雙芯電能表數據交換有效性確定方法及系統及雙芯電能表與流程
2023-05-14 20:26:32
本發明涉及電能表技術領域，特別涉及雙芯電能表數據交換有效性確定方法及系統及雙芯電能表。
背景技術：
目前，我國電能表為一體式設計，即法制計量部分和非法制計量部分不做獨立工作要求。這種電能表對軟體和硬體要求比較固化，一旦出現硬體或軟體故障，只能採取更換整表的方式來保障電力計量工作順利進行。且出於防止篡改電能表程序的安全考慮，不允許電能表軟體在線升級。而在未來充滿競爭的電力市場中，不同售電主體出於追求利益最大化的考慮，制定的多費率電價日時段劃分策略更具針對性、多樣性和實時性。但這對現有技術的一體式設計的電能表提出了嚴峻的挑戰。如何在保障計量準確性及可靠性的同時又能實現計量計費方式的更新或優化，是當前急需解決的問題。同時隨著用戶體驗觀念的逐步滲透，對電能表的功能需求也越來越多，而目前若想擴展升級功能，只能採取安裝新表的方式來實現，不僅造成資源的浪費，而且還增加了人力物力成本。
然而IR46標準要求電能表電子設備與組件計量功能與其他管理功能相互獨立，管理部分軟體在線升級不影響法制計量部分的準確性和穩定性。基於IR46標準的電能表要求法制計量部分和管理部分開，即計量芯和管理芯，並且法制計量部分可以獨立工作。計量芯保存計量電量，管理芯保存計費電量，計費電量來自計量電量，兩者要求獨立保存，實時同步，不允許存在差值。
目前我國的電能表採用內嵌ESAM模塊實現電能表與客戶機之間的數據交換，這僅能解決客戶機與電能表間的數據安全問題。而「雙芯」電能表包括法制計量部分與管理部分，現有技術無法解決「雙芯」電能表法制計量部分與管理部分之間數據交換的安全性。
技術實現要素：
為了克服上述問題，本發明提供一種雙芯電能表數據交換有效性確定方法，該方法能有效解決法制計量部分與管理部分之間數據交互的安全性，特別是修改法制計量部分內數據的安全性。
為達上述優點，本發明提供一種雙芯電能表數據交換有效性確定方法，所述雙芯電能表包括管理部分和法制計量部分，所述方法包括：法制計量部分收到客戶機或上位機經管理部分發送的通信請求後生成隨機數R，並將該隨機數R經管理部分發送至客戶機或上位機；法制計量部分獲取客戶機或上位機發出的目標數據T和校驗數據C1，法制計量部分利用預存的秘鑰A按照預存的加密算法對隨機數據R加密得到臨時秘鑰B，法制計量部分利用臨時秘鑰B按預存的加密算法對目標數據T運算得到校驗數據C2；法制計量部分比對生成的校驗數據C2與收到的校驗數據C1是否一致，是則目標數據有效；否則目標數據無效。
在本發明的雙芯電能表數據交換有效性確定方法的一個實施例中，所述校驗數據C1為所述客戶機或上位機利用預存的秘鑰A按照預存的加密算法對接收的隨機數R加密得到臨時秘鑰B，再利用臨時秘鑰B按照預存的加密算法對目標數據T加密得到校驗數據C1。
在本發明的雙芯電能表數據交換有效性確定方法的一個實施例中，在所述法制計量部分收到客戶機或上位機經管理部分發送的通信請求之前，進一步包括：所述法制計量部分在所述雙芯電能表掛網前通過專用接口接收並存儲密鑰A和加密算法。
在本發明的雙芯電能表數據交換有效性確定方法的一個實施例中，所述方法在所述的法制計量部分比對生成的校驗數據C2與收到的校驗數據C1是否一致，是則目標數據有效；否則目標數據無效，之後還包括：所述隨機數R失效。
在本發明的雙芯電能表數據交換有效性確定方法的一個實施例中，所述校驗數據C1在所述目標數據D的頭部或尾部。
在本發明的雙芯電能表數據交換有效性確定方法的一個實施例中，所述加密算法是DES、3DES、RC2和RC4、RSA、DSA、IDEA、AES、BLOWFISH、Deffie-Hellman、ECC、MD5、SM系列國產算法中的一種。
在本發明的雙芯電能表數據交換有效性確定方法的一個實施例中，所述目標數據T是修改或讀取所述法制計量部分的計量數據或參數的指令。
