CN115549027A - 一种压板状态在线监测系统及方法 - Google Patents

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刘龙浩
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Abstract

本发明公开了一种压板状态在线监测系统和方法，系统包括：传感层设备、汇聚层设备和站控层设备；传感层设备上设置压板状态监测装置，压板状态监测装置采集智能压板上压板的位置状态，并将位置状态进行加密处理，生成压板状态数据报文并发送至汇聚层设备；汇聚层设备上设置至少一个汇聚节点，汇聚节点上设有加密模块和通信模块，通信模块用于接收压板状态数据报文，加密模块用于对压板状态数据报文进行解密，获取位置状态，并将位置状态发送至站控层设备；站控层设备设置有管理单元，通过管理单元接收汇聚节点发送的位置状态；管理单元将位置状态与预设标准位置状态进行对比，基于对比结果进行预警。

Description

一种压板状态在线监测系统及方法
技术领域
本发明涉及继电保护智能运维技术领域 ，更具体地，涉及一种压板状态在线监测系统及方法。
背景技术
变电站保护硬压板是一种人工手动断合器件，是变电站继电保护装置及安全自动装置等二次设备联系外部二次回路接线的桥梁和纽带，直接影响保护的功能和动作出口能否正常运行。在系统运行方式改变和设备检修维护及消缺工作中，往往会涉及到压板的投退操作，如发生误投退，会直接影响继电保护功能的实现，严重时会引起保护拒动或误动，导致大范围停电事故。
目前保护压板的投退确认主要靠人工完成，且现场压板数量多、布局密集，很容易出现巡检疏漏及操作错误，一旦压板运行状态错误且未及时发现，就会造成保护误动或者拒动，影响电网安全稳定运行。目前硬压板状态管理存在的问题主有：对人工巡视过度依赖。信息核实、统计报表、历史记录等均需人工完成；数据的时效性和可用性不强，不利于现场智能化运维管理水平的提升。
在目前变电站值班少人、无人化的模式下，为杜绝继电保护等二次设备硬压板状态核对不到位的错误，须采用一些技术手段来协助运维人员检查压板的状态，解决由于人员疏忽所造成的压板位置不一致等问题，消除事故隐患。
现阶段应用于变电站的压板状态监测装置数量较少，多数采用双联型压板技术方案，通过辅助接点回路与压板回路同步机械式投退来指示压板状态，再通过有线的方式传输给保信子站，或者通过有线方式直接接入测控装置，在监控系统实现压板状态监测。然而，现有技术需要在设计阶段采用定制型号的屏柜和双联型压板实现，且有线监测回路走线复杂，标准化程度低，后期安装运维工作量大，通过测控装置接入监控系统时，因测控开入节点有限，不能满足大量功能压板和出口压板状态监测的需求，不适用于存量站的改造应用。
因此，需要一种技术，以实现对压板状态进行自动监测。
发明内容
本发明技术方案提供一种压板状态在线监测系统及系统，以解决如何对压板状态进行在线监测的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种压板状态在线监测系统，所述系统包括：传感层设备、汇聚层设备和站控层设备；
所述传感层设备上设置压板状态监测装置，所述压板状态监测装置采集智能压板上压板的位置状态，并将所述位置状态进行加密处理，生成压板状态数据报文并发送至所述汇聚层设备；
所述汇聚层设备上设置至少一个汇聚节点，所述汇聚节点上设有加密模块和通信模块，所述通信模块用于接收所述压板状态数据报文，所述加密模块用于对所述压板状态数据报文进行解密，获取所述位置状态，并将所述位置状态发送至所述站控层设备；
所述站控层设备设置有管理单元，通过所述管理单元接收所述汇聚节点发送的所述位置状态；通过管理单元将位置状态与预设标准位置状态进行对比，基于对比结果进行预警。
优选地，包括：所述管理单元与所述汇聚节点通过总线通信方式或以太网通信方式进行数据传输。
优选地，包括：当所述管理单元与所述汇聚节点通过以太网通信方式进行数据传输时，所述汇聚节点设置安全接入网关和正/反向隔离装置，所述汇聚节点通过加密模块将获取的所述位置状态转换为E文件，并将所述E文件经由安全接入网关和正/反向隔离装置通过以太网上报至所述管理单元。
优选地，包括：当所述管理单元与所述汇聚节点通过总线通信方式进行数据传输时，所述汇聚节点通过加密模块将获取的所述位置状态通过RS485通信方式上报至所述管理单元。
优选地，包括：所述压板状态监测装置包括：状态采集传感模块，以及设置于所述状态采集传感模块上的第一加密模块和第一通信模块；
所述状态采集传感模块用于实时采集压板的位置状态，将所述位置状态发送至所述第一加密模块；
所述第一加密模块用于在获取位置状态后，生成随机数，并基于所述随机数和所述第一加密模块的标识生成数据加密密钥，基于所述数据加密密钥对位置状态进行加密，生成压板状态数据报文，将所述压板状态数据报文发送至所述第一通信模块；
所述第一通信模块用于通过无线通信方式上报压板状态数据报文。
优选地，所述第一通信模块的通信方式为微功率无线通信。
优选地，所述第一加密模块为设置在所述状态采集传感模块上的安全芯片。
优选地，所述状态采集传感模块包括至少一个采集器和与所述采集器进行通信连接的至少一个状态传感器；其中，所述状态传感器设置于所述压板上。
优选地，所述安全芯片设置于所述采集器上，所述采集器获取至少一个状态传感器发送的位置状态，并将所述位置状态汇聚后利用所述安全芯片进行加密，生成压板状态数据报文。
优选地，所述安全芯片设置于所述传感器上，各所述压板上的所述传感器采集到位置状态后，利用所述安全芯片进行加密，生成压板状态密文，并将所述压板状态密文发送至所述采集器上生成压板状态数据报文。
优选地，所述智能压板包括至少一个压板；
所述状态采集传感模块设置于所述压板上，用于实时采集压板在投/退时的位置状态并利用第一加密模块对所述位置状态进行加密，生成压板状态数据报文。
优选地，所述压板状态监测装置用于将所述位置状态进行加密处理，生成压板状态数据报文并发送至所述汇聚层设备，还用于：
判断所述压板状态监测装置与所述汇聚层设备之间是否满足预设的传输条件，当所述压板状态监测装置与所述汇聚层设备之间满足预设的传输条件时，通过所述第一加密模块的数据加密密钥向所述汇聚层请求双向身份认证；
当所述双向身份认证通过后，将所述压板状态数据报文发送至所述汇聚层设备。
优选地，所述压板状态监测装置与所述汇聚节点通过握手通信，获取数据加密密钥；或者
所述压板状态监测装置获取到各压板的位置状态后，基于所述第一加密模块的标识和随机数生成密钥请求指令，将所述密钥请求指令发送至所述汇聚节点请求数据加密密钥；所述汇聚节点在获取所述密钥请求指令后基于密钥生成算法计算数据加密密钥。
优选地，所述压板状态监测装置用于将所述位置状态进行加密处理，生成压板状态数据报文并发送至所述汇聚层设备，还用于：
