CN110708699B - 一种防数据篡改的温度传感器*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防数据篡改的温度传感器***，所述防数据纂改的温度传感器***由1个采集控制器和至少1个智能温度探头构成，所述采集控制器包括中央处理器、无线通信模块和至少1组温度探头接线端子，所述中央处理器具备至少2组串行总线，所述中央处理器通过1组串行总线与无线通信模块连接，所述中央处理器通过另外1组串行总线与温度探头接线端子连接，该防数据篡改的温度传感器***设计合理，针对传统的温度记录仪的薄弱环节进行了大幅度改进，以无线通信取代了纸质打印机，将温度监控数据实时上报给互联网或者监控专网，避免了纸质记录被纂改的可能性。

Description

一种防数据篡改的温度传感器***

技术领域

本发明属于智能传感器技术领域，特别涉及一种防数据篡改的温度传感器***。

背景技术

在医疗、食品和制药产线以及一些涉及安全生产的领域，经常需要进行严格的工艺控制，涉及到多个部位的温度监控，并且这些温度数据需要进行严格管控，需要防止数据被篡改，确保温度数据的准确性，一般采用可纸质记录温度曲线的温度记录仪，从制度上要求被监控者保存纸质记录以备查。但温度记录仪对温度的采集依赖各种类型的传感器，数据的记录依赖纸质温度记录曲线，篡改者可以采用很多种方法产生欺骗性的数据，例如将温度监控仪的温度探头替换掉，用另外一个可任意设定温度的探头汇报虚假数据；销毁原有的纸质温度记录曲线，打印虚假的纸质记录。还有些场合，篡改者在设备安装验收后，私自将温度探头更换到其他区域，或者以停电、设备故障为理由，安装新的传感器探头，变更监控区域，使监控部位脱离有效监控。

通过为温度监控仪和温度探头加装锡封，以及对打印纸的使用进行监管，能够获得一定的防篡改效果，但因为温度监控仪本身对外的接口就是标准的pt100传感器，打印机作为一个长期工作的机械部件，本身就是可拆卸的，因此并不能完全杜绝用户的篡改行为，为此，本发明提出一种防数据篡改的温度传感器***。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种防数据篡改的温度传感器***，该防数据篡改的温度传感器***设计合理，针对传统的温度记录仪的薄弱环节进行了大幅度改进，以无线通信取代了纸质打印机，将温度监控数据实时上报给互联网或者监控专网，避免了纸质记录被纂改的可能性。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种防数据篡改的温度传感器***，所述防数据纂改的温度传感器***由1个采集控制器和至少1个智能温度探头构成，所述采集控制器包括中央处理器、无线通信模块和至少1组温度探头接线端子，所述中央处理器具备至少2组串行总线，所述中央处理器通过1组串行总线与无线通信模块连接，所述中央处理器通过另外1组串行总线与温度探头接线端子连接，所述智能温度探头包括单片机、重力加速度传感器、至少1个温度探头和至少1个微动开关，所述单片机上设置有至少2组串行总线、至少1个温度采样接口和至少1个以上的通用输入口线，所述单片机通过1组串行总线与的重力加速度传感器连接，所述单片机通过另外1组串行总线与采集控制器的温度探头接线端子连接，所述单片机通过温度采样接口与温度探头连接并通过通用输入接口与微动开关连接，所述微动开关正常状态下受到外壳挤压，处于闭合状态，当外壳被打开时释放变成断开状态，所述智能温度探头的单片机检测到微动开关的断开状态即停止通过温度采样接口采样温度信息，同时通过串行总线向采集控制器告警，所述智能温度探头的单片机检测到重力加速度传感器输出的任意一个维度重力加速度分量值或者其总值发生0.001米/平方秒以上的变化，即停止通过温度采样接口采样温度信息，同时通过串行总线向采集控制器告警，所述智能温度探头的单片机和采集控制器的中央处理器之间通过串行总线进行加密口令的交换，一旦口令交换中断后至少50毫秒的时间内不能恢复，所述智能温度探头的单片机立即停止通过温度采样接口采样温度信息，同时通过串行总线向采集控制器告警，所述采集控制器将采集到的温度信息通过无线通信模块实时传送到互联网或监控专网，所述智能温度探头内设置后备电池。

作为本发明的一种优选实施方式，所述采集控制器依靠外部供电，同时通过所述温度探头接线端子向智能温度探头供电，所述采集控制器能够监控外部供电状态，在外部供电异常时，可依靠内部后备电池持续工作至少100毫秒，将异常状态记录并汇报至互联网或监控专网。

