一种智能电能表装置及其通信方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种智能电能表装置及其通信方法，此系统包括电能表、智能微型断路器、终端模块和蓝牙模块；所述蓝牙模块采用蓝牙模组或SOC两种方式，其中SOC方式为电能表自身集成蓝牙协议栈；蓝牙模组包括第一蓝牙模组和第二蓝牙模组，在采用蓝牙模组时，所述电能表通过第一蓝牙模组与智能微型断路器和从设备相连；所述电能表依次通过第一蓝牙模组和第二蓝牙模组与终端模块相连。本发明专利技术具有可靠性高、稳定性好、功耗低等优点。功耗低等优点。功耗低等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种智能电能表装置及其通信方法


[0001]本专利技术主要涉及智能电能表
，具体涉及一种智能电能表装置及其通信方法。

技术介绍

[0002]新一代电能表(IR46模组化电能表)对数据通信要求越来越高，在我国现有的电能表技术体系里，通信部分目前主要由通信模块(电力线载波、微功率无线等)、RS485、红外来实现，从实际应用来看，RS485和红外这两种方式存在明显的缺陷，如RS485布线施工难、通信速度低；红外通信不可靠、速度慢等，这两种技术明显不适用未来电能表技术发展趋势，目前急需一种高速、可靠的本地通信技术来替代RS485和红外。
[0003]其中蓝牙技术经过多个版本的升级，目前已经广泛应用于物联网领域，是一门成熟的通信技术，且蓝牙已经完全国产化，不存在垄断问题，蓝牙技术可以有效的弥补电能表本地通信瓶颈。
[0004]具体地，蓝牙是一种支持设备短距离通信(一般10m内)的无线电技术，能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。利用“蓝牙”技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网Internet之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。
[0005]蓝牙作为一种小范围无线连接技术，能在设备间实现方便快捷、灵活安全、低成本、低功耗的数据通信和语音通信，因此它是目前实现无线个域网通信的主流技术之一，与其他网络相连接可以带来更广泛的应用，是一种尖端的开放式无线通信，能够让各种数码设备无线沟通，是无线网络传输技术的一种。
[0006]蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，它以低成本的近距离无线连接为基础，为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接。其实质内容是为固定设备或移动设备之间的通信环境建立通用的无线电空中接口(Radio Air Interface)，将通信技术与计算机技术进一步结合起来，使各种3C设备在没有电线或电缆相互连接的情况下，能在近距离范围内实现相互通信或操作。简单的说，蓝牙技术是一种利用低功率无线电在各种3C设备间彼此传输数据的技术。蓝牙工作在全球通用的2.4GHz ISM(即工业、科学、医学)频段，使用IEEE802.11协议。作为一种新兴的短距离无线通信技术，正有力地推动着低速率无线个人区域网络的发展。
[0007]但是，蓝牙存在的问题总体上包括以下几点：
[0008](1)蓝牙的功耗问题。蓝牙传输数据的频率不高，在传输数据的过程中耗能较少，但是，为了及时响应连接请求，在等待过程中的轮询访问却是十分耗能的。
[0009](2)蓝牙的连接过程烦琐。蓝牙的连接过程中涉及多次的信息传递与验证过程，表面上来看似乎并不能让使用者感受到复杂的连接程序，但是，反复的数据加解密过程和每次连接都需进行的身份验证过程却是对于设备计算资源的一种极大的浪费。
[0010](3)蓝牙的安全性问题。蓝牙的首次配对需要用户通过PIN码验证，PIN码一般仅由
数字构成，且位数很少，一般为4～6位。PIN码在生成之后，设备会自动使用蓝牙自带的E2或者E3加密算法来对PIN码进行加密，然后传输进行身份认证。在这个过程中，黑客很有可能通过拦截数据包，伪装成目标蓝牙设备进行连接或者采用“暴力攻击”的方式来破解PIN码。此外，在蓝牙传输数据的过程中使用的加密算法的安全性也有待提高。出现以上情况的原因在于蓝牙技术的本身，由于蓝牙的设计目标为设备间组成一个无基站式局域网(类似于WLAN的AdHoc模式)，进行多设备间的近距离通信，为了保证私密性和安全性，蓝牙协议要求每次连接前必须进行身份认证。