所述压板状态监测装置基于预设的物理帧结构中的上行和下行帧结构，分别提取压板状态数据报文中属于位置状态的密文字段，基于密文字段和压板的信息构建包头和包头对应的值，将包头、包头对应的值和密文字段依次串接，获取上行数据帧，将所述上行数据帧广播发送至汇聚层。
优选地，所述管理单元还用于：
实时获取所述压板状态监测装置的当前工作电压和通信状态；
分别将所述当前工作电压和所述通信状态与对应的标准参数进行对比，获取对比结果；
基于所述对比结果判断是否对所述压板状态监测装置进行预警。
基于本发明的另一方面，本发明提供一种压板状态监测装置，所述装置包括：状态采集传感模块，以及设置于所述状态采集传感模块上的第一加密模块和第一通信模块；
所述状态采集传感模块用于实时采集压板的位置状态，将所述位置状态发送至所述第一加密模块；所述状态采集传感模块包括至少一个采集器，以及与所述采集器相连接的至少一个状态传感器；其中，状态传感器设置于压板上；
所述第一加密模块用于在获取位置状态后，生成随机数，并基于所述随机数和所述第一加密模块的标识生成数据加密密钥，基于所述数据加密密钥对位置状态进行加密，生成压板状态数据报文，将所述压板状态数据报文发送至所述第一通信模块；
所述第一通信模块用于通过无线通信方式上报压板状态数据报文。
优选地，所述装置还包括智能压板，所述智能压板包括至少一个压板；
所述状态采集传感模块设置于所述压板上，用于实时采集压板的位置状态。
基于本发明的另一方面，本发明提供一种压板状态在线监测方法，所述方法基于压板状态在线监测系统进行在线监测，所述压板状态在线监测系统包括：传感层设备、汇聚层设备以及站控层设备；所述方法包括：
通过传感层设备上设置的压板状态监测装置采集智能压板上压板的位置状态，并通过压板状态监测装置的第一加密模块对所述位置状态进行加密处理，生成压板状态数据报文并发送至汇聚层设备；
通过所述汇聚层设备上设置的至少一个汇聚节点的通信模块接收所述压板状态数据报文，通过汇聚节点的加密模块对所述压板状态数据报文进行解密，获取所述位置状态，并将所述位置状态发送至所述站控层设备；
通过所述站控层设备设置的管理单元接收所述汇聚节点发送的所述位置状态；
通过管理单元将位置状态与预设标准位置状态进行对比，基于对比结果进行预警。
优选地，所述通过压板状态监测装置的第一加密模块对所述位置状态进行加密处理，生成压板状态数据报文包括：
通过所述第一加密模块在获取位置状态后，生成随机数；
基于所述随机数和所述第一加密模块的标识生成数据加密密钥；
基于所述数据加密密钥对位置状态进行加密，生成压板状态数据报文。
优选地，所述通过压板状态监测装置的第一加密模块对所述位置状态进行加密处理，生成压板状态数据报文并发送至汇聚层设备，包括：
判断所述压板状态监测装置与所述汇聚层设备之间是否满足预设的传输条件，当所述压板状态监测装置与所述汇聚层设备之间满足预设的传输条件时，通过所述第一加密模块的数据加密密钥向所述汇聚层请求双向身份认证；
当所述双向身份认证通过后，将所述压板状态数据报文发送至所述汇聚层设备。
优选地，包括：
通过所述管理单元实时获取所述压板状态监测装置的当前工作电压和通信状态；
分别将所述当前工作电压和所述通信状态与对应的标准参数进行对比，获取对比结果；
基于所述对比结果判断是否对所述压板状态监测装置进行预警。
基于本发明的另一方面，本发明提供一种压板状态监测方法，所述方法基于压板状态检测装置进行监测，所述压板状态检测装置包括：状态采集传感模块，以及设置于所述状态采集传感模块上的第一加密模块和第一通信模块；所述方法包括：
通过所述状态采集传感模块实时采集压板的位置状态；
将所述位置状态发送至所述第一加密模块；
所述第一加密模块用于在获取位置状态后，生成随机数，并基于所述随机数和所述第一加密模块的标识生成数据加密密钥，基于所述数据加密密钥对位置状态进行加密，生成压板状态数据报文，将所述压板状态数据报文发送至所述第一通信模块；
所述第一通信模块用于通过无线通信方式上报压板状态数据报文。
基于本发明的另一方面，本发明提供一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令，所述存储器和所述至少一个处理器通过线路互连；
所述至少一个处理器调用所述存储器中的所述指令，以使得所述电子设备执行上述任一项所述的压板状态在线监测方法的各个步骤，或者实现如上述的压板状态监测方法的各个步骤。
基于本发明的另一方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的压板状态在线监测方法的各个步骤，或者实现上述的压板状态监测方法的各个步骤。
本发明技术方案提供了一种压板状态在线监测系统和方法，其中系统包括：传感层设备、汇聚层设备和站控层设备；传感层设备上设置压板状态监测装置，压板状态监测装置采集智能压板上压板的位置状态，并将位置状态进行加密处理，生成压板状态数据报文并发送至汇聚层设备；汇聚层设备上设置至少一个汇聚节点，汇聚节点上设有加密模块和通信模块，通信模块用于接收压板状态数据报文，加密模块用于对压板状态数据报文进行解密，获取位置状态，并将位置状态发送至站控层设备；站控层设备设置有管理单元，通过管理单元接收汇聚节点发送的位置状态。本发明提出了一种压板状态采集和在线监测方法及系统，形成了完整的压板状态监测系统架构以及技术方案，该压板状态采集方案主要是应用于变电站中的硬压板投/退状态监测，覆盖压板状态采集、数据加密、信息传输、无线汇聚、管理单元各关键环节，通过压板状态监测装置实时采集对应的压板位置状态，通过无线连接方式灵活组网，基于安全芯片保护无线传输数据的机密性，防止数据被窃取和篡改，保证信息安全可靠传输；在管理单元部署压板状态、监测信息和异常告警功能；本发明技术方案总体实现了压板状态的实时监测，减少对人工巡检的依赖，提升硬压板监测智能化水平和防误水平。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明优选实施方式的压板状态在线监测系统结构图；
图2为根据本发明优选实施方式的压板状态在线监测系统结构图；
图3为根据本发明优选实施方式的压板状态监测装置结构示意图；
图4为根据本发明优选实施方式的智能压板结构示意图；
图5为根据本发明优选实施方式的一种压板状态在线监测方法流程图；
图6为根据本发明优选实施方式的一种压板状态在线监测方法流程图；
图7为根据本发明优选实施方式的一种压板状态监测方法流程图；以及
图8为根据本发明优选实施方式的一种电子设备结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
本发明实施方式中压板状态在线采集装置，本发明提供的在线采集装置提取压板状态主要是应用于变电站中的压板监控，实现安全监控，通过压板监测采集压板投退时的位置变化，并通过汇聚节点上送压板状态到管理单元，汇聚节点能与压板状态监测装置之间实现通信，并将压板投退时的位置变化数据上传至管理单元，汇聚节点作为通信中继设备，具备计算、自组网等功能，能与压板状态监测装置之间实现通信，并将压板状态监测装置上传的数据发送至管理单元；管理单元是具备压板在线监测、日志管理等功能的设备或软件，提供系统运行状态监视界面，展示压板状态、监测信息和异常告警。
