损耗功率的差值大于预设损耗值时，确定检测到风险增加事件。

可选的，所述电力数据包括所述第二智能电表在预设周期内的开盖次数和已连续运行的时间；

相应的，风险值确定单元用于执行：

根据所述开盖次数增加所述风险值；

根据所述已连续运行的时间增加所述风险值。

可选的，所述装置进一步包括：工作组确定单元；

工作组确定单元，用于根据预设的至少一个工作组的维护工作成本和所有处于所述待维护状态的智能电表的综合风险值确定每个工作组的综合维护成本；根据所述每个工作组的综合维护成本，确定待调用工作组。

可选的，工作组确定单元，在执行确定待调用工作组后，还用于执行：

确定对所有所述待维护智能电表进行维护所需的维护时间；

确定所述待调用工作日的单个维护周期内的最大工作时间；

当所述最大工作时间小于所述维护时间时，按照每个待维护智能电表的风险值由高到低进行排序，得到维护序列表；

将所述维护序列表发送至所述工作组，以使所述工作组根据所述维护序列表对所述待维护智能电表进行维护。

本发明实施例所提供的中转装置可执行本发明任意实施例所提供的电力数据传输方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

图6为本发明实施例五提供的一种电力数据传输系统的结构图，如图6所示，所述系统包括中转装置610和至少一个智能电表620，其中，所述中转装置和每个所述智能电表通信连接；

所述中转装置，用于执行上述实施例中任一所述的电力数据传输方法；

每个所述智能电表，用于执行：

接收所述中转装置发来的集抄指令，其中，所述集抄指令中包括第三密码索引；

根据所述第三密码索引，从预设的本地密码库中获取所述第三密码索引对应的第三密码，其中，本地密码库中包括至少一个密码索引及每个密码索引对应的密码；

利用所述第三密码对电力数据进行加密，得到已加密电力数据，所述电力数据为所述当前智能电表运行过程中获取的工作数据；

将所述已加密电力数据发送给所述中转装置；

每个所述智能电表，在执行所述利用所述第三密码对电力数据进行加密，得到已加密电力数据时，具体执行：

将所述第三密码转换为第一预设位数的第一操作值；

将所述电力数据转换为第二预设位数的第一数据代码，并将所述第一数据代码等分为预设数量的代码组；

根据所述第一操作值，将每个所述代码组中的代码根据预设的第一方向进行移位，得到加密数据代码；

根据所述加密数据代码生成所述已加密电力数据；

所述中转装置，在执行根据所述第二密码对所述已加密电力数据进行解密，得到电力数据时，具体执行：

将所述第二密码转换为所述第一预设位数的第二操作值；

从所述已加密电力数据中获取所述第二位数的加密数据代码，并将所述加密数据代码等分为预设数量的加密代码组；

根据所述第二操作值，将每个所述代码组中的代码根据预设的第二方向进行移位，得到第二数据代码；其中，所述第一方向和所述第二方向相反；

根据所述第二数据代码得到所述电力数据。

其中，所述的智能电表的本地密码库用于电力数据的数据报文的加密密码查询；在智能电表的ROM中储存本地密码库，本地密码库包含密码索引和密码的对应关系；不同的智能电表中储存的本地密码库不同；密码索引和密码的长度均为1个字节，每张表的密码索引和密码的数量均为256个，且两者的值均不重复出现。

数据报文的长度为16字节，包含智能电表的物理地址(6字节)，数据类型(2字节)，数据主体(4字节)，密码索引(1字节)，保留区(1字节)，控制及验证(2字节)；一种数据报文的结构图见图7。数据类型指该数据报文包含的内容类型，包括测量点电压，测量点电流，测量点有功功率，测量点无功功率，测量点用电量等数据类型；不同的数据内容在数据报文中的数据类型的设定值不同且唯一；中转站可以根据接收到数据报文中的数据类型的值来判断数据内容的类型。数据主体指该数据报文所包含的数据内容的具体值。保留区指该数据报文所包含的空白字节，可根据要求进行自定义功能设置。控制及验证指该数据报文包含的控制码和验证码，以确保数据报文传输的准确性和稳定性；控制码可根据需求自定义；验证码用于验证数据报文在传输过程中是否产生误码。

智能电表接收中转站下发的集抄命令中提取其随机选择的密码索引，根据密码索引在智能电表本地密码库中提取1字节的密码；智能电表使用密码对根据原始数据形成结构化的数据报文的数据类型和数据主体这共6字节的内容进行移位加密，并形成加密后的结构化数据报文；1字节共8位的二进制密码从高位到低位每两位二进制依次构成4个四进制的操作值，对数据类型和数据主体这6个八位二进制值依次进行右循环移位操作；移位操作对智能电表的芯片属于运算量小的基本运算，右循环移位操作即是将八位二进制值向右移动，溢出的值补到最左的位置；右循环移位操作的移动位数由密码的4个四进制操作值决定；数据类型和数据主体这6个八位二进制值的右循环移位操作的移动位数依次且循环选择密码的4个四进制操作值；右循环移位后得到加密的数据报文。

