“智能遠程抄表系統(tǒng)”是用電計費管理系統(tǒng)中的一項新技術。它從根本上克服了傳統(tǒng)人工抄表模式的弊端，為用電計費提供了現(xiàn)代化的管理方法。該系統(tǒng)主要由單相電能表、485總線通信子系統(tǒng)和監(jiān)測子系統(tǒng)等三部分組成。

其結構如圖所示

單相電能表安裝在用戶家中，對電能進行采集、顯示和傳輸；樓宇集中器保存每個連接到它的單相電能表的計量數(shù)據(jù)；小區(qū)中繼計算機只需訪問各個樓宇集中器，便可以將系統(tǒng)中的單相電能表讀數(shù)逐個取出、存入本地數(shù)據(jù)庫，并通過公用電話網(wǎng)或Internet上傳到供電公司。

單相電能表選用MSP430FE423作為核心控制芯片，系統(tǒng)計量時產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和密鑰種子保存在MSP430的片內(nèi)RAM和flashROM中，其UART口上擴展了MAX3082組成的RS-485接口同樓宇集中器通訊。樓宇集中器以MSP430F147作為核心控制芯片，它的兩個UART口上都擴展了RS-485接口，片外接入32k*8位的E2PROM存儲器24C256保存所聯(lián)接的戶用采集器的數(shù)據(jù)。每個樓宇集中器和其聯(lián)接的單相電能表都通過外接的8位撥碼開關設置有惟一的節(jié)點地址。小區(qū)中繼計算機通過牛頓-7520模塊實現(xiàn)RS-232接口到RS485接口的電平轉換后接入485總線。

485總線通信子系統(tǒng)中通信所采用的報文格式由長度場、命令場、數(shù)據(jù)場、校驗場等部分組成。報文是變長的，所以需要長度場說明報文長度；命令場說明要執(zhí)行的命令編號；數(shù)據(jù)場為相應數(shù)據(jù)內(nèi)容；校驗場進行報文的完整性校驗，它使報文的內(nèi)容符合某種數(shù)學規(guī)律，以驗證報文內(nèi)容是有意義可以解釋執(zhí)行的。系統(tǒng)對報文除校驗場之外的內(nèi)容逐字節(jié)進行帶進位加法，得到的2字節(jié)和作為完整性校驗碼填入校驗場。因為報文的格式固定，長度較短(不超過64個字節(jié))，所以很容易被外界監(jiān)聽、分析、偽造，從而對計費系統(tǒng)的安全運行造成影響。為此，在系統(tǒng)中選用TEA算法保證傳輸數(shù)據(jù)的安全。

加密函數(shù)首先對長度不足64字節(jié)的報文填充隨機字符，生成長度為64字節(jié)的定長明文，明文以8字節(jié)作為一個數(shù)據(jù)塊，共有8個數(shù)據(jù)塊。加密函數(shù)根據(jù)保存在系統(tǒng)中的“密鑰種子”生成8個不同的密鑰，然后對8個數(shù)據(jù)塊，分別用8個密鑰加密，生成64字節(jié)的密文。系統(tǒng)在發(fā)送密文前，首先發(fā)送4個16進制數(shù)“A5”作為前導，隨后是報文的源節(jié)點地址、目的節(jié)點地址。接收端收到連續(xù)的4個“A5”后，接收報文的源、目的節(jié)點地址。當接收端收到目的節(jié)點地址與本機節(jié)點地址相同后，開始繼續(xù)接收64個字節(jié)的密文。解密函數(shù)，采用相同的“密鑰種子”計算得到密鑰，對密文解密。得到報文后，還需要進行完整性校驗，若正確就根據(jù)報文內(nèi)容進行操作，并產(chǎn)生響應報文加密后發(fā)回。

加密函數(shù)流程：

解密函數(shù)流程：

結語經(jīng)過精心設計的密鑰和TEA算法的高可靠性、高速度的優(yōu)點，使“智能遠程抄表系統(tǒng)”的實時性、通信安全得到了保證。同時，TEA算法可以用C語言、匯編語言等實現(xiàn)，它能高效、安全地運行在大多數(shù)嵌入式處理器上，因此在嵌入式系統(tǒng)通信中有廣泛的應用價值

ice

收藏 海報分享