本发明中的汇聚节点为传感层设备中的通信中继设备，具备计算、自组网等功能，能与压板状态监测装置之间实现通信，并将压板状态数据上送至管理单元的设备。
本发明中的管理单元具备压板在线监测、一致性校核、日志管理等功能的设备或软件模块，提供系统运行状态监视界面，展示压板状态、监测信息和异常告警。
本发明的安全芯片含有操作管理单元和加解密逻辑单元的集成电路，可以实现安全存储、数据加/解密、双向身份认证、存取权限控制等安全控制功能。
本发明的压板状态在线监测装置包括至少一个设有第一加密模块的压板状态监测装置、设有加密模块的汇聚节点和管理单元，汇聚节点与压板状态监测装置之间通过Lora无线传输方式连接。
如图1所示，本发明提供一种压板状态在线监测系统，系统包括：传感层设备503、汇聚层设备502和站控层设备501；
传感层设备上设置压板状态监测装置5031，压板状态监测装置5031采集智能压板5032上压板的位置状态，并将位置状态进行加密处理，生成压板状态数据报文并发送至汇聚层设备502；
本发明中，该压板可以理解为是硬压板和软压板，其中硬压板包括连片式、拔插式等类型。
本发明的压板状态监测装置5031获取压板在投/退时触点的位置状态，通过第一加密模块对位置状态进行加密处理，得到压板状态数据报文，并通过无线传输方式发送至汇聚节点5021；
本发明通过压板状态监测装置获取压板在投/退时触点的位置状态，并控制第一加密模块生成随机数和密钥请求，聚终端根据密钥请求中的随机数和芯片ID生成密钥，基于密钥对位置状态进行加密，得到压板状态数据报文。
本发明在实际应用中，通过状态采集传感模块扫描压板上针脚电平来获取压板投/退情况，并与上一时刻扫描的电平进行比对，以确定压板的位置状态。当然也可以是通过扫描压板上的位变指示信息来获取位置状态。
汇聚层设备502上设置至少一个汇聚节点5021，汇聚节点5021上设有加密模块和通信模块，通信模块用于接收压板状态数据报文，加密模块用于对压板状态数据报文进行解密，获取位置状态，并将位置状态发送至站控层设备；
本发明的汇聚节点5021对压板状态数据报文进行解密，提取其中的位置状态，利用预设的白名单对位置状态进行过滤，并对过滤后的位置状态进行汇聚后通过有线通信方式上报至管理单元5011。
本发明的汇聚节点5021根据密钥对压板状态数据报文进行解密，提取其中的位置状态，利用预设的白名单对位置状态进行过滤，并对过滤后的位置状态进行汇聚后通过通信总线上报至管理单元5011；
本发明的汇聚节点5021在接收到报文后，利用密钥对报文进行解密后，提取其中的位置状态，根据管理单元5011的显示请求将位置状态转换成对应格式的数据并上报至管理单元5011。管理单元5011将位置状态与预设标准位置状态进行对比，基于对比结果进行预警。
本发明对于自主可控新一代变电站若配置有安全接入区，汇聚节点5021经安全接入网关接入站控层，数据交互采用E文件形式。对于无安全接入区变电站，采集环节采用无线传输方式，管理单元5011独立部署于站控层，汇聚节点5021通过RS485通信方式与管理单元5011或保信子站通信。监测模块和汇聚节点采用Lora无线通信，通信距离更远。
站控层设备501设置有管理单元5011，通过管理单元5011接收汇聚节点5021发送的位置状态。
管理单元5011基于上报的位置状态生成对应的压板的状态，并进行显示。
本发明在实际应用中，汇报终端与管理单元5011的连接包括以下两种：一种是直接通过通信总线发送至管理单元上显示，另一种是通过网线和互联网上传至管理单元上的管理APP上显示；对于直接在管理单元5011上显示的，则将位置状态按照管理单元上对于压板状态的显示方式转换为显示图标显示；对于上传至管理APP的方式，则通过设置于管理单元5011与汇聚节点5021之间的网管和隔离装置将位置状态进行处理后，得到隔离处理后的数据上传至管理APP进行显示。
本发明在管理单元5011上还安装有状态管理应用程序；在管理单元5011基于上报的位置状态生成对应的压板的状态，并进行显示之后，还包括：
本发明通过状态管理应用程序基于以太网获取E文件，基于E文件提取经过隔离处理后的位置状态，其中，E文件为通过以太网的加密传输协议对位置状态加密得到；
本发明基于位置状态确定对应的压板的状态，将状态更新状态管理应用程序上对应的压板的显示状态，并存储，与标准预设状态进行比对，与不一致时告警。
本发明的无线传输方式为微功率（Lora）无线传输方式
本发明中，该压板状态监测装置5031包括至少一个压板状态监测模块和设有至少一个压板的压板组合单元；压板状态监测模块包括第一通信模块、第一加密模块和状态采集传感模块；其中，第一加密模块设置于状态采集传感器单元上，用于采集压板上的投/退状态信息。
本发明在实际应用中，设有采集器，用于收集保护屏、智能柜、开关柜的多个压板对应传感器的信息，采集器与传感器连接，传感器设置与各压板上，而第一加密模块则可以设置于采集器上，也可以设置与传感器上，优选的，这里选择将第一加密模块设置与采集器上，在采集器对所有传感器的数据采集完成后，利用第一加密模块进行统一加密，生成压板状态数据报文。
本发明中，接收汇聚层502基于请求密钥中的随机数和第一加密模块的芯片ID生成的密钥；基于密钥生成身份认证请求，并发送至汇聚层生成身份认证信息；基于身份认证信息进行身份认证，并在认证通过后，通过第一加密模块利用密钥对位置状态进行加密编码，得到压板状态数据报文。
本发明在实际应用中，用于对压板的状态信息进行加密的密钥在压板状态监测模块上电后，通过获取压板状态监测模块上的第一加密模块的芯片ID和随机数构建密钥请求，向汇聚节点请求密钥，而这里的随机数可以是由第一加密模块来生成，也可以是通过压板状态在线监测系统的主控来生成。
本发明在汇聚节点5021接收到压板状态监测模块发送的请求后，基于请求利用密钥生成算法计算出密钥。
本发明在实际应用中，私钥的生成是基于压板状态监测模块自身的信息来生成。各压板状态监测模块在接收到汇聚节点5021返回的密钥后，基于密钥更新自身的历史密钥，并对启动身份认证，这里的身份认证可以理解为是结合压板状态监测模块所在的压板组合单元的信息来生成身份信息，然后基于身份信息生成认证请求发送至汇聚节点5021，在汇聚节点5021上存储有不同压板状态监测模块对应的压板的身份信息。汇聚节点对每个压板状态监测模块的认证请求生成标准认证信息，并返回给压板状态监测模块，从而用于身份的认证。
本发明获取压板在投/退时触点的位置状态，并控制第一加密模块生成随机数向汇聚层请求密钥；
本发明接收汇聚层502基于请求密钥返回的密钥，对位置状态进行加密处理，得到压板状态数据报文，并通过Lora无线传输方式发送至汇聚层。
本发明不管是轨道式还是单体式压板，状态采集传感模块至少包括一个传感器，第一加密模块设置在传感器中；状态采集传感模块包括一个采集器和至少一个传感器时，可以将第一加密模块设置在传感器，也可以将第一加密模块设置在采集器。
