CN217508958U - 一种具有数据加密功能的物联网膜式燃气表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有数据加密功能的物联网膜式燃气表，其包括：数据加密单元、超低功耗微处理器、无线通信单元、机电转换单元、电机阀控制单元、电源管理单元、人‑机接口、IC卡通信接口和膜式燃气表基表；所述超低功耗微处理器分别无线通信单元、人‑机接口、IC卡通信接口和数据加密单元双向连通，所述机电转换单元感受基表脉冲齿轮角度变化，并将角度变化结果反馈给超低功耗微处理器；所述电机阀控制单元接受超低功耗微处理器的控制，继而控制基表内置的电机阀。本实用新型通过数据加密单元将用户的敏感数据进行加密，然后通过无线通信单元与后台服务器进行数据交互，保障了无线通信过程中的数据安全。

Description

一种具有数据加密功能的物联网膜式燃气表

技术领域

本实用新型属于燃气表技术领域，尤其涉及一种具有数据加密功能的物联网膜式燃气表。

背景技术

随着物联网技术的飞速发展，燃气表针对入户抄表难、用户信息实时掌握难、供销差数据统计难等问题，不断发展基于蓝牙、ZigBee、LoRa和GPRS无线通信技术的无线远传智能燃气表，并大量应用。随着5G通信技术的高歌猛进，基于NB-IoT的物联网燃气表逐步进入千家万户，物联网燃气表的部署规模在逐步扩大，网络安全问题也进一步得到重视。《网络安全法》要求对水、电、气、热等涉及国家民生行业进行重点安全保护，防止数据泄露和网络设备破坏。由于燃气行业的特殊性，波及到地理信息、管网分布信息、人口信息、国有资产信息等多种敏感数据源，因此对涉及数据采集、数据分析、数据转化和业务数据在内的智慧燃气的安全和隐私保护力度显得尤为重要。

公开号为CN210271203U的专利公开了一种具有现场稽查功能的物联网膜式燃气表，型通过IC卡接口、红外通信方式或蓝牙通信方式等，可准确得到用户的用气状况、安全情况等信息，以此提高稽查效果，提升燃气用气安全，减少燃气事故的发生。其数据是直接向外发送，没有涉及数据的加密保护，不利于智慧燃气的安全和隐私保护。

发明内容

鉴于此，本实用新型为了解决以上现有技术的问题，提出一种具备数据加密功能的智能燃气表，提升智慧燃气管理过程中的安全和隐私保护等级。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种具有数据加密功能的物联网膜式燃气表，包括超低功耗微处理器、电机阀控制单元、膜式燃气表基表、机电转换单元、无线通信单元和电源管理单元，所述膜式燃气表基表分别和电机阀控制单元的输出端、机电转换单元的输入端连接，超低功耗微处理器分别与电机阀控制单元的输入端、机电转换单元的输出端和无线通信单元连接，电源管理单元为各模块提供电源，其特征在于：还包括数据加密单元，所述数据加密单元与超低功耗微处理器双向连通，数据加密单元将数据加密并进行存储，超低功耗微处理器访问加密数据，通过无线通信单元向外发送。

进一步地，还包括IC卡通信接口，所述IC卡通信接口与超低功耗微处理器的数据接口连接，实现加密数据向外发送。

进一步地，所述数据加密单元处理的数据包括用户信息数据、钱包数据、阶梯气价数据、秘钥文件、用户记录数据、故障记录数据。

进一步地，所述数据加密单元采用CIU98数据加密芯片，通过7816接口与超低功耗微处理器相连接，该通讯接口符合ISO/IEC 7816-3T＝0协议，超低功耗微处理器通过该接口可与数据加密单元进行明文模式和加密校验模式数据交互。

进一步地，所述膜式燃气表基表还内置计数轮，膜式燃气表基表通气工作时，带动计数轮旋转，从而使得脉冲轮的角度改变，通过机电转换单元，输出计量脉冲信号到超低功耗微处理器进行计数。

进一步地，所述机电转换单元采用霍尔传感器。

本实用新型的优点及有益效果如下：

本实用新型一种具有数据加密功能的物联网膜式燃气表，从智能燃气表的安全需求出发，聚焦于业务数据的安全性，从身份认证、通信加密、安全存储和固件防护等方面着手，通过硬件安全单元保证业务数据的安全，智能燃气表与燃气表公司业务平台之间的交互信息为通过密文传输，网络安全等级更高。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例。