中转站调取储存在ROM中的离线密码库字典的对应智能电表地址的离线密码库的密码索引，随机取出一个密码索引作为本次集抄指令的动态密码索引，并与集抄指令一起发送给其所管辖的对应的智能电表，并记录此密码索引；

数据报文解密单元，中转站在接收到对应智能电表的数据报文后，首先核对数据报文中的密码索引和上次记录的密码索引是否一致；两次不一致则弃用本数据，重新产生动态密码索引并下发集抄指令；两次一致，则根据密码索引调取储存在ROM中的离线密码库字典的对应智能电表地址的离线密码库的密码，并用该密码解密加密的数据报文；1字节共8位的二进制密码从高位到低位每两位二进制依次构成4个四进制的操作值，对数据类型和数据主体这6个八位二进制值依次进行左循环移位操作；左循环移位操作即是将八位二进制值向左移动，溢出的值补到最右的位置；左循环移位操作的移动位数由密码的4个四进制操作值决定；数据类型和数据主体这6个八位二进制值的左循环移位操作的移动位数依次且循环选择密码的4个四进制操作值；左循环移位后完成对加密数据报文的解密，获得原始数据类型和数据主体。

举例来说，智能电表接收中装置下发的集抄命令中提取其动态产生的密码索引39，根据密码索引在智能电表本地离线密码库中提取1字节的密码01(16进制数)。智能电表使用密码对根据原始数据形成结构化的数据报文的数据类型和数据主体这共6字节的内容0x000100010001进行移位加密，并形成加密后的结构化数据报文。

1字节共8位的二进制密码从高位到低位每两位二进制依次构成4个四进制的操作值，对数据类型和数据主体这6个八位二进制值分成12个四位二进制，结果为：

ob0000|0000|0000|0001|0000|0000|0000|0001|0000|0000|0000|0001；

1字节共8位的二进制密码从高位到低位每两位二进制依次构成4个四进制的操作值从高位到低位为0，0，0，1。分别对数据类型和数据主体这12个四位二进制进行相应的右循环移位工作，得到的值为：

ob0000|0000|0000|1000|0000|0000|0000|1000|0000|0000|0000|1000；

因而可以得到加密后的结构化的数据报文的数据类型和数据主体这共6字节的内容为0x000800080008。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电力数据传输方法，其特征在于，应用于中转装置，所述中转装置与至少一个智能电表通信连接，所述方法包括：

针对每个已连接的所述智能电表，生成对应的集抄指令；其中，所述集抄指令中包括作为该集抄指令发送目标的第一智能电表对应的第一密码索引，所述第一密码索引由预设的索引密码对照库获得，所述索引密码对照库中包括每个已连接的所述智能电表的物理地址及对应的本地密码库，所述本地密码库中包括至少一组密码及每组密码对应的密码索引；所述第一密码索引从所述第一智能电表对应的本地密码库中随机选择；

根据每个已连接的所述智能电表的物理地址，向每个所述智能电表发送集抄指令，以使每个所述智能电表根据所述集抄指令中包括的所述密码索引，根据本地密码库中包括的至少一组密码及每组密码对应的密码索引对电力数据进行加密并返回已加密电力数据；

当接收到第二智能电表返回的所述已加密电力数据时，获取所述已加密电力数据中包括的第二密码索引；

根据所述索引密码对照库确定所述第二密码索引对应的第二密码，并根据所述第二密码对所述已加密电力数据进行解密，得到电力数据；

在生成对应的集抄指令后，记录每个智能电表对应的所述集抄指令中包括的所述密码索引；

相应的，根据所述索引密码对照库确定所述第二密码索引对应的第二密码之前，进一步包括：

确定所述第二密码索引是否与已记录的所述第二智能电表对应的密码索引相同；

当所述第二密码索引与已记录的所述第二智能电表对应的密码索引相同时，执行根据所述索引密码对照库确定所述第二密码索引对应的第二密码。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述第二密码对所述已加密电力数据进行解密，得到电力数据后，进一步包括：

当检测到风险增加事件时，增加所述第二智能电表的风险值；

当所述风险值大于预设阈值时，确定所述第二智能电表处于待维护状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电力数据包括所述第二智能电表当前计量周期中的第一电能使用量；

相应的，所述风险事件，通过如下方式进行检测：

确定已记录的所述当前计量周期的前一历史计量周期的第二电能使用量；

当所述第二电能使用量大于所述第一电能使用量时，确定检测到风险增加事件。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电力数据包括所述第二智能电表的电压和电流；