本发明通过状态采集传感模块获取各压板投/退情况，以确定压板的位置状态，通过状态采集传感模块获取压板投/退情况，具体可以是，状态采集传感模块的磁感应开关，通过感应压板拉手或连片上的磁钢附件的位置变化，来感应压板投/退情况。
本发明控制第一加密模块生成随机数，然后基于随机数来构建密钥请求。
本发明在实际应用中，压板状态监测装置在扫描压板的位置状态时，具体通过以下两种模式来实现：第一种为定期巡检模式，压板状态监测模块定期向状态采集传感模块下发数据命令。第二种为特殊巡检模式，在倒闸操作或有特殊巡视任务时，管理单元5011可以在运维人员的操作下，对某一套保护屏或一台智能终端进行巡检，并控制压板状态监测模块定期向状态采集传感模块下发数据命令。
优选地，包括：管理单元5011与汇聚节点5021通过总线通信方式或以太网通信方式进行数据传输。
优选地，包括：当管理单元5011与汇聚节点5021通过以太网通信方式进行数据传输时，汇聚节点5021设置安全接入网关和正/反向隔离装置，汇聚节点通过加密模块将获取的位置状态转换为E文件，并将E文件经由安全接入网关和正/反向隔离装置通过以太网上报至管理单元5011。
优选地，包括：当管理单元5011与汇聚节点5021通过总线通信方式进行数据传输时，汇聚节点5021通过加密模块将获取的位置状态通过RS485通信方式上报至管理单元。
本发明压板状态在线监测系统的汇聚节点5021和管理单元5011之间若采用总线通信方式时，各汇聚节点5021将获取到的压板状态数据报文利用加密模块解密后通过RS485通信方式上报至管理单元5011。
优选地，包括：压板状态监测装置包括：状态采集传感模块，以及设置于状态采集传感模块上的第一加密模块和第一通信模块；如图2所示。
状态采集传感模块用于实时采集压板的位置状态，将位置状态发送至第一加密模块50312；
第一加密模块50312用于在获取位置状态后，生成随机数，并基于随机数和第一加密模块50312的标识生成数据加密密钥，基于数据加密密钥对位置状态进行加密，生成压板状态数据报文，将压板状态数据报文发送至第一通信模块50311；
第一通信模块50311用于通过无线通信方式上报压板状态数据报文。
优选地，第一通信模块50311的通信方式为微功率无线通信。
优选地，第一加密模块50312为设置在状态采集传感模块上的安全芯片。
优选地，状态采集传感模块包括至少一个采集器和与采集器进行通信连接的至少一个状态传感器；其中，状态传感器设置于压板上。
优选地，安全芯片设置于采集器上，采集器获取至少一个状态传感器发送的位置状态，并将位置状态汇聚后利用安全芯片进行加密，生成压板状态数据报文。
优选地，安全芯片设置于传感器上，各压板上的传感器采集到位置状态后，利用安全芯片进行加密，生成压板状态密文，并将压板状态密文发送至采集器上生成压板状态数据报文。
优选地，智能压板包括至少一个压板；
状态采集传感模块设置于压板上，用于实时采集压板在投/退时的位置状态并利用第一加密模块对位置状态进行加密，生成压板状态数据报文。
优选地，压板状态监测装置5031用于将位置状态进行加密处理，生成压板状态数据报文并发送至汇聚层设备502，还用于：
判断压板状态监测装置5031与汇聚层设备502之间是否满足预设的传输条件，当压板状态监测装置5031与汇聚层设备502之间满足预设的传输条件时，通过第一加密模块50312的数据加密密钥向汇聚层请求双向身份认证；
当双向身份认证通过后，将压板状态数据报文发送至汇聚层设备502。
优选地，压板状态监测装置5031与汇聚节点5021通过握手通信，获取数据加密密钥；或者
压板状态监测装置5031获取到各压板的位置状态后，基于第一加密模块50312的标识和随机数生成密钥请求指令，将密钥请求指令发送至汇聚节点5021请求数据加密密钥；汇聚节点5021在获取密钥请求指令后基于密钥生成算法计算数据加密密钥。
本发明对于密钥请求的生成，具体可以是在系统初始化启动时，系统自动下发指令与汇聚节点5021进行握手通信，以获取密钥。
本发明为了提供数据的安全性和匹配度，该密钥请求还可以是在压板状态监测装置获取到各压板的位置状态后，基于各第一加密模块的芯片ID来构建一个密码请求指令集，基于该密码请求指令集来向汇聚节点请求不同的密钥。
本发明在加密之前，还包括压板状态监测装置5031根据密钥进行身份认证，并在认证通过后，通过第一加密模块50312利用密钥对位置状态进行加密处理，得到压板状态数据报文，并通过Lora无线传输方式发送至汇聚节点。
优选地，压板状态监测装置5031用于将位置状态进行加密处理，生成压板状态数据报文并发送至汇聚层设备502，还用于：
压板状态监测装置5031基于预设的Lora物理帧结构中的上行和下行帧结构，分别提取压板状态数据报文中属于位置状态的密文字段，基于密文字段和压板的信息构建包头和包头对应的值，将包头、包头对应的值和密文字段依次串接，获取上行数据帧，将上行数据帧广播发送至汇聚层。
优选地，管理单元5011还用于：
实时获取压板状态监测装置的当前工作电压和通信状态；
分别将当前工作电压和通信状态与对应的标准参数进行对比，获取对比结果；
基于对比结果判断是否对压板状态监测装置进行预警。
本发明在将位置状态上报至管理单元5011后，还包括：
通过管理单元5011实时获取压板状态监测装置5031的当前工作电压和通信状态；
将当前工作电压和通信状态分别与对应的标准参数进行比对；
基于比对的结果进行告警。
本发明提供一种压板状态监测装置，装置包括：状态采集传感模块50313，以及设置于状态采集传感模块50313上的第一加密模块50312和第一通信模块50311；如图3所示。
状态采集传感模块50313用于实时采集压板的位置状态，将位置状态发送至第一加密模块50312；状态采集传感模块50313包括至少一个采集器，以及与采集器相连接的至少一个状态传感器；其中，状态传感器设置于压板上；
第一加密模块50312用于在获取位置状态后，生成随机数，并基于随机数和第一加密模块50312的标识生成数据加密密钥，基于数据加密密钥对位置状态进行加密，生成压板状态数据报文，将压板状态数据报文发送至第一通信模块；
第一通信模块50311用于通过无线通信方式上报压板状态数据报文。
优选地，装置还包括智能压板，智能压板包括至少一个压板；
状态采集传感模块设置于压板上，用于实时采集压板的位置状态。
本发明中，压板状态监测装置包括压板状态监测模块和压板，具体的该压板状态监测模块与变电站中的压板可以是一体安装，并且第一加密模块是设置在压板状态监测模上，该第一加密模块可以理解为是硬件加密芯片，或者是由硬件加密芯片设计成的加密电路，该第一加密模块可以实现数据存储、数据加/解密、通信双向身份认证、数据存取权限控制等。
本发明提供了一种智能压板，智能压板包括压板状态监测装置和至少一个压板；压板状态监测装置中的状态采集传感模块设于压板上，用于实时采集对应的压板在投/退时的位置状态并利用第一加密模块对位置状态进行加密，生成压板状态数据报文。