在本發明的雙芯電能表數據交換有效性確定方法的一個實施例中，所述法制計量部分包括計量晶片、計量MCU，RS485接口、電池、時鐘晶片及存儲器，所述計量晶片與所述計量MCU電連接,所述管理部分包括管理MCU，所述計量MCU通過標準接口與所述管理MCU電連接。
本發明還提供一種雙芯電能表，其特徵在於，所述雙芯電能表包括：法制計量部分，用於在收到客戶機或上位機經管理部分發送的通信請求後生成隨機數R，接收目標數據T和校驗數據C1，利用預存的秘鑰A按照預存的加密算法對隨機數據R加密得到臨時秘鑰B，利用臨時秘鑰B按預存的加密算法對目標數據T運算得到校驗數據C2；比對生成的校驗數據C2與收到的校驗數據C1是否一致，是則目標數據有效；否則目標數據無效；管理部分，用於接收客戶機或上位機的通信請求，並將通信請求發送至法制計量部分，用於接收法制計量部分的隨機數R，並將隨機數R發送至客戶機或上位機，用於接收客戶機或上位機的目標數據T和校驗數據C1，並將目標數據T和校驗數據C1發送至法制計量部分。
本發明還提供一種雙芯電能表數據交換有效性確定系統，包括：雙芯電能表和客戶機，或雙芯電能表和上位機，所述雙芯電能表包括：法制計量部分，用於在收到客戶機或上位機經管理部分發送的通信請求後生成隨機數R，接收目標數據T和校驗數據C1，利用預存的秘鑰A按照預存的加密算法對隨機數據R加密得到臨時秘鑰B，利用臨時秘鑰B按預存的加密算法對目標數據T運算得到校驗數據C2；比對生成的校驗數據C2與收到的校驗數據C1是否一致，是則目標數據有效；否則目標數據無效；管理部分，用於接收客戶機或上位機的通信請求，並將通信請求發送至法制計量部分，用於接收法制計量部分的隨機數R，並將隨機數R發送至客戶機或上位機，用於接收客戶機或上位機的目標數據T和校驗數據C1，並將目標數據T和校驗數據C1發送至法制計量部分；所述客戶機或上位機，用於利用預存的秘鑰A按照預存的加密算法對接收的隨機數R加密得到臨時秘鑰B，利用臨時秘鑰B按照預存的加密算法對目標數據T加密得到校驗數據C1，將目標數據T和校驗數據C1經管理部分發送至法制計量部分。
在本發明中，法制計量部分比對生成的校驗數據C2與收到的校驗數據C是否一致，是則目標數據有效；否則目標數據無效。有效解決了法制計量部分與管理部分之間數據交互的安全性，特別是修改法制計量部分內數據的安全性。
附圖說明
圖1是本發明的電能表的原理圖。
圖2是本發明第一實施例雙芯電能表數據交換有效性確定方法的流程圖。
圖3是本發明第一實施例雙芯電能表數據交換有效性確定系統的結構圖。
具體實施方式
為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出具體實施方式、結構、特徵及其功效，詳細說明如後。
請參閱圖1本發明的雙芯電能表數據交換有效性確定方法的電能表包括法制計量部分和管理部分。
法制計量部分包括計量晶片、計量MCU，RS485接口、電池、時鐘晶片及存儲器。計量晶片通過SPI線與計量MCU電連接。電能表通過RS485接口和電池與計量MCU電連接。時鐘晶片和存儲器與計量MCU電連接。管理部分包括管理MCU，計量MCU通過標準接口與管理MCU電連接。電能表通過RS485線與所述的PC機電連接。
通過法制部RS485串口獲取法制電量數據，通過管理芯RS485串口、紅外、載波等方式獲取管理部分電量數據，然後對不同通道獲取的兩個電量數據進行比對。
圖2是本發明第一實施例雙芯電能表數據交換有效性確定方法的流程圖。圖3是本發明第一實施例雙芯電能表數據交換有效性確定系統的結構圖。請參見圖2、3，本實施例的雙芯電能表數據交換有效性確定方法，包括以下步驟：
S1、在客戶機或上位機、法制計量部分內存儲密鑰A和加密算法；進一步包括法制計量部分在電能表在掛網前通過專用接口接收並存儲密鑰A和加密算法；
