一種安全遠(yuǎn)程無(wú)線抄表計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及安全遠(yuǎn)程抄表計(jì)費(fèi)領(lǐng)域，具體涉及一種安全遠(yuǎn)程無(wú)線抄表計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)電網(wǎng)智能化建設(shè)進(jìn)程的加快以及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多中電能計(jì)量裝置和基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程抄表計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，但是一方面由于遠(yuǎn)程抄表計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集裝置和協(xié)調(diào)器數(shù)量的增加，采集上傳的數(shù)據(jù)不斷變得龐大，導(dǎo)致通信阻塞，數(shù)據(jù)丟失，大大影響了電能計(jì)費(fèi)的精確性、實(shí)時(shí)性和可靠性，另一方面，由于目前電能表，數(shù)據(jù)采集裝置和協(xié)調(diào)器的通信大多沒(méi)有考慮到數(shù)據(jù)傳輸安全，數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中容易被竊取，篡改，使得用戶，供電單位蒙受經(jīng)濟(jì)損失。
[0003]為了滿足電力系統(tǒng)服務(wù)的實(shí)際需要，設(shè)計(jì)基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的安全遠(yuǎn)程抄表計(jì)費(fèi)系統(tǒng)將有著十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供了一種智能遠(yuǎn)程無(wú)線抄表計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用如下技術(shù)方案:
[0006]—種安全遠(yuǎn)程無(wú)線抄表計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:至少一個(gè)智能電表(100)，至少一個(gè)數(shù)據(jù)采集器(200)，至少一個(gè)協(xié)調(diào)器(300)，管理系統(tǒng)(400)，其中:
[0007]所述智能電表(100)包含:主控制器模塊(101)，用于對(duì)智能電表各個(gè)模塊的控制；電源模塊(102)，用于為智能電表各模塊提供穩(wěn)定的工作電壓、工作電流;存儲(chǔ)模塊(103)，用于存儲(chǔ)智能電表采集到的用戶的用電信息、智能電表的工作參數(shù)及密鑰與加密算法匹配表;顯示模塊(104)，用于向用戶顯示智能電表的工作狀態(tài)以及用電量，電費(fèi)余額信息；按鍵模塊(105)，用于用戶與智能電表間的人機(jī)交互;故障檢測(cè)模塊(106)，用于檢測(cè)智能電表各個(gè)模塊的工作狀態(tài)；告警模塊(107)，用于智能電表出現(xiàn)異常情況時(shí)發(fā)出告警提示音；防盜模塊(108)，所述防盜模塊包含智能電表封裝檢測(cè)單元和智能電表箱開(kāi)啟檢測(cè)單元，當(dāng)判斷出電表封裝或表箱開(kāi)啟時(shí)通過(guò)告警單元發(fā)出告警;數(shù)據(jù)采集模塊(109)，用于采集包含電壓、電流、功率、頻率、功率因素、相位角以及消耗的電能數(shù)據(jù)的用電信息；加密模塊(110)，用于將待上傳的用電信息進(jìn)行加密;無(wú)線傳輸模塊(111)，用于將加密后的用電信息上傳到智能電表所屬的數(shù)據(jù)采集器以及從所屬的數(shù)據(jù)采集器接收信息；
[0008]所述數(shù)據(jù)采集器(200)包含:主控制器模塊(201)，用于對(duì)數(shù)據(jù)采集器(200)的各個(gè)模塊的控制;無(wú)線傳輸模塊(202)，用于接收智能電表發(fā)送的用電信息并上傳至協(xié)調(diào)器以及從協(xié)調(diào)器(300)接收信息并下發(fā)至智能電表(100);存儲(chǔ)模塊(203)，用于存儲(chǔ)用電信息、協(xié)調(diào)器(300)下發(fā)的信息及密鑰與加密算法匹配表;加密模塊(204)，用于對(duì)接收到的用電信息進(jìn)行加密；
[0009]所述協(xié)調(diào)器(300)包含:主控制器模塊(301)，用于對(duì)協(xié)調(diào)器(200)的各個(gè)模塊的控制;無(wú)線傳輸模塊(302)，用于接收數(shù)據(jù)采集器發(fā)送的用電信息并上傳至管理系統(tǒng)以及從管理系統(tǒng)接收信息并下發(fā)至數(shù)據(jù)采集器;存儲(chǔ)模塊(303)，用于存儲(chǔ)用電信息以及管理系統(tǒng)下發(fā)的信息；
[0010]所述管理系統(tǒng)(400)包含:主控制器模塊(401)，用于對(duì)管理系統(tǒng)(400)的各個(gè)模塊的控制;無(wú)線傳輸模塊(402)，用于接收協(xié)調(diào)器(300)發(fā)送的用電信息以及向協(xié)調(diào)器下發(fā)信息;解密模塊(403)，用于解密接收的加密信息;數(shù)據(jù)庫(kù)模塊(404)，用于存儲(chǔ)信息；監(jiān)控顯示模塊(405)，用于實(shí)時(shí)顯示所有智能電表(100)的信息；計(jì)費(fèi)模塊(406)，用于對(duì)智能電表(100)的用電量進(jìn)行計(jì)費(fèi);短消息模塊(407)，用于向用戶發(fā)送電費(fèi)信息相關(guān)的短消息；