作为本发明的一种优选实施方式，当来自所述温度探头接线端子的供电异常时，可依靠后备电池持续工作至少100毫秒，将异常状态记录并汇报给所述采集控制器，然后切换到低功耗待机状态并在低功耗待机状态下至少持续24小时以上，并持续监控所述微动开关和重力加速度传感器的状态，当智能温度探头的单片机检测到所述微动开关断开状态或者检测到重力加速度任意维度分量值或其总值或者其总值发生0.001米/平方秒以上的变化，会记录此信息，并在供电和串行通信恢复后向采集控制器汇报曾经检测到的异常信息。

作为本发明的一种优选实施方式，所述智能温度探头和采集控制器的加密口令所使用的密钥和智能温度探头的序列码相关或者通过一个函数产生对应关系，所述智能温度探头汇报的温度和状态信息均通过密钥进行加密。

作为本发明的一种优选实施方式，所述无线通信模块采用4G无线通信，具备较高的通信速率，可以传输实时的温度监控值，中央处理器采用型号为STM32F407的工业处理器芯片，具备较强的运算能力，可实现较复杂的联网协议和加密口令的算法，具备6个串行接口，便于扩展智能传感器接口，无线通信模块通过BUCK型降压DC/DC获取4V的电源供电，中央处理器通过BUCK型降压DC/DC获取3.3V的电源供电，供电端口通过二极管D1和C1储存少量的能量，24V电源同时向智能温度探头供电，当24V供电跌落时，比较器U1产生供电告警信号，依靠电容C1储存的能量，中央处理器可继续工作至少100毫秒，在这段时间内可将电源异常的信息汇报给互联网或者监控专网。

本发明的有益效果：本发明的一种防数据篡改的温度传感器***，包括采集控制器、智能温度探头、中央处理器、无线通信模块、温度探头接线端子、单片机、重力加速度传感器、温度探头和微动开关。

此防数据篡改的温度传感器***针对传统的温度记录仪的薄弱环节进行了大幅度改进，以无线通信取代了纸质打印机，将温度监控数据实时上报给互联网或者监控专网，避免了纸质记录被纂改的可能性，将pt100类型的通用温度探头替换为智能温度探头，智能温度探头具备运算能力和重力加速度传感器、微动开关等入侵或者纂改检测的能力，在智能温度探头和采集控制器之间采用加密口令进行通信，能够避免通过外扩温度探头进行数据造假的可能性，通过对掉电的检测和掉电后微动开关和加速度传感器的监控，对试图断电后私自改造传感器***的意图产生威慑，通过这些手段能够比较全面的防止温度传感器***的采集数据被篡改。

附图说明

图1为一种防数据篡改的温度传感器***的总体方案示意图；

图2为一种防数据篡改的温度传感器***的采集控制器电路示意图；

图3为一种防数据篡改的温度传感器***的智能温度探头电路示意图；

图中：1-采集控制器、2-智能温度探头、3-中央处理器、4-无线通信模块、5-温度探头接线端子、6-单片机、7-重力加速度传感器、8-温度探头、9-微动开关。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

请参阅图1至图3，本发明提供一种技术方案：一种防数据篡改的温度传感器***，所述防数据纂改的温度传感器***由1个采集控制器1和至少1个智能温度探头2构成，所述采集控制器1包括中央处理器3、无线通信模块4和至少1组温度探头接线端子5，所述中央处理器3具备至少2组串行总线，所述中央处理器3通过1组串行总线与无线通信模块4连接，所述中央处理器3通过另外1组串行总线与温度探头接线端子5连接，所述智能温度探头2包括单片机6、重力加速度传感器7、至少1个温度探头8和至少1个微动开关9，所述单片机6上设置有至少2组串行总线、至少1个温度采样接口和至少1个以上的通用输入口线，所述单片机6通过1组串行总线与的重力加速度传感器7连接，所述单片机6通过另外1组串行总线与采集控制器1的温度探头接线端子5连接，所述单片机6通过温度采样接口与温度探头8连接并通过通用输入接口与微动开关9连接，所述微动开关9正常状态下受到外壳挤压，处于闭合状态，当外壳被打开时释放变成断开状态，所述智能温度探头2的单片机6检测到微动开关9的断开状态即停止通过温度采样接口采样温度信息，同时通过串行总线向采集控制器1告警，所述智能温度探头2的单片机6检测到重力加速度传感器7输出的任意一个维度重力加速度分量值或者其总值发生0.001米/平方秒以上的变化，即停止通过温度采样接口采样温度信息，同时通过串行总线向采集控制器1告警，所述智能温度探头2的单片机6和采集控制器1的中央处理器3之间通过串行总线进行加密口令的交换，一旦口令交换中断后至少50毫秒的时间内不能恢复，所述智能温度探头2的单片机6立即停止通过温度采样接口采样温度信息，同时通过串行总线向采集控制器1告警，所述采集控制器1将采集到的温度信息通过无线通信模块4实时传送到互联网或监控专网，所述智能温度探头2内设置后备电池。

