CN111404886A - 一种电力计量终端和电力计量平台 - Google Patents

一种电力计量终端和电力计量平台 Download PDF

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Abstract

本发明实施例涉及电力通信技术领域，具体涉及一种电力计量终端和电力计量平台。本发明提出了一种电力计量终端和电力计量平台；本发明的电力计量终端的芯片中、平台中分别预先存储了用户ID和密钥；用存储的密钥来对对应的用户的相关的数据进行加密和解密；提高了安全性。通过安全芯片的硬件加密能力，提升电力计量自动化终端远程控制和数据采集的安全性。本发明的电力计量终端还可以用来判断不同的运营商的网络的好坏，可以选择网络好的运营商，从而提高了网络性能。

Description

一种电力计量终端和电力计量平台
技术领域
本发明实施例涉及电力通信技术领域，具体涉及一种电力计量终端和电力计量平台。
背景技术
电力计量自动化终端(也称智能电表)属于强制检定设备，到期需要更换，更换周期一般为5-8年。当前智能电表将进入更新换代的快车道，预计2016年～2020年两网公司将招标5.03亿支智能电表，其中4.63亿支为更换需求。因此当前也是提升电表的网络连接和网络安全能力的历史机遇期。现有技术中，从远程计量平台下发到电表或者从电表终端上传到计量平台的数据很容易被截获并被黑客利用攻击平台或者终端，或者用户为了私利而人为篡改用电数据。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种电力计量终端和平台，以解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，一种电力计量终端，包括：
电力数据获取模块，用于获取电力数据；
加密模块，用于采用预先存储在终端中的芯片安全域中的密钥对所述电力数据进行加密；
签名模块，用于对所述电力数据进行加密摘要运算得到第一电力数据摘要；
发送模块，用于发送所述第一电力数据摘要和经过加密的电力数据给电力计量平台。
进一步地，还包括网络判断模块，所述网络判断模块，用于获取不同运营商的网络信号强度；
确定出信号强度最大的运营商的网络；
选择所述信号强度最大的运营商的网络接入。
进一步地，接收模块还用于，接收电力计量平台发送的第一指令摘要和采用预先存储的密钥进行加密的指令；
所述指令摘要是所述电力计量平台对发送给电力计量终端的指令采用加密摘要运算得到的；
还包括解密模块，用于采用预先存储在芯片安全域中的密钥对经过加密的指令进行解密得到指令；
验证模块，用于对所述指令进行加密摘要运算得到第二指令摘要；
判断所述第一指令摘要和第二指令摘要是否相同；
如果是，则确定签名验证通过。
进一步地，验证模块还用于，如果所述第一指令摘要和第二指令摘要不相同，则确定验证不通过。
根据本发明实施例的第二方面，一种电力计量平台，包括：
接收模块，用于接收电力计量终端发送的第一电力数据摘要和采用预先存储在终端中的芯片安全域中的密钥经过加密的电力数据；
解密模块，用于采用预先存储的密钥对所述经过加密的电力数据进行解密得到电力数据；
验证模块，用于采用加密摘要算法对所述电力数据进行加密摘要运算得到的第二电力数据摘要；
判断所述第一电力数据摘要和第二电力数据摘要是否相同；
如果否，则验证不同过。
进一步地，验证模块还用于：
如果所述第一电力数据摘要和第二电力数据摘要相同，则确定验证通过。
进一步地，还包括：
加密模块，用于采用预先存储的密钥对发送给电力计量终端的指令进行加密；
签名模块，用于采用加密摘要算法对发送给电力计量终端的指令进行运算得到第一指令摘要；
发送模块，用于将所述第一指令摘要和经过加密的指令发送给电力计量终端。
进一步地，还包括加密机；
所述密钥预先存储在加密机中。
进一步地，所述加密机预先存储了用户的标识；以及用户标识和密钥的对应关系；
所述用户的标识和密钥的关系包括以下的一种：
每一个用户标识对应一个密钥，每个用户的密钥各不相同；