[0011]所述協(xié)調(diào)器(300)啟動(dòng)后，創(chuàng)建具有獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，所述網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)是管理系統(tǒng)(400)配置的，所述數(shù)據(jù)采集器(200)獲取所述協(xié)調(diào)器(300)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，發(fā)送加入網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求命令，所述協(xié)調(diào)器(300)接收到加入網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求命令后發(fā)送加入網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)命令，數(shù)據(jù)采集器(200)接收到加入網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)命令后向協(xié)調(diào)器(300)返回確認(rèn)信息，協(xié)調(diào)器(300)接收到確認(rèn)信息后為數(shù)據(jù)采集器(200)分配唯一的網(wǎng)絡(luò)地址，并將所述網(wǎng)絡(luò)地址發(fā)送給數(shù)據(jù)采集器(200)以及將網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)與網(wǎng)絡(luò)地址發(fā)送給管理系統(tǒng)(400)，數(shù)據(jù)采集器(200)更新網(wǎng)絡(luò)地址以及網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，管理系統(tǒng)(400)將網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)與數(shù)據(jù)采集器(200)的網(wǎng)絡(luò)地址對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)模塊(404)中；
[0012]數(shù)據(jù)采集器(200)加入?yún)f(xié)調(diào)器(300)建立的網(wǎng)絡(luò)后，數(shù)據(jù)采集器(200)周期性廣播自身的網(wǎng)絡(luò)地址，智能電表(100)獲取并保存所述數(shù)據(jù)采集器(200)的網(wǎng)絡(luò)地址，并向數(shù)據(jù)采集器(200)發(fā)送包含智能電表(100)標(biāo)識(shí)信息的連接請(qǐng)求，數(shù)據(jù)采集器(200)保存智能電表(100)的標(biāo)識(shí)信息并向智能電表(100)返回連接成功響應(yīng)信息；智能電表(100)的主控制器模塊(101)從數(shù)據(jù)采集模塊(109)獲取采集的用電信息，將用電信息發(fā)送至加密模塊(I 1)進(jìn)行加密，加密過(guò)程為:智能電表(I 00)的主控制器模塊(I OI)從存儲(chǔ)模塊(I 03)中存儲(chǔ)的密鑰和加密算法匹配表中隨機(jī)選取一組密鑰和加密算法(A)，對(duì)用電信息進(jìn)行第一次加密；隨后，主控制器模塊(101)生成用電信息幀，該幀包含數(shù)據(jù)采集器(200)的網(wǎng)絡(luò)地址，智能電表(100)的標(biāo)識(shí)信息、選擇的一組密鑰和加密算法(A)在匹配表中的標(biāo)識(shí)以及第一次加密的用電信息，并控制無(wú)線傳輸模塊(111)將用電信息幀上傳到智能電表(100)所屬的數(shù)據(jù)采集器(200);數(shù)據(jù)采集器(200)接收到用電信息幀后，通過(guò)解析該幀獲取幀中包含的數(shù)據(jù)采集器(200)的網(wǎng)絡(luò)地址，智能電表(100)的標(biāo)識(shí)信息，如判斷該用電信息幀是其所屬智能電表發(fā)送的，則保存用電信息幀，若否，則丟棄該幀，隨后，數(shù)據(jù)采集器(200)的主控制器模塊(201)從存儲(chǔ)模塊(203)中存儲(chǔ)的密鑰和加密算法匹配表中隨機(jī)選取一組密鑰和加密算法(B)，對(duì)保存的用電信息幀進(jìn)行第二次加密，并在第二次加密后的用電信息幀前添加網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)以及選擇的一組密鑰和加密算法(B)在匹配表中的標(biāo)識(shí)形成新的用電信息幀；
[0013]所述協(xié)調(diào)器(300)將與數(shù)據(jù)采集器(200)進(jìn)行通信的信道分為多個(gè)子信道，并將該多個(gè)子信道分配給多個(gè)數(shù)據(jù)采集器(200)，每個(gè)子信道可由多個(gè)數(shù)據(jù)采集器(200)共享，當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)采集器(200)需要上傳新的用電信息幀時(shí)，先檢測(cè)分配給該數(shù)據(jù)采集器(200)的子信道的狀態(tài)，如果該子信道處于繁忙狀態(tài)，則該數(shù)據(jù)采集器(200)進(jìn)入延遲發(fā)送狀態(tài)并繼續(xù)檢測(cè)子信道狀態(tài)，如果該子信道處于空閑狀態(tài)，則向協(xié)調(diào)器(300)發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送請(qǐng)求，當(dāng)數(shù)據(jù)采集器(200)接收到協(xié)調(diào)器(300)返回的數(shù)據(jù)發(fā)送允許消息后，開(kāi)始發(fā)送用電信息幀，協(xié)調(diào)器(300)接收到用電信息幀后向數(shù)據(jù)采集器(200)反饋ACK信息，在數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)段結(jié)束后，協(xié)調(diào)器根據(jù)用電信息幀的接收情況，生成重傳請(qǐng)求幀，重傳請(qǐng)求幀包含需要重傳用電信息幀的數(shù)據(jù)采集器的網(wǎng)絡(luò)地址以及重傳用電信息幀的信道資源，協(xié)調(diào)器廣播