相应的，所述风险事件，通过如下方式进行检测：

根据所述电压和电流确定所述第二智能电表的实际功率；

根据预设的线损比，确定所述第二智能电表的损耗功率；

当所述实际功率与所述损耗功率的差值大于预设损耗值时，确定检测到风险增加事件。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电力数据包括所述第二智能电表在预设周期内的开盖次数和已连续运行的时间；

相应的，所述方法进一步包括：

根据所述开盖次数增加所述风险值；

根据所述已连续运行的时间增加所述风险值。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

根据预设的至少一个工作组的维护工作成本和所有处于所述待维护状态的智能电表的综合风险值确定每个工作组的综合维护成本；

根据所述每个工作组的综合维护成本，确定待调用工作组。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在确定待调用工作组后，所述方法进一步包括：

确定对所有所述待维护智能电表进行维护所需的维护时间；

确定所述待调用工作日的单个维护周期内的最大工作时间；

当所述最大工作时间小于所述维护时间时，按照每个待维护智能电表的

风险值由高到低进行排序，得到维护序列表；

将所述维护序列表发送至所述工作组，以使所述工作组根据所述维护序列表对所述待维护智能电表进行维护。

8.一种中转装置，其特征在于，所述中转装置与至少一个智能电表通信连接，所述装置包括：

集抄指令生成单元，用于针对每个已连接的所述智能电表，生成对应的集抄指令；其中，所述集抄指令中包括作为该集抄指令发送目标的第一智能电表对应的第一密码索引，所述第一密码索引由预设的索引密码对照库获得，所述索引密码对照库中包括每个已连接的所述智能电表的物理地址及对应的本地密码库，所述本地密码库中包括至少一组密码及每组密码对应的密码索引；所述第一密码索引从所述第一智能电表对应的本地密码库中随机选择；

集抄指令发送单元，用于根据每个已连接的所述智能电表的物理地址，向每个所述智能电表发送集抄指令，以使每个所述智能电表根据所述集抄指令中包括的所述密码索引返回已加密电力数据；

密码索引获取单元，用于当接收到第二智能电表返回的所述已加密电力数据时，获取所述已加密电力数据中包括的第二密码索引；

电力数据解密单元，用于根据所述索引密码对照库确定所述第二密码索引对应的第二密码，并根据所述第二密码对所述已加密电力数据进行解密，得到电力数据；

所述集抄指令生成单元，在生成对应的集抄指令后，记录每个智能电表对应的所述集抄指令中包括的所述密码索引；

相应的，所述电力数据解密单元，在根据所述索引密码对照库确定所述第二密码索引对应的第二密码之前，进一步用于执行：

确定所述第二密码索引是否与已记录的所述第二智能电表对应的密码索引相同；

当所述第二密码索引与已记录的所述第二智能电表对应的密码索引相同时，执行根据所述索引密码对照库确定所述第二密码索引对应的第二密码。

9.一种电力数据传输系统，其特征在于，包括中转装置和至少一个智能电表，其中，所述中转装置和每个所述智能电表通信连接；

所述中转装置，用于执行权利要求1-7中任一所述的电力数据传输方法；

每个所述智能电表，用于执行：

接收所述中转装置发来的集抄指令，其中，所述集抄指令中包括第三密码索引；

根据所述第三密码索引，从预设的本地密码库中获取所述第三密码索引对应的第三密码，其中，本地密码库中包括至少一个密码索引及每个密码索引对应的密码；

利用所述第三密码对电力数据进行加密，得到已加密电力数据，所述电力数据为当前智能电表运行过程中获取的工作数据；

将所述已加密电力数据发送给所述中转装置；

每个所述智能电表，在执行所述利用所述第三密码对电力数据进行加密，得到已加密电力数据时，具体执行：

将所述第三密码转换为第一预设位数的第一操作值；

将所述电力数据转换为第二预设位数的第一数据代码，并将所述第一数据代码等分为预设数量的代码组；

根据所述第一操作值，将每个所述代码组中的代码根据预设的第一方向进行移位，得到加密数据代码；

根据所述加密数据代码生成所述已加密电力数据；

所述中转装置，在执行根据所述第二密码对所述已加密电力数据进行解密，得到电力数据时，具体执行：

将所述第二密码转换为所述第一预设位数的第二操作值；

从所述已加密电力数据中获取所述第二预设位数的加密数据代码，并将所述加密数据代码等分为预设数量的加密代码组；

根据所述第二操作值，将每个所述代码组中的代码根据预设的第二方向进行移位，得到第二数据代码；其中，所述第一方向和所述第二方向相反；

根据所述第二数据代码得到所述电力数据。

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