本发明的压板状态监测装置还包括通信模块，通过该通信模块实现与系统后台的无线通信连接，具体的采用微功率（Lora）无线技术实现的通信模块，利用Lora无线技术将加密后的数据转换成信号流广播出去。
本本发明读取存储于第一加密模块中的数据加密密钥；
基于数据加密密钥对位置状态进行加密编码处理，得到压板状态数据报文。
本发明的压板状态监测装置还包括第一通信模块50311和状态采集传感模块50313，其中状态采集传感装置5031由传感器和/或采集器组成，传感器设置在压板上，利用传感器来检测压板的投/退的位置的触发数据，从而获取到压板的位置状态，这里的位置状态实际上可以理解为就是压板的状态，采集器用于收集保护屏、智能柜、开关柜上多个压板的位置状态。
本发明通过传感器采集到位置状态后，由采集器进行采集，采集器通过通信总线或者并行接口与各传感器连接，依次采集每个传感器采集到的位置状态，在采集器采集完成各压板的位置状态后，基于并行接口上与压板连接的端口编号进行对应存储，以生成压板状态信息表。
本发明在实际应用中，压板是成片设计布局，因此，在一个区域中采用一个采集器同时采集该区域中的所有压板的投/退状态信息即可，例如：
导轨式压板传感器，其包括布置在导轨中，与相应压板对应的传感模块（譬如磁传感开关）和磁钢附件，磁钢附件设置在压板本体上；
智能压板/遥控压板，智能压板包含压板本体与智能检测部件，采用红外检测原理，通过对压板拉手的位置和角度进行检测，实现压板状态的检测；遥控压板原理类似，只是遥控压板可以遥控投退；
附件式压板，其与导轨式压板类似，只不过传感器不是放在导轨中，每组传感器和压板本体与别的相互独立。
本发明中，在获取到压板的位置状态后，通过第一加密模块50312的识别信息（例如，芯片ID）生成密钥请求，具体的将芯片ID添加至密钥请求的请求指令中，通过Lora无线技术将请求指令广播给汇聚层。
本发明在通过广播向汇聚层请求密钥时，控制第一加密模块50312基于压板的设备编号通过数据生成器产生随机数，然后根据随机数来构建出密钥请求，最后通过Lora无线技术将请求指令广播给汇聚层。
本发明中，在汇聚层中也设置有与第一加密模块相同的加密芯片，该加密芯片一般是由一个EEPROM加上外围逻辑电路组成，在请求发送至汇聚层后，汇聚层将请求转发给加密芯片，由加密芯片对请求进行解析，以得到随机数，利用随机数和加密芯片中的加密逻辑生成密钥，当然该密钥可以理解为是一个加密的逻辑规则，也可以是一个专有的电子钥匙。
本发明接收汇聚层502基于请求密钥中的随机数和第一加密模块的芯片ID生成的密钥；
基于密钥生成身份认证请求，并发送至汇聚层生成身份认证信息；
基于身份认证信息进行身份认证，并在认证通过后，通过第一加密模块利用密钥对位置状态进行加密编码，得到压板状态数据报文。
本发明在实际应用中，基于返回的密钥更新加密信息，利用加密信息对位置状态进行加密处理。
在本发明中，利用微功率无线方式将压板状态数据报文上报至汇聚层，包括：判断压板状态监测装置5031与汇聚层502之间是否满足预设的传输条件，其中传输条件包括首次接入、断电重启和信息确认超时中的至少一种；
若满足，通过数据加密密钥向汇聚层请求双向身份认证；
本发明在双向身份认证通过后，基于微功率无线方式将压板状态数据报文上报至汇聚层502。
本发明利用Lora无线技术将压板状态数据报文转换为无线信号流，具体基于预设的Lora物理帧结构中的上行和下行帧结构，分别提取压板状态数据报文中属于位置状态的密文字段，然后基于密文字段和压板的信息构建包头和包头对应的值，最后将包头、包头对应的值和密文字段依次串接，得到上行数据帧，最后广播发送至汇聚层。
本发明在实际应用中，利用Lora无线技术实现压板状态监测装置5031与汇聚节点5021之间的通信连接，其功耗远小于有线连接，并且有线连接对于场景比较苛刻，会影响现场的布线，成本也比较大，而无线方式不需要布线，成本相对较低，并且该种无线技术的功耗较小，在同等的功耗基础上，无线方式使用更久。
本发明压板状态监测装置5031与汇聚节点5021之间的采用无线通信，不需对汇聚各管理节点做限制，相比于有线来说，连接的汇聚节点的数量扩大了数十倍的数量，便于现场的监测布控。
本发明是基于压板状态监测装置5031中的第一加密模块50311对采集到的压板的位置状态，利用硬件加密的方式进行加密，得到压板状态数据报文，并发送至汇聚层，以实现加密的数据传输，保证了数据的安全，防止压板状态信息泄露。
图1为，本发明实施例中压板状态在线监测系统一个实施例，包括：
压板状态在线监测系统包括站控层设备501、汇聚层设备502和传感层设备503，其中站控层设备501与汇聚层设备502通过通信总线504和网线505连接，汇聚层设备502与传感层设备503之间为无线连接；
传感层设备503上设有至少一个智能压板，该智能压板包括压板状态监测装置5031和至少一个压板5032，通过压板状态监测装置5031采集至少一个压板5032的位置状态，并通过第一加密模块加密生成压板状态数据报文；
汇聚层设备502上设有至少一个汇聚节点5021，在汇聚节点5021上设有加密模块和通信模块，通信模块接收压板状态监测装置5031发送的压板状态数据报文，加密模块利用对应的密钥对压板状态数据报文进行解密，得到位置状态；将位置状态上报至站控层设备501。加密模块为安全芯片，在安全芯片上存储有认证密钥和数据解密密钥。
在本发明中，汇聚层设备502上报各压板的位置状态时，通过通信总线504和网线505上报至站控层设备501。其中，这里的压板可以是智能压板、轨道式压板和遥控压板中的一种。通信总线优选选择RS485，网线记为以太网。
在本发明中，如图4所示，智能压板包括压板状态监测装置5031和至少一个压板5032，压板状态监测装置5031设置在压板5032上，用于采集压板5032投/退时的位置变化信息，并对位置变化信息加密后发送至汇聚节点上。
在本发明中，如图3所示，压板状态监测装置5031包括：第一通信模块50311、第一加密模块50312和状态采集传感模块50313；第一加密模块50312设于状态采集传感模块50313上；压板状态监测装置5031中的状态采集传感模块50313设于压板5032上，用于实时采集对应的压板5032在投/退时的位置状态并利用第一加密模块50312对位置状态进行加密，生成压板状态数据报文。
本发明在实际应用中，第一加密模块50312，用于产生随机数，并基于随机数和芯片ID生成密钥，基于密钥对位置状态进行加密，生成压板状态数据报文；
压板状态监测装置5031中的第一加密模块50312可基于软件加密算法包实现，软件加密算法包内置于主控芯片，要求主控芯片支持密码算法运算，并具备一定的计算能力和存储空间，对主控芯片提出了更高的要求；同时加密算法采用的密钥以文件方式进行存储，易被复制，无法保证密钥的存储安全，另外，随机数采用软算法实现，无法保证真正的随机性。