S2、客戶機或上位機經管理部分向法制計量部分發送通信請求；
S3、法制計量部分獲取通信請求後生成一隨機數R，並將該隨機數R經管理部分發送至客戶機或上位機；
S4、客戶機或上位機利用秘鑰A按照加密算法對隨機數據加密得到臨時秘鑰B，客戶機或上位機利用臨時秘鑰B按照加密算法對目標數據T加密得到校驗數據C；
S5、客戶機或上位機經管理部分將包括目標數據T和校驗數據C的校驗消息發送給法制計量部分；進一步的校驗消息中校驗數據C在目標數據D的頭部或尾部。
S6、法制計量部分獲取校驗消息，法制計量部分利用秘鑰A按照加密算法對隨機數據R加密得到臨時秘鑰B，法制計量部分利用臨時秘鑰B按加密算法對目標數據T運算得到校驗數據C；
S7、法制計量部分比對生成的校驗數據C2與收到的校驗數據C是否一致，是則目標數據有效；否則目標數據無效；
S8、隨機數失效。
加密算法可以選擇DES、3DES、RC2和RC4、RSA、DSA、IDEA、AES、BLOWFISH、Deffie-Hellman、ECC、MD5、SM系列國產算法等等。這些算法都對數據加密都屬於現有技術。
作為優選加密算法為AES128(Advanced Encryption Standard 128bits)或ECC192(橢圓加密算法192bits)。
目標數據T是修改或讀取法制計量部分計量數據或法制計量部分參數的指令。
請參見圖3，本實施例的雙芯電能表，包括：法制計量部分11和管理部分12。
法制計量部分11，用於在收到客戶機或上位機經管理部分發送的通信請求後生成一隨機數R，接收目標數據T和校驗數據C1，利用預存的秘鑰A按照預存的加密算法對隨機數據R加密得到臨時秘鑰B，利用臨時秘鑰B按預存的加密算法對目標數據T運算得到校驗數據C2；比對生成的校驗數據C2與收到的校驗數據C1是否一致，是則目標數據有效；否則目標數據無效。
管理部分12，用於接收客戶機或上位機的通信請求，並將通信請求發送至法制計量部分，用於接收法制計量部分的隨機數R，並將隨機數R發送至客戶機或上位機，用於接收客戶機或上位機的目標數據T和校驗數據C1，並將目標數據T和校驗數據C1發送至法制計量部分。
本實施例的雙芯電能表數據交換有效性確定系統，包括：雙芯電能表10和客戶機或上位機20，所述雙芯電能表包括：法制計量部分11和管理部分12。
法制計量部分11，用於在收到客戶機或上位機經管理部分發送的通信請求後生成一隨機數R，接收目標數據T和校驗數據C1，利用預存的秘鑰A按照預存的加密算法對隨機數據R加密得到臨時秘鑰B，利用臨時秘鑰B按預存的加密算法對目標數據T運算得到校驗數據C2；比對生成的校驗數據C2與收到的校驗數據C1是否一致，是則目標數據有效；否則目標數據無效；
管理部分12，用於接收客戶機或上位機的通信請求，並將通信請求發送至法制計量部分，用於接收法制計量部分的隨機數R，並將隨機數R發送至客戶機或上位機，用於接收客戶機或上位機的目標數據T和校驗數據C1，並將目標數據T和校驗數據C1發送至法制計量部分；
所述客戶機或上位機20，用於利用預存的秘鑰A按照預存的加密算法對接收的隨機數R加密得到臨時秘鑰B，利用臨時秘鑰B按照預存的加密算法對目標數據T加密得到校驗數據C1，將目標數據T和校驗數據C1經管理部分發送至法制計量部分。
綜上，本發明至少具有以下的優點:
在本發明中，法制計量部分比對生成的校驗數據C2與收到的校驗數據C1是否一致，是則目標數據有效；否則目標數據無效。有效解決了法制計量部分與管理部分之間數據交互的安全性，特別是修改法制計量部分內數據的安全性。
以上，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化和修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。