作为本发明的一种优选实施方式，所述采集控制器1依靠外部供电，同时通过所述温度探头接线端子5向智能温度探头2供电，所述采集控制器1能够监控外部供电状态，在外部供电异常时，可依靠内部后备电池持续工作至少100毫秒，将异常状态记录并汇报至互联网或监控专网。

作为本发明的一种优选实施方式，当来自所述温度探头接线端子5的供电异常时，可依靠后备电池持续工作至少100毫秒，将异常状态记录并汇报给所述采集控制器1，然后切换到低功耗待机状态并在低功耗待机状态下至少持续24小时以上，并持续监控所述微动开关9和重力加速度传感器7的状态，当智能温度探头2的单片机6检测到所述微动开关9断开状态或者检测到重力加速度任意维度分量值或其总值或者其总值发生0.001米/平方秒以上的变化，会记录此信息，并在供电和串行通信恢复后向采集控制器1汇报曾经检测到的异常信息。

作为本发明的一种优选实施方式，所述智能温度探头2和采集控制器1的加密口令所使用的密钥和智能温度探头2的序列码相关或者通过一个函数产生对应关系，所述智能温度探头2汇报的温度和状态信息均通过密钥进行加密。

作为本发明的一种优选实施方式，所述无线通信模块4采用4G无线通信，具备较高的通信速率，可以传输实时的温度监控值，中央处理器3采用型号为STM32F407的工业处理器芯片，具备较强的运算能力，可实现较复杂的联网协议和加密口令的算法，具备6个串行接口，便于扩展智能传感器接口，无线通信模块4通过BUCK型降压DC/DC获取4V的电源供电，中央处理器3通过BUCK型降压DC/DC获取3.3V的电源供电，供电端口通过二极管D1和C1储存少量的能量，24V电源同时向智能温度探头2供电，当24V供电跌落时，比较器U1产生供电告警信号，依靠电容C1储存的能量，中央处理器3可继续工作至少100毫秒，在这段时间内可将电源异常的信息汇报给互联网或者监控专网。