第一通信模块50311，用于将压板状态数据报文发送至压板状态监控平台，这里的压板状态监控平台为站控层501和/或汇聚层设备502。
在本发明中，第一加密模块50312为设于状态采集传感模块50313上的安全芯片，在安全芯片上存储有认证密钥和数据加密密钥；
安全芯片在接收到位置状态时，产生随机数，并基于随机数和安全芯片的芯片ID生成密钥，基于密钥对位置状态进行加密，生成压板状态数据报文。
本发明的第一通信模块50311为微功率（Lora）无线通信单元，将压板状态数据报文与预设的扩展编码位流进行异或运算，生成发送信号流，并基于发送信号流向压板状态监测平台广播压板的状态。
如图2所示，状态采集传感模块50313包括至少一个采集器50313a和与采集器50313a通信连接的至少一个状态传感器50313b；其中，状态传感器50313b设于压板5032上。
在发明中，安全芯片可以设置在采集器50313a和状态传感器50313b中的一个上，具体的，当设于采集器50313a上时，采集器50313a获取到至少一个状态传感器50313b发送的位置状态，并将位置状态汇聚后利用安全芯片进行加密，生成压板状态数据报文。
若设于状态传感器50313b上，各压板5032上的状态传感器50313b在采集到位置状态后，利用安全芯片进行加密，生成压板状态密文，并将压板状态密文发送至采集器50313a上生成压板状态数据报文。
在本发明中，在站控层设备501上设有管理单元5011，管理单元5011与各汇聚节点5021之间采用总线通信方式和/或以太网通信方式进行数据传输。
本发明若采用以太网通信方式时，在汇聚层中还设有安全接入网关和正/反向隔离装置。各汇聚节点利用加密模块将解密得到的位置状态进行加密，并将加密后的位置状态经安全接入网关和正/反向隔离装置通过以太网上报至管理单元；或者，各汇聚节点将获取到的压板状态数据报文利用加密模块解密后转换为E文件，并将E文件经安全接入网关和正/反向隔离装置通过以太网上报至管理单元5011。
本发明若采用总线通信方式时，各汇聚节点将获取到的压板状态数据报文利用加密模块解密后通过RS485通信方式上报至管理单元5011。
在本发明中，管理单元5011可以是一个应用程序APP，也可以是一个硬件设备，当为应用程序APP时，在站控层501上设有通过网线505连接的监控主机和服务网关5012，管理单元（APP）安装于监控主机上，各汇聚节点5021与监控主机之间通过通信总线504连接，各汇聚节点5021与服务网关5012之前通过网线505连接；
监控主机基于位置状态确定对应的压板的状态，并显示；
汇聚节点5021基于以太网的加密传输协议，将位置状态转换为E文件，并通过网线505传输至服务网关5012。
进一步的，在监控主机上设有管理应用程序；
汇聚节点5021采用Lora无线通信方式获取压板状态监测装置5031发送的压板状态数据报文，并通过RS485通信方式上报至管理应用程序。
进一步的，在汇聚层设备502还设有设于汇聚节点5021与服务网关5012之间的安全接入网关5022和正/反向隔离装置5023；
汇聚节点5021将E文件通过安全接入网关5022发送至正/反向隔离装置5023；
正/反向隔离装置5023基于预设的正/反向隔离传输协议对E文件进行处理后传输至服务网关5012。
本发明在实际应用中，对于压板状态监测装置与汇聚节点之间的采用无线连接方式练级进行信息传输时，各模块或单元应符合以下要求：
a) 压板状态监测装置应采用微功率无线方式与汇聚节点通信，数据传输及组网方式满足Q/GDW 12020要求；
b) 汇聚节点通过以太网方式接入站控层时，应利用内嵌安全加密芯片对数据进行安全加密处理；
c) 汇聚节点通过以太网方式与站控层数据交互应采用E文件形式；
d) 汇聚节点通过RS-485连接方式与站控层数据交互应采用DL/T 667 103 协议；
e) 管理单元通过以太网方式与站控层数据交互应满足 DL/T 860 通信报文规范的要求；
f) 监测信息通过以太网接入生产控制安全接入区时应通过安全接入网关、正/反向隔离装置等设备；
g) 压板状态监测装置与汇聚节点进行数据传输时，当压板状态监测装置首次接入、断电重启或信息确认超时后应进行身份认证，数据传输应采用对称加密算法保护数据的机密性，相关安全防护数据格式基于Q/GDW 12020 扩展。
本发明通过在压板状态监测模块和汇聚节点上设置加密单元，基于加密单元对采集到的压板的位置状态进行加密，得到压板状态数据报文，并发送至汇聚节点，汇聚节点利用加密单元进行解密后，将位置状态上报至压板状态监控平台并显示；实现了基于硬件加密技术，可保证无线通信数据安全，不宜泄漏；同时采用Lora无线通信方式，通信距离更远。
如图5所示，本发明提供一种压板状态在线监测方法，方法基于压板状态在线监测系统进行在线检测，压板状态在线监测系统包括：传感层设备、汇聚层设备以及站控层设备，包括：
步骤101，通过传感层设备上设置的压板状态监测装置采集智能压板上压板的位置状态，并通过压板状态监测装置的第一加密模块对位置状态进行加密处理，生成压板状态数据报文并发送至汇聚层设备；
步骤102，通过汇聚层设备上设置的至少一个汇聚节点的通信模块接收压板状态数据报文，通过汇聚节点的加密模块对压板状态数据报文进行解密，获取位置状态，并将位置状态发送至站控层设备；
步骤103，通过站控层设备设置的管理单元接收汇聚节点发送的位置状态。管理单元将位置状态与预设标准位置状态进行对比，基于对比结果进行预警。
优选地，并通过压板状态监测装置的第一加密模块对位置状态进行加密处理，生成压板状态数据报文包括：
通过第一加密模块用于在获取位置状态后，生成随机数；
基于随机数和第一加密模块的标识生成数据加密密钥；
基于数据加密密钥对位置状态进行加密，生成压板状态数据报文。
优选地，通过压板状态监测装置的第一加密模块对位置状态进行加密处理，生成压板状态数据报文并发送至汇聚层设备，包括：
判断压板状态监测装置与汇聚层设备之间是否满足预设的传输条件，当压板状态监测装置与汇聚层设备之间满足预设的传输条件时，通过第一加密模块的数据加密密钥向汇聚层请求双向身份认证；
当双向身份认证通过后，将压板状态数据报文发送至汇聚层设备。
优选地，方法还包括：
通过管理单元实时获取压板状态监测装置的当前工作电压和通信状态；
分别将当前工作电压和通信状态与对应的标准参数进行对比，获取对比结果；
基于对比结果判断是否对压板状态监测装置进行预警。
如图6所示，本发明提供了一种压板状态在线监测方法，应用于压板状态在线监测系统，压板状态在线监测方法包括：
（1）压板状态监测装置获取压板在投/退时触点的位置状态，通过第一加密模块对位置状态进行加密处理，得到压板状态数据报文，并通过无线传输方式发送至汇聚节点；
（2）汇聚节点对压板状态数据报文进行解密，提取其中的位置状态，利用预设的白名单对位置状态进行过滤，并对过滤后的位置状态进行汇聚后通过有线通信方式上报至管理单元。
（3）管理单元将接收的任一压板位置状态与标准预设状态进行比对，与不一致时告警。