技术实现思路

[0011]本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种稳定性高的智能电能表装置及其通信方法。
[0012]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0013]一种智能电能表装置，包括电能表、智能微型断路器、终端模块和蓝牙模块；所述蓝牙模块采用蓝牙模组或SOC两种方式，其中SOC方式为电能表自身集成蓝牙协议栈；蓝牙模组包括第一蓝牙模组和第二蓝牙模组，在采用蓝牙模组时，所述电能表通过第一蓝牙模组与智能微型断路器和从设备相连；所述电能表依次通过第一蓝牙模组和第二蓝牙模组与终端模块相连。
[0014]作为上述技术方案的进一步改进：
[0015]所述蓝牙模块为单模低功耗蓝牙且为4.0版本。
[0016]本专利技术还公开了一种基于如上所述的智能电能表装置的通信方法，包括电能表与智能微型断路器之间的配对方法，具体步骤为：
[0017]1)智能微型断路器产生一个随机数作为自动配对特征码；
[0018]2)智能微型断路器以无功电流方式将自动配对特征码调制发送到电缆线上，同时，智能微型断路器使用蓝牙广播发送自动配对特征码；
[0019]3)电能表初始化后检查从机列表，检测断路器从机未设置时发起自动寻找表后断路器；开始采样记录电流数据，电流数据采样足够时通过算法解调自动配对特征码；
[0020]4)电能表的蓝牙模块扫描蓝牙广播，当蓝牙模块扫描到一个或多个广播包中自动配对特征码与电缆线上的自动配对特征码一致时，记录智能微型断路器地址；扫描一定时间后得到一个可能为电能表后安装的智能微型断路器列表，连接其中一个智能微型断路器；
[0021]5)电能表产生随机数作为新的自动配对特征码并发送更改自动配对特征码命令到智能微型断路器；
[0022]6)智能微型断路器接收命令后电缆线上发送的数据更改为新的自动配对特征码并回复电能表更改完成；
[0023]7)电能表收到回复后延时一小段时间，再次采样记录电流数据，电流数据采样足够时通过算法解调出自动配对特征码；
[0024]8)当电能表再次解调得到的自动配对特征码与新的自动配对特征码一致时可以确认该智能微型断路器为电能表后安装的断路器，存储该智能微型断路器地址；
[0025]9)当电能表再次解调得到的自动配对特征码与新的自动配对特征码不一致时，断
开连接的智能微型断路器并在扫描列表中删除该智能微型断路器地址，设置连接下一个智能微型断路器并转到步骤6)；如果扫描列表为空则认为自动寻找表后智能微型断路器失败。
[0026]作为上述技术方案的进一步改进：
[0027]所述蓝牙模块包括蓝牙模组或SOC两种方式，且电能表工作在一主多从模式时，电能表做为主机，电能表主动发起与智能微型断路器或其它从设备的数据连接，进行蓝牙通信；电能表做为从机时，电能表接受来自终端模块的连接请求，进行蓝牙通信。
[0028]还包括基于费控模式下的电能表与智能微型断路器的连接方法，包括读数据：主机通过蓝牙模块对电能表操作前需要进行蓝牙认证，打开操作权限，如认证不通过，只能读出表号、通信地址、备案号、当前日期、当前时间、当前电能、当前剩余金额，其它信息不允许读出；写数据：主机通过蓝牙模块对电能表写操作前需进行蓝牙认证，认证不通过，所有信息本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能电能表装置，其特征在于，包括电能表、智能微型断路器、终端模块和蓝牙模块；所述蓝牙模块采用蓝牙模组或SOC两种方式，其中SOC方式为电能表自身集成蓝牙协议栈；蓝牙模组包括第一蓝牙模组和第二蓝牙模组，在采用蓝牙模组时，所述电能表通过第一蓝牙模组与智能微型断路器和从设备相连；所述电能表依次通过第一蓝牙模组和第二蓝牙模组与终端模块相连。2.根据权利要求1所述的智能电能表装置，其特征在于，所述蓝牙模块为单模低功耗蓝牙且为4.0版本。3.一种基于权利要求1或2所述的智能电能表装置的通信方法，其特征在于，包括电能表与智能微型断路器之间的配对方法，具体步骤为：1)智能微型断路器产生一个随机数作为自动配对特征码；2)智能微型断路器以无功电流方式将自动配对特征码调制发送到电缆线上，同时，智能微型断路器使用蓝牙广播发送自动配对特征码；3)电能表初始化后检查从机列表，检测断路器从机未设置时发起自动寻找表后断路器；开始采样记录电流数据，电流数据采样足够时通过算法解调自动配对特征码；4)电能表的蓝牙模块扫描蓝牙广播，当蓝牙模块扫描到一个或多个广播包中自动配对特征码与电缆线上的自动配对特征码一致时，记录智能微型断路器地址；扫描一定时间后得到一个可能为电能表后安装的智能微型断路器列表，连接其中一个智能微型断路器；5)电能表产生随机数作为新的自动配对特征码并发送更改自动配对特征码命令到智能微型断路器；6)智能微型断路器接收命令后电缆线上发送的数据更改为新的自动配对特征码并回复电能表更改完成；7)电能表收到回复后延时一小段时间，再次采样记录电流数据，电流数据采样足够时通过算法解调出自动配对特征码；8)当电能表再次解调得到的自动配对特征码与新的自动配对特征码一致时可以确认该智能微型断路器为电能表后安装的断路器，存储该智能微型断路器地址；9)当电能表再次解调得到的自动配对特征码与新的自动配对特征码不一致时，断开连接的智能微型断路器并在扫描列表中删除该智能微型断路器地址，设置连接下一个智能微型断路器并转到步骤6)；如果扫描列表为空则认为自动寻找表后智能微型断路器失败。4.根据权利要求3所述的智能电能表装置的通信方法，其特征在于，所述蓝牙模块包括蓝牙模组或SOC两种方式，且电能表工作在一主多从模式时，电能表做为主机，电能表主动发起与智能微型断路器或其它从设备的数据连接，进行蓝牙通信；电能表做为从机时，电能表接受来自终端模块的连接请求，进行蓝牙通信。5.根据权利要求4所述的智能电能表装置的通信方法，其特征在于，还包括基于费控模式下的电能表与智能微型断路器的连接方法，包括读数据：主机通过蓝牙模块对电能表操作前需要进行蓝牙认证，打开操作权限，如认证不通过，只能读出表号、通信地址、备案号、当前日期、当前时间、当前电能、当前剩余金额，其它信息不允许读出；写数据：主机通过蓝牙模块对电能表写操作前需进行蓝牙认证，认证不通过，所有信息不允许设置,仅支持蓝牙认证命令；电能表与智能微型断路器数据交互：电能表和智能微型断路器唯一对应，电能表不能操作其它智能微型断路...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊德智，周纲，刘小平，柳青，温和，胡军华，杨茂涛，陈浩，肖湘奇，曾伟杰，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司供电服务中心计量中心国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：