多个用户标识对应同一个密钥。
根据本发明实施例的第三方面，一种电力计量***，包括上述任一项所述的电力计量终端和上述任一项所述的电力计量平台。
本发明实施例具有如下优点：本发明的电力计量终端中包括了签名模块和加密模块；其中，加密模块用于采用预先存储在终端中的芯片安全域中的密钥对签名模块得到的第一电力数据摘要进行加密；本发明的芯片中的安全域，预先内置了密钥。用此方式加密的数据，即使被黑客获取也不可能通过破解的方式得到密钥，从而极大地提高了数据的安全性。平台的加密机HSM也内置密钥，对发送给终端的数据进行加密，黑客也无法破解获得密钥，从而提高了安全性。本申请的芯片，还包括eSIM域，用来判断不同的运营商的网络的好坏，可以选择网络好的运营商，从而提高了网络性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例提供的一种电力计量终端的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种电力计量终端的芯片的示意图；
图3为本发明实施例提供的电力计量平台的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种电力计量平台的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的终端发送平台接收的方法流程示意图；
图6为本发明实施例提供的平台发送终端接收的方法流程示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前的电力计量终端，也就是智能电表大部分采用2G通信技术。2G通信技术是20世纪90年代的标准，通信效率较低，安全机制存在不足。电表本身通信所依赖的安全环境也缺乏相应的硬件保护，从远程主站下发或者从终端上传的数据缺乏加密和验证，智能电表的通信传输安全、计量安全等存在较大的风险，比如用户可能会私自更改上传的用电量，从而少缴纳电费；黑客可能会向用户或者平台发起攻击。
基于此，本申请提出了一种电力计量终端，参见附图1所示的一种电力计量终端的结构示意图，该终端包括：
电力数据获取模块11，用于获取电力数据；
加密模块12，用于采用预先存储在终端中的芯片安全域中的密钥对所述电力数据进行加密；
其中，上述芯片是本发明带有安全功能和SIM远程配置功能的安全芯片；值得强调的是，密钥是存储在芯片中的安全域中的。别人无法破解获取该密钥。
本发明在安全芯片上设计多个安全域，参见附图2所示的电力计量终端的芯片的示意图；该芯片包括：eSIM域和应用安全域。其中，eSIM域符合GSMA SGP.22定义的SIM卡远程配置管理规范，可以用于运营商卡数据的下载、查询、激活和切换；而应用安全域主要用于电力通信安全，包括数据加密、签名、验证，同时支持对称和非对称算法，支持国密算法。
签名模块13，用于对所述电力数据进行加密摘要运算得到第一电力数据摘要；
其中，加密摘要运算可以采用哈希算法实现；哈希算法也称为摘要算法；可以把一段数据转换成一串固定长度的字符串；该字符串称为该数据的摘要；可以作为该数据的签名；
发送模块14，用于发送所述第一电力数据摘要和经过加密的电力数据给电力计量平台。
本发明的电力计量终端，由于芯片中安全域中预先存储了密钥，该密钥加密后，使得用户无法破解，只有芯片的制造厂商、电力管理部门才知道该芯片的密钥；用户不知道密钥所以用户无法破解加密的数据；所以避免了用户因为私欲而更改用电数据，尤其是用电量，从而提高了电力***部门统计用电的准确性，防止盗电，并且降低黑客对用电计量平台发起攻击的可能性。
在一种实施方式中，还包括网络判断模块，所述网络判断模块，用于获取不同运营商的网络信号强度；
确定出信号强度最大的运营商的网络；
选择所述信号强度最大的运营商的网络接入。