如图1所示，描述了一种具有数据加密功能的物联网膜式燃气表的结构，包括：超低功耗微处理器1、数据加密单元8、无线通信单元6、机电转换单元4、电机阀控制单元2、电源管理单元7、人-机接口5、IC卡通信接口9和膜式燃气表基表3；所述超低功耗微处理器1分别无线通信单元6、数据加密单元8及人-机接口5、IC卡通信接口9双向连通；所述超低功耗微处理器1还分别和电机阀控制单元2、机电转换单元4、电源管理单元7单向连接，所述膜式燃气表基表3分别和电机阀控制单元2的输出端、机电转换单元4的输入端相连接，所述数据加密单元8与超低功耗微处理器1双向连接，所述数据加密单元8可与超低功耗微处理器1进行数据通信，可将燃气表内部的需要加密数据传送至数据加密单元8进加密，然后通过无线传输单元将加密后的数据传输至服务器，同理，服务器下发数据到达燃气表终端后，超低功耗微处理器1将数据通过数据加密单元8进行解密后，并做出相对应的动作；所述机电转换单元4用于获取膜式燃气表基表3的脉冲齿轮角度变化，并将膜式燃气表基表3的脉冲齿轮角度变化结果转换成电信号反馈给超低功耗微处理器1；超低功耗微处理器1用于燃气表的计量、数据处理、存储、数据传输和显示，无线通信单元6用于燃气表与燃气管理系统建立数据交互通道，电源管理单元7用于给数据加密单元8、IC卡通信接口9、超低功耗微处理器1、无线通信单元6、机电转换单元4、电机阀控制单元2、人-机接口5提供辅助电源，人-机接口5用于显示燃气表的状态信息、计量数据和异常信息，所述电机阀控制单元2接收超低功耗微处理器1的控制信号，继而控制膜式燃气表基表3内置的电机阀。

所述数据加密单元8采用CIU98数据加密芯片，通过7816接口与超低功耗微处理器1相连接，该通讯接口符合ISO/IEC 7816-3T＝0协议，超低功耗微处理器1通过该接口可与数据加密单元8进行明文模式和加密校验模式数据交互。数据加密单元8将物联网膜式燃气表的用户信息数据、钱包数据、阶梯气价数据、秘钥文件、用户记录数据、故障记录等信息通过国密算法进行加密处理，加密算法为SM1、SM2、SM3、SM4中的一种算法。

基表内的部件主要有计量机芯、电机阀和传动部分等三部分。其中电机阀的作用是在电机阀控制单元的控制下，打开或切断用气通道。传动部分主要由中间轴、传动齿轮、脉冲齿轮等组成，其作用是将计量机芯的运动角度传递到基表外部的计数轮进行机械计数，或传递到脉冲齿轮，由机电转换单元感知后转换成脉冲信号，传送到微处理器进行计量。由于脉冲齿轮和机械计量用的字轮，采用了同一套传动机构，所以字轮末轮和脉冲齿轮的旋转速度是一致的。

所述机电转换单元4是以霍尔传感器为转换器件，将脉冲轮的旋转角度转换成脉冲信号。

所述无线通信单元3是膜式燃气与燃气管理系统之间的信息交互通道，采用LoRa扩频通信方式、GPRS通信方式、NB-IoT通信方式或其他无线通信方式中的一种。

所述人-机接口5是燃气表与用户之间进行信息交互的接口，采用LCD显示器、按键、蜂鸣器和发光管中的一种或者几种的组合。

所述超低功耗微处理器1采用STM8L或MSP430系列微处理器，无线通信单元5采用SX1278通信模块、M6312或BC28模组，机电转换单元4采用的霍尔传感器的型号为YS4915。

一种具有数据加密功能的物联网膜式燃气表中的数据加密单元，主要功能是将燃气表内部运行的用户信息、剩余金额、钱包数据、用户记录、累计气量等相关数据通过国密算法进行加密和解密操作，然后存储在加密芯片中。与燃气表终端进行数据交互过程都是通过密文进行交互，如无线远传单元6，当智能物联网燃气表需要与后台服务器进行数据交互时，超低功耗微处理器1先读取存储在数据加密单元8中的相关密文数据，然后通过无线通信单元6发送至服务器，服务器收到数据够根据秘钥进行解密，然后将相应数据通过国密算法进行加密，并发送至燃气表终端，无线通信单元6收到密文数据后，超低功耗微处理器1将密文数据发送至数据加密单元，然后进行解密处理，再相应服务器的操作，如控制阀门控制单元2进行开关阀动作，在整个数据传输链路中传输的数据都是经过国密算法加密处理后的数据，确保通信过程中的网络安全。

Claims (5)

1.一种具有数据加密功能的物联网膜式燃气表，包括超低功耗微处理器（1）、电机阀控制单元（2）、膜式燃气表基表（3）、机电转换单元（4）、无线通信单元（6）和电源管理单元（7），所述膜式燃气表基表（3）分别和电机阀控制单元（2）的输出端、机电转换单元（4）的输入端连接，超低功耗微处理器（1）分别与电机阀控制单元（2）的输入端、机电转换单元（4）的输出端和无线通信单元（6）连接，电源管理单元（7）为各模块提供电源，其特征在于：还包括数据加密单元（8），所述数据加密单元（8）与超低功耗微处理器（1）双向连通，数据加密单元（8）将数据加密并进行存储，超低功耗微处理器（1）访问加密数据，通过无线通信单元（6）向外发送。

2.根据权利要求1所述一种具有数据加密功能的物联网膜式燃气表，其特征在于：还包括IC卡通信接口（9），所述IC卡通信接口（9）与超低功耗微处理器（1）的数据接口连接，实现加密数据向外发送。

3.根据权利要求2所述一种具有数据加密功能的物联网膜式燃气表，其特征在于：所述数据加密单元（8）采用CIU98加密芯片。

4.根据权利要求3所述一种具有数据加密功能的物联网膜式燃气表，其特征在于：所述膜式燃气表基表（3）还内置计数轮。

5.根据权利要求4所述一种具有数据加密功能的物联网膜式燃气表，其特征在于：所述机电转换单元（4）采用霍尔传感器。

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