（4）压板状态在线监测方法还包括：通过管理单元实时获取压板状态监测装置的当前工作电压和通信状态；将当前工作电压和通信状态分别与对应的标准参数进行比对；基于比对的结果进行告警。
如图7所示，本发明提供一种压板状态监测方法，方法基于压板状态检测装置进行在线检测，压板状态检测装置包括状态采集传感模块，以及设置于状态采集传感模块上的第一加密模块和第一通信模块；
步骤201：通过状态采集传感模块实时采集压板的位置状态；
步骤202：将位置状态发送至第一加密模块；
步骤203：第一加密模块用于在获取位置状态后，生成随机数，并基于随机数和第一加密模块的标识生成数据加密密钥，基于数据加密密钥对位置状态进行加密，生成压板状态数据报文，将压板状态数据报文发送至第一通信模块；
步骤204：第一通信模块用于通过无线通信方式上报压板状态数据报文。
本发明提供了一种压板状态采集方法，应用于压板状态监测装置，在压板状态监测装置上设有第一加密模块，压板状态采集方法包括：
（1）获取压板在投/退时触点的位置状态；
（2）通过第一加密模块对位置状态进行加密处理，读取存储于第一加密模块中的数据加密密钥，基于数据加密密钥对位置状态进行加密编码处理，得到压板状态数据报文；
（3）判断压板状态监测装置与汇聚层之间是否满足预设的传输条件，其中传输条件包括首次接入、断电重启和信息确认超时中的至少一种；若满足，通过数据加密密钥向汇聚层请求双向身份认证；在双向身份认证通过后，基于微功率无线方式将压板状态数据报文上报至汇聚层。
如图8所示，本发明提供一种电子设备，其特征在于，电子设备包括：存储器和至少一个处理器，存储器中存储有指令，存储器和至少一个处理器通过线路互连；
至少一个处理器调用存储器中的指令，以使得电子设备执行如上述任一项的压板状态在线监测方法的各个步骤，或者实现如压板状态监测方法的各个步骤。
图8是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图，该电子设备1000可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器（centralprocessing units，CPU）1010（例如，一个或一个以上处理器）和存储器1020，一个或一个以上存储应用程序1033或数据1032的存储介质1030（例如一个或一个以上海量存储设备）。其中，存储器1020和存储介质1030可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质1030的程序可以包括一个或一个以上模块（图示没标出），每个模块可以包括对电子设备1000中的一系列指令操作。更进一步地，处理器1010可以设置为与存储介质1030通信，在电子设备1000上执行存储介质1030中的一系列指令操作，以实现上述压板状态采集方法的步骤或者实现上述压板状态在线监测方法的步骤。
电子设备1000还可以包括一个或一个以上电源1040，一个或一个以上有线或无线网络接口1050，一个或一个以上输入输出接口1060，和/或，一个或一个以上操作系统1031，例如Windows Serve，Mac OS X，Unix，Linux，FreeBSD等等。本领域技术人员可以理解，图8示出的电子设备结构并不构成对本发明提供的计算机设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
本发明提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，计算机程序被处理器执行时实现上述任一项的压板状态在线监测方法的各个步骤，或者实现上述的压板状态监测方法的各个步骤。
本发明提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以为非易失性计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质也可以为易失性计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有指令，当指令在计算机上运行时，使得计算机执行压板状态采集方法的步骤或者压板状态在线监测方法的步骤。
本发明将推动硬压板运行管理模式的转变，实现硬压板巡视业务由定期人工巡视转向自动化在线巡视，解决硬压板状态无法实时监视的问题，实现对硬压板操作的数字化管理，可有效提升二次设备的防误水平，保证继电保护可靠动作，为电网的安稳定运行提供有力保障。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。本发明实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个//该[装置、组件等]”都被开放地解释为装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (24)

1.一种压板状态在线监测系统，所述系统包括：传感层设备、汇聚层设备和站控层设备；
所述传感层设备上设置压板状态监测装置，所述压板状态监测装置采集智能压板上压板的位置状态，并将所述位置状态进行加密处理，生成压板状态数据报文并发送至所述汇聚层设备；
所述汇聚层设备上设置至少一个汇聚节点，所述汇聚节点上设有加密模块和通信模块，所述通信模块用于接收所述压板状态数据报文，所述加密模块用于对所述压板状态数据报文进行解密，获取所述位置状态，并将所述位置状态发送至所述站控层设备；
所述站控层设备设置有管理单元，通过所述管理单元接收所述汇聚节点发送的所述位置状态；所述管理单元将所述位置状态与预设标准位置状态进行对比，基于对比结果进行预警。
2.根据权利要求1所述的系统，包括：所述管理单元与所述汇聚节点通过总线通信方式或以太网通信方式进行数据传输。
3.根据权利要求2所述的系统，包括：当所述管理单元与所述汇聚节点通过以太网通信方式进行数据传输时，所述汇聚节点设置安全接入网关和正/反向隔离装置，所述汇聚节点通过加密模块将获取的所述位置状态转换为E文件，并将所述E文件经由安全接入网关和正/反向隔离装置通过以太网上报至所述管理单元。
4.根据权利要求2所述的系统，包括：当所述管理单元与所述汇聚节点通过总线通信方式进行数据传输时，所述汇聚节点通过加密模块将获取的所述位置状态通过RS485通信方式上报至所述管理单元。
5.根据权利要求1所述的系统，包括：所述压板状态监测装置包括：状态采集传感模块，以及设置于所述状态采集传感模块上的第一加密模块和第一通信模块；
所述状态采集传感模块用于实时采集压板的位置状态，将所述位置状态发送至所述第一加密模块；
所述第一加密模块用于在获取位置状态后，生成随机数，并基于所述随机数和所述第一加密模块的标识生成数据加密密钥，基于所述数据加密密钥对位置状态进行加密，生成压板状态数据报文，将所述压板状态数据报文发送至所述第一通信模块；
所述第一通信模块用于通过无线通信方式上报压板状态数据报文。
