一种基于蓝牙通讯的智能电能表系统及其通信方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于蓝牙通讯的智能电能表系统及其通信方法，系统包括电能表、智能微型断路器、终端模块和蓝牙模块；蓝牙模块采用蓝牙模组或SOC两种方式；在采用蓝牙模组时，蓝牙模组包括第一蓝牙模组和第二蓝牙模组，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；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；在采用SOC方式时，电能表通过自身集成蓝牙与智能微型断路器、从机和终端模块相连；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；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。本发明专利技术具有安全可靠性高、功耗低且稳定性好等优点。且稳定性好等优点。且稳定性好等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于蓝牙通讯的智能电能表系统及其通信方法


[0001]本专利技术主要涉及智能电能表
，具体涉及一种基于蓝牙通讯的智能电能表系统及其通信方法。

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安全可靠高的基于蓝牙通讯的智能电能表系统及其通信方法。
[0012]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0013]一种基于蓝牙通讯的智能电能表系统，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为电能表自身集成蓝牙协议栈；在采用蓝牙模组时，蓝牙模组包括第一蓝牙模组和第二蓝牙模组，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；在采用SOC方式时，电能表通过自身集成蓝牙与智能微型断路器、从机和终端模块相连；其中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。
[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基于蓝牙通讯的智能电能表系统的通信方法，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。
[0017]作为上述技术方案的进一步改进：
[0018]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；电能表与外置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器，智能微型断路器也不允许其它电能表来控制；其中电能表对智能微型断路器的读或写权限不同，读数据完成确认即可，拉合闸或写参数需进行智能微型断路器身份认证；其中电能表蓝牙上电一直保持工作状态，智能微型断路器蓝牙工作方式为周期性唤醒；智能微型断路器蓝牙唤醒后与电能表成功建立连接，在预定时间内，如没有收到电能表的随机数密码确认或写操作智能微型断路器身份认证，则自动断开连接，以防止被攻击者恶意连接。
[0019]还包括电能表与智能微型断路器的匹配方法：
[0020]终端模块完成与电能表身份认证；
[0021]智能微型断路器蓝牙MAC地址通过二类参数设置到电能表中，电能表根据此智能微型断路器蓝牙MAC地址与智能微型断路器建立数据连接，同时将智能微型断路器资产号通过一类参数写入到电能表ESAM文件中；
[0022]电能表ESAM利用智能微型断路器资产号离散生成用于控制智能微型断路器的各种密钥，电能表和智能微型断路器之间的安全通过该密钥保证；其中智能微型断路器安装前，已根据智能微型断路器资产号下装离散密钥。
[0023]其中智能微型断路器身份认证及随机密码生产的过程为：
[0024]电能表上电后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于蓝牙通讯的智能电能表系统，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为电能表自身集成蓝牙协议栈；在采用蓝牙模组时，蓝牙模组包括第一蓝牙模组和第二蓝牙模组，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；在采用SOC方式时，电能表通过自身集成蓝牙与智能微型断路器、从机和终端模块相连；其中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。2.根据权利要求1所述的基于蓝牙通讯的智能电能表系统，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所述的基于蓝牙通讯的智能电能表系统的通信方法，其特征在于，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。4.根据权利要求3所述的基于蓝牙通讯的智能电能表系统的通信方法，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；电能表与外置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器，智能微型断路器也不允许其它电能表来控制；其中电能表对智能微型断路器的读或写权限不同，读数据完成确认即可，拉合闸或写参数需进行智能微型断路器身份认证；其中电能表蓝牙上电一直保持工作状态，智能微型断路器蓝牙工作方式为周期性唤醒；智能微型断路器蓝牙唤醒后与电能表成功建立连接，在预定时间内，如没有收到电能表的随机数密码确认或写操作智能微型断路器身份认证，则自动断开连接，以防止被攻击者恶意连接。5.根据权利要求4所述的基于蓝牙通讯的智能电能表系统的通信方法，其特征在于，还包括电能表与智能微型断路器的匹配方法：终端模块完成与电能表身份认证；智能微型断路器蓝牙MAC地址通过二类参数设置到电能表中，电能表根据此智能微型断路器蓝牙MAC地址与智能微型断路器建立数据连接，同时将智能微型断路器资产号通过一类参数写入到电能表ESAM文件中；电能表ESAM利用智能微型断路器资产号离散生成用于控制智能微型断路器的各种密钥，电能表和智能微型断路器之间的安全通过该密钥保证；其中智能微型断路器安装前，已根据智能微型断路器资产号下装离散密钥。6.根据权利要求5所述的基于蓝牙通讯的智能电能表系统的通信方法，其特征在于，其中智能微型断路器身份认证及随机密码生产的过程为：电能表上电后，通过匹配MAC地址与智能微型断路器建立通信连接；智能微型断路器身份认证，智能微型断路器身份认证通过后，返回的随机数作为随机
密码；智能微型断路器身份认证通过后，进入身份认证...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊德智，周纲，尹梅，刘小平，柳青，温和，胡军华，陈浩，杨茂涛，卿曦，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：