工作原理：微动开关9正常状态下受到外壳挤压，处于闭合状态，如果有人试图拆开智能温度探头2，则微动开关9释放开，变为断开状态，重力加速度传感器7是SPI接口的，监控重力加速度三个维度的变化，对于安装到位的智能温度探头2，三个维度的重力加速度分量应当固定，或者随着被监控设备的震动而存在非常微弱的偏移，当有人试图移动智能温度探头2，变更其采样位置时，重力加速度值在三个维度的分量必定发生较显著的变化；当有人试图断电时，智能温度探头2依靠内置电池持续监控微动开关9和重力加速度的变化，阻止在断电情况下变更温度探头8采样位置或者打开智能温度探头2的企图，当外壳被打开时释放变成断开状态，智能温度探头2的单片机6检测到微动开关9的断开状态即停止通过温度采样接口采样温度信息，同时通过串行总线向采集控制器1告警，智能温度探头2的单片机6检测到重力加速度传感器7输出的任意一个维度重力加速度分量值或者其总值发生0.001米/平方秒以上的变化，即停止通过温度采样接口采样温度信息，同时通过串行总线向采集控制器1告警，智能温度探头2的单片机6和采集控制器1的中央处理器3之间通过串行总线进行加密口令的交换，一旦口令交换中断后至少50毫秒的时间内不能恢复，智能温度探头2的单片机6立即停止通过温度采样接口采样温度信息，同时通过串行总线向采集控制器1告警，采集控制器1将采集到的温度信息通过无线通信模块4实时传送到互联网或监控专网，集控制器1依靠外部供电，同时通过温度探头接线端子5向智能温度探头2供电，采集控制器1能够监控外部供电状态，在外部供电异常时，可依靠内部后备电池持续工作至少100毫秒，将异常状态记录并汇报至互联网或监控专网，当来自温度探头接线端子5的供电异常时，可依靠后备电池持续工作至少100毫秒，将异常状态记录并汇报给采集控制器1，然后切换到低功耗待机状态并在低功耗待机状态下至少持续24小时以上，并持续监控微动开关9和重力加速度传感器7的状态，当智能温度探头2的单片机6检测到微动开关9断开状态或者检测到重力加速度任意维度分量值或其总值或者其总值发生0.001米/平方秒以上的变化，会记录此信息，并在供电和串行通信恢复后向采集控制器1汇报曾经检测到的异常信息，无线通信模块4采用4G无线通信，具备较高的通信速率，可以传输实时的温度监控值，中央处理器3采用型号为STM32F407的工业处理器芯片，具备较强的运算能力，可实现较复杂的联网协议和加密口令的算法，具备6个串行接口，便于扩展智能传感器接口，无线通信模块4通过BUCK型降压DC/DC获取4V的电源供电，中央处理器3通过BUCK型降压DC/DC获取3.3V的电源供电，供电端口通过二极管D1和C1储存少量的能量，24V电源同时向智能温度探头2供电，当24V供电跌落时，比较器U1产生供电告警信号，依靠电容C1储存的能量，中央处理器3可继续工作至少100毫秒，在这段时间内可将电源异常的信息汇报给互联网或者监控专网。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.一种防数据篡改的温度传感器***，其特征在于，所述防数据纂改的温度传感器***由1个采集控制器（1）和至少1个智能温度探头（2）构成，所述采集控制器（1）包括中央处理器（3）、无线通信模块（4）和至少1组温度探头接线端子（5），所述中央处理器（3）具备至少2组串行总线，所述中央处理器（3）通过1组串行总线与无线通信模块（4）连接，所述中央处理器（3）通过另外1组串行总线与温度探头接线端子（5）连接，所述智能温度探头（2）包括单片机（6）、重力加速度传感器（7）、至少1个温度探头（8）和至少1个微动开关（9），所述单片机（6）上设置有至少2组串行总线、至少1个温度采样接口和至少1个以上的通用输入接口，所述单片机（6）通过1组串行总线与的重力加速度传感器（7）连接，所述单片机（6）通过另外1组串行总线与采集控制器（1）的温度探头接线端子（5）连接，所述单片机（6）通过温度采样接口与温度探头（8）连接并通过通用输入接口与微动开关（9）连接，所述微动开关（9）正常状态下受到外壳挤压，处于闭合状态，当外壳被打开时释放变成断开状态，所述智能温度探头（2）的单片机（6）检测到微动开关（9）的断开状态即停止通过温度采样接口采样温度信息，同时通过串行总线向采集控制器（1）告警，所述智能温度探头（2）的单片机（6）检测到重力加速度传感器（7）输出的任意一个维度重力加速度分量值或者其总值发生0.001米/平方秒以上的变化，即停止通过温度采样接口采样温度信息，同时通过串行总线向采集控制器（1）告警，所述智能温度探头（2）的单片机（6）和采集控制器（1）的中央处理器（3）之间通过串行总线进行加密口令的交换，一旦口令交换中断后至少50毫秒的时间内不能恢复，所述智能温度探头（2）的单片机（6）立即停止通过温度采样接口采样温度信息，同时通过串行总线向采集控制器（1）告警，所述采集控制器（1）将采集到的温度信息通过无线通信模块（4）实时传送到互联网或监控专网，所述智能温度探头（2）内设置后备电池，所述采集控制器（1）依靠外部供电，同时通过所述温度探头接线端子（5）向智能温度探头（2）供电，所述采集控制器（1）能够监控外部供电状态，在外部供电异常时，可依靠内部后备电池持续工作至少100毫秒，将异常状态记录并汇报至互联网或监控专网，当来自所述温度探头接线端子（5）的供电异常时，可依靠后备电池持续工作至少100毫秒，将异常状态记录并汇报给所述采集控制器（1），然后切换到低功耗待机状态并在低功耗待机状态下至少持续24小时以上，并持续监控所述微动开关（9）和重力加速度传感器（7）的状态，当智能温度探头（2）的单片机（6）检测到所述微动开关（9）断开状态或者检测到重力加速度任意维度分量值或其总值或者其总值发生0.001米/平方秒以上的变化，会记录此信息，并在供电和串行通信恢复后向采集控制器（1）汇报曾经检测到的异常信息。

2.根据权利要求1所述的一种防数据篡改的温度传感器***，其特征在于：所述智能温度探头（2）和采集控制器（1）的加密口令所使用的密钥和智能温度探头（2）的序列码相关或者通过一个函数产生对应关系，所述智能温度探头（2）汇报的温度和状态信息均通过密钥进行加密。

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