6.根据权利要求5所述的系统，所述第一通信模块的通信方式为微功率无线通信。
7.根据权利要求5所述的系统，所述第一加密模块为设置在所述状态采集传感模块上的安全芯片。
8.根据权利要求7所述的系统，所述状态采集传感模块包括至少一个采集器和与所述采集器进行通信连接的至少一个状态传感器；其中，所述状态传感器设置于所述压板上。
9.根据权利要求8所述的系统，所述安全芯片设置于所述采集器上，所述采集器获取至少一个状态传感器发送的位置状态，并将所述位置状态汇聚后利用所述安全芯片进行加密，生成压板状态数据报文。
10.根据权利要求8所述的系统，所述安全芯片设置于所述传感器上，各压板上的所述传感器采集到位置状态后，利用所述安全芯片进行加密，生成压板状态密文，并将所述压板状态密文发送至所述采集器上生成压板状态数据报文。
11.根据权利要求5所述的系统，所述智能压板包括至少一个压板；
所述状态采集传感模块设置于压板上，用于实时采集压板在投/退时的位置状态并利用第一加密模块对所述位置状态进行加密，生成压板状态数据报文。
12.根据权利要求5所述的系统，所述压板状态监测装置用于将所述位置状态进行加密处理，生成压板状态数据报文并发送至所述汇聚层设备，还用于：
判断所述压板状态监测装置与所述汇聚层设备之间是否满足预设的传输条件，当所述压板状态监测装置与所述汇聚层设备之间满足预设的传输条件时，通过所述第一加密模块的数据加密密钥向所述汇聚层请求双向身份认证；
当所述双向身份认证通过后，将所述压板状态数据报文发送至所述汇聚层设备。
13.根据权利要求12所述的系统，所述压板状态监测装置与所述汇聚节点通过握手通信，获取数据加密密钥；或者
所述压板状态监测装置获取到各压板的位置状态后，基于所述第一加密模块的标识和随机数生成密钥请求指令，将所述密钥请求指令发送至所述汇聚节点请求数据加密密钥；所述汇聚节点在获取所述密钥请求指令后基于密钥生成算法计算数据加密密钥。
14.根据权利要求5所述的系统，所述压板状态监测装置用于将所述位置状态进行加密处理，生成压板状态数据报文并发送至所述汇聚层设备，还用于：
所述压板状态监测装置基于预设的物理帧结构中的上行和下行帧结构，分别提取压板状态数据报文中属于位置状态的密文字段，基于密文字段和压板的信息构建包头和包头对应的值，将包头、包头对应的值和密文字段依次串接，获取上行数据帧，将所述上行数据帧广播发送至汇聚层。
15.根据权利要求5所述的系统，所述管理单元还用于：
实时获取所述压板状态监测装置的当前工作电压和通信状态；
分别将所述当前工作电压和所述通信状态与对应的标准参数进行对比，获取对比结果；
基于所述对比结果判断是否对所述压板状态监测装置进行预警。
16.一种压板状态监测装置，所述装置包括：状态采集传感模块，以及设置于所述状态采集传感模块上的第一加密模块和第一通信模块；
所述状态采集传感模块用于实时采集压板的位置状态，将所述位置状态发送至所述第一加密模块；所述状态采集传感模块包括至少一个采集器，以及与所述采集器相连接的至少一个状态传感器；其中，状态传感器设置于压板上；
所述第一加密模块用于在获取位置状态后，生成随机数，并基于所述随机数和所述第一加密模块的标识生成数据加密密钥，基于所述数据加密密钥对位置状态进行加密，生成压板状态数据报文，将所述压板状态数据报文发送至所述第一通信模块；
所述第一通信模块用于通过无线通信方式上报压板状态数据报文。
17.根据权利要求16所述的装置，所述装置还包括智能压板，所述智能压板包括至少一个压板；
所述状态采集传感模块设置于压板上，用于实时采集压板的位置状态。
18.一种压板状态在线监测方法，所述方法基于压板状态在线监测系统进行在线监测，所述压板状态在线监测系统包括：传感层设备、汇聚层设备以及站控层设备；所述方法包括：
通过传感层设备上设置的压板状态监测装置采集智能压板上压板的位置状态，并通过压板状态监测装置的第一加密模块对所述位置状态进行加密处理，生成压板状态数据报文并发送至汇聚层设备；
通过所述汇聚层设备上设置的至少一个汇聚节点的通信模块接收所述压板状态数据报文，通过汇聚节点的加密模块对所述压板状态数据报文进行解密，获取所述位置状态，并将所述位置状态发送至所述站控层设备；
通过所述站控层设备设置的管理单元接收所述汇聚节点发送的所述位置状态；
通过所述管理单元将所述位置状态与预设标准位置状态进行对比，基于对比结果进行预警。
19.根据权利要求18所述的方法，所述通过压板状态监测装置的第一加密模块对所述位置状态进行加密处理，生成压板状态数据报文包括：
通过所述第一加密模块在获取位置状态后，生成随机数；
基于所述随机数和所述第一加密模块的标识生成数据加密密钥；
基于所述数据加密密钥对位置状态进行加密，生成压板状态数据报文。
20.根据权利要求18所述的方法，所述通过压板状态监测装置的第一加密模块对所述位置状态进行加密处理，生成压板状态数据报文并发送至汇聚层设备，包括：
判断所述压板状态监测装置与所述汇聚层设备之间是否满足预设的传输条件，当所述压板状态监测装置与所述汇聚层设备之间满足预设的传输条件时，通过所述第一加密模块的数据加密密钥向所述汇聚层请求双向身份认证；
当所述双向身份认证通过后，将所述压板状态数据报文发送至所述汇聚层设备。
21.根据权利要求18所述的方法，包括：
通过所述管理单元实时获取所述压板状态监测装置的当前工作电压和通信状态；
分别将所述当前工作电压和所述通信状态与对应的标准参数进行对比，获取对比结果；
基于所述对比结果判断是否对所述压板状态监测装置进行预警。
22.一种压板状态监测方法，所述方法基于压板状态检测装置进行监测，所述压板状态检测装置包括：状态采集传感模块，以及设置于所述状态采集传感模块上的第一加密模块和第一通信模块；所述方法包括：
通过所述状态采集传感模块实时采集压板的位置状态；
将所述位置状态发送至所述第一加密模块；
所述第一加密模块用于在获取位置状态后，生成随机数，并基于所述随机数和所述第一加密模块的标识生成数据加密密钥，基于所述数据加密密钥对位置状态进行加密，生成压板状态数据报文，将所述压板状态数据报文发送至所述第一通信模块；
所述第一通信模块用于通过无线通信方式上报压板状态数据报文。
23.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令，所述存储器和所述至少一个处理器通过线路互连；
所述至少一个处理器调用所述存储器中的所述指令，以使得所述电子设备执行如权利要求18-21中任一项所述的压板状态在线监测方法的各个步骤，或者实现如权利要求22所述的压板状态监测方法的各个步骤。
24.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求18-21中任一项所述的压板状态在线监测方法的各个步骤，或者实现如权利要求22所述的压板状态监测方法的各个步骤。
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