其中，由于该电力计量终端也称智能电表，可以使用运营商的网络联系平台；该电表附近的基站类型不同，则信号强度不同；比如，如果移动的基站距离本申请的电表的距离比较近；移动的信号比较强；而在另一个位置，另一个电表而言，可能距离联通的基站比较近而联通的信号比较强。并且，如果实际情况发生了变化，联通的基站维修等情况发生导致联通的信号差，而移动的信号强于联通的信号，则自动连接移动的信号；所以本申请的芯片并不固定连接属于某一个运营商的网络；而是可以根据实际的网络的强度来进行选择，从而提高了电表的网络性能。
在一种实施方式中，接收模块还用于，接收电力计量平台发送的第一指令摘要和采用预先存储的密钥进行加密的指令；
所述指令摘要是所述电力计量平台对发送给电力计量终端的指令采用加密摘要运算得到的；
还包括解密模块，用于采用预先存储在芯片安全域中的密钥对经过加密的指令进行解密得到指令；验证模块，用于对上述的指令进行加密摘要运算得到第二指令摘要；
判断所述第一指令摘要和第二指令摘要是否相同；
如果是，则确定签名验证通过；
如果所述第一指令摘要和第二指令摘要不相同，则确定验证不通过。
其中，如果验证不通过，则说明平台发送的指令被黑客篡改；比如，黑客有可能把停电的指令改成了继续供电的指令；如果错误地执行了黑客的指令，则会造成重大的财产经济损失；所以确定验证不通过后，则不执行该指令。提高了安全性。
本申请还提出了一种电力计量平台，参见附图3所示的电力计量平台的结构示意图；该平台包括：
接收模块31，用于接收电力计量终端发送的第一电力数据摘要和采用预先存储在终端中的芯片安全域中的密钥经过加密的电力数据；
解密模块32，用于采用预先存储的密钥对所述经过加密的电力数据进行解密得到电力数据；
验证模块33，用于采用哈希算法对所述电力数据进行加密摘要运算得到的第二电力数据摘要；
判断所述第一电力数据摘要和第二电力数据摘要是否相同；
如果否，则验证不同过。如果所述第一电力数据摘要和第二电力数据摘要相同，则确定验证通过。
在一种实施方式中，参见附图4所示的另一种电力计量平台的结构示意图；
还包括加密机HSM；所述密钥预先存储在加密机中。加密机中存储了多个设备ID；以及每一个设备ID对应的AES密钥。并且安全芯片中也存储了设备ID和对应的AES密钥；其中，设备是指用户的智能电表；可以通过集中器的微处理单元MCU来对芯片进行个人化的配置。还包括电网业务网关，将电力数据发送给电力核心***。
本发明的电力计量平台，通过内置的密钥来进行加密和解密，密钥是预先存储在加密机中的，提高了安全性。如果验证不通过，则说明数据遭到篡改。比如用户因为私利而修改用电数据，则报警；以及忽略用户发送的电力数据；
报警可以向电力的监管部门的管理服务器发送信息，指示该用户的电力数据有问题；电力监管部门获知报警信息后，可以再具体调查。
在一种实施方式中，还包括：签名模块，用于采用哈希算法对发送给电力计量终端的指令进行运算得到第一指令摘要；
加密模块，用于采用预先存储的密钥对所述第一指令摘要进行加密；
发送模块，用于将经过加密的第一指令摘要发送给电力计量终端。
在一种实施方式中，所述加密机预先存储了用户的标识；以及用户标识和密钥的对应关系；
所述用户的标识和密钥的关系包括以下的一种：
每一个用户标识对应一个密钥，每个用户的密钥各不相同；如果有100个用户，则有100个互不相同的密钥；
多个用户标识对应同一个密钥；如果有100个用户，则密钥可能只有10个，互不相同；10个用户共用一个密钥。
下面详细介绍一下终端发送平台接收的方法，参见附图5所示的终端发送平台接收的方法流程示意图；
步骤S501，电力计量终端获取电力数据；
其中，电力数据包括用户的在预定的时间段内的用电量数据；也可以包括其他的传感器测量的数据；
步骤S502，采用预先存储在终端中的芯片安全域中的密钥对所述第一电力数据进行加密；
步骤S503，对所述电力数据进行加密摘要运算得到第一电力数据摘要；
步骤S504，发送第一电力数据摘要和经过加密的电力数据给电力计量平台；
步骤S505，电力计量平台采用预先存储的密钥对经过加密的电力数据解密得到电力数据；
步骤S506，电力计量平台采用加密摘要算法对所述第一电力数据进行加密摘要运算得到的第二电力数据摘要；
步骤S507，电力计量平台判断所述第一电力数据摘要和第二电力数据摘要是否相同；如果否，则验证不同过；如果相同，则验证通过
下面详细介绍一下平台发送终端接收的方法，参见附图6所示的平台发送终端接收的方法流程示意图；
步骤S601，电力计量平台采用加密摘要算法对发送给电力计量终端的指令进行运算得到第一指令摘要；
步骤S602，电力计量平台采用预先存储的密钥对所述指令进行加密；
步骤S603，电力计量平台将第一指令摘要和经过加密的指令发送给电力计量终端；
步骤S604，电力计量终端采用预先存储在芯片安全域中的密钥对经过加密的指令进行解密得到指令；
步骤S606，电力计量终端采用加密摘要算法对所述指令进行加密摘要运算得到第二指令摘要；
步骤S607，电力计量终端判断所述第一指令摘要和第二指令摘要是否相同；如果否，则验证不同过；如果相同，则验证通过。
本申请还提出了一种电力计量***，其特征在于，包括如上述任一项所述的电力计量终端和如上述任一项所述的电力计量平台。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种电力计量终端，包括：
电力数据获取模块，用于获取电力数据；
加密模块，用于采用预先存储在终端中的芯片安全域中的密钥对所述电力数据进行加密；
签名模块，用于对所述电力数据进行加密摘要运算得到第一电力数据摘要；
发送模块，用于发送所述第一电力数据摘要和经过加密的电力数据给电力计量平台。
2.如权利要求1所述的电力计量终端，其特征在于，还包括网络判断模块，所述网络判断模块，用于获取不同运营商的网络信号强度；
确定出信号强度最大的运营商的网络；
选择所述信号强度最大的运营商的网络接入。
3.如权利要求1所述的电力计量终端，其特征在于，接收模块还用于，接收电力计量平台发送的第一指令摘要和采用预先存储的密钥进行加密的指令；
所述指令摘要是所述电力计量平台对发送给电力计量终端的指令采用加密摘要运算得到的；
还包括解密模块，用于采用预先存储在芯片安全域中的密钥对经过加密的指令进行解密得到指令；
验证模块，用于对所述指令进行加密摘要运算得到第二指令摘要；
判断所述第一指令摘要和第二指令摘要是否相同；
如果是，则确定签名验证通过。
4.如权利要求3所述的电力计量终端，其特征在于，验证模块还用于，
如果所述第一指令摘要和第二指令摘要不相同，则确定验证不通过。
5.一种电力计量平台，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收电力计量终端发送的第一电力数据摘要和采用预先存储在终端中的芯片安全域中的密钥经过加密的电力数据；
解密模块，用于采用预先存储的密钥对所述经过加密的电力数据进行解密得到电力数据；
验证模块，用于采用哈希算法对所述电力数据进行加密摘要运算得到的第二电力数据摘要；
判断所述第一电力数据摘要和第二电力数据摘要是否相同；
如果否，则验证不同过。
6.如权利要求5所述的电力计量平台，其特征在于，验证模块还用于：
如果所述第一电力数据摘要和第二电力数据摘要相同，则确定验证通过。
7.如权利要求5所述的电力计量平台，其特征在于，还包括：
加密模块，用于采用预先存储的密钥对发送给电力计量终端的指令进行加密；
签名模块，用于采用哈希算法对发送给电力计量终端的指令进行运算得到第一指令摘要；
发送模块，用于将所述第一指令摘要和经过加密的指令发送给电力计量终端。
8.如权利要求7所述的电力计量平台，其特征在于，还包括加密机；
所述密钥预先存储在加密机中。
9.如权利要求8所述的电力计量平台，其特征在于，所述加密机预先存储了用户的标识；以及用户标识和密钥的对应关系；
所述用户的标识和密钥的关系包括以下的一种：
每一个用户标识对应一个密钥，每个用户的密钥各不相同；
多个用户标识对应同一个密钥。
10.一种电力计量***，其特征在于，包括如权利要求1至4任一项所述的电力计量终端和如权利要求5至9任一项所述的电力计量平台。
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