[发明专利]智能计量表和计量表读取系统

说明书

对相关申请的交叉引用

2010年11月29日提交的日本专利申请No.2010-264595的、包括说明书、附图以及摘要在内的公开内容整体上通过引用包含于此。

技术领域

本发明涉及生成和管理与使用量相对应的计量表读取数据的智能计量表，和将该智能计量表耦接至网络并且执行计量表读取的计量表读取系统，并且涉及例如有效地应用至用于实现电力供应和需求平衡的智能电网(smart grid)的技术。

背景技术

实践中，使用作为称作AMI(高级计量基础设施)的智能电网的智能计量表系统。在智能计量表系统中，智能计量表针对每一个电力需求者设置，并且供电公司的服务器利用双向通信网络远程访问智能计量表，由此，执行电力使用量(power use amount)的远程计量表读取，远程闭合电力阀门，更新电价表等。

专利文献1描述了一种在电力需求的峰值时由电力需求者本身按峰值时间抑制电力需求的技术。专利文献2描述了一种采用针对经由网络的黑客行为(hacking)的安全防火墙的技术。

对于智能计量表系统的安全性来说，大致有以下三种威胁。

第一种威胁是经由网络的未经授权的访问。通过智能计量表测量的每一个家庭的计量表读取数据经由数据集中器发送至能源供应公司的服务器。与此相反，从设置在能源供应公司中的服务器发送智能计量表的更新文件，而且在某些情况下，发送用于通过远程控制来打开/关闭能源阀门的指令信号。具体来说，智能计量表和能源供应公司经由WAN(广域网)执行双向通信。当该系统耦接至网络时，便利性得以改进。另一方面，针对该系统受到经由网络的未经授权的访问攻击的安全性威胁增加了。因此，智能计量表和能源供应公司的服务器均必须在通信中认证另一方，并且必须通过加密通信数据来执行端到端安全通信，以使该数据不被窃取。这种端到端安全通信主要使用SSL(安全套接字层)、TSL(传输层安全性)等。然而，当用于认证的证书、加密密钥、密码等泄露时，攻击者可以非法访问该网络，并通过假装计量表或服务器而产生的诸如DOS(拒绝服务)攻击的威胁，例如破坏整个地区电力的恐怖行为等上升。

第二种是窜改用于作为智能计量表的组件的芯片上系统(SoC)微计算机等的程序的威胁。

第三种是未经授权读取计量表读取数据和窜改的威胁。

相关技术的普通智能计量表具有诸如微计算机的芯片上系统数据处理装置(还描述为计量表SoC)，其基于诸如电压或电流值的输入来执行对计量表读取值的计算。在计量表SoC中的芯片上非易失性存储器或外部非易失性存储器中，存储了用于计算的价格表、计算程序、已计算计量表读取数据，用于执行认证和与能源供应公司的服务器的加密通信的证书和加密密钥等。价格表、计量表读取数据、证书、加密密钥等利用特定密钥加密，并且存储在非易失性存储装置中。

[专利文献]

[专利文献1]日本未经审查专利公报No.2010-128810

[专利文献2]日本未经审查专利公报No.2007-52773

发明内容

即使价格表、计量表读取数据、证书、加密密钥等利用特定密钥加密，并且存储在非易失性存储装置中，但如果在该非易失性存储装置中未采取足够安全的措施，则出现安全性威胁，致使该特定密钥本身被从非易失性存储装置非法读取，证书和加密密钥被窃取，黑客假装成合法用户并且攻击该服务器，或者假装成合法服务器并且向计量表发送恶意更新文件(补丁)或错误命令。还假定出现安全性威胁，致使攻击者窜改程序，来计算要比实际使用量小的用电量，窜改校准数据和用电量，此外，擦除黑客行为日志。在用于电力的计量表中，将实时时钟用于根据时间带的价格。还假定攻击者窜改计量表，使得通过改变实时时钟的时间而总是应用具有低使用价格的时间带。针对那些状况，对于仅采用采取诸如金属屏蔽部的物理安全性措施的非易失性存储装置来说，是不够的。

本发明的目的是提供一种供在读取电力、煤气、水等的自动计量表中使用的智能计量表，并且有助于实现防止窜改程序和数据并保证该计量表内部和外部通信路径的安全性的系统。

本发明的上述和其它目的以及新颖特征根据本说明书和附图的描述而变清楚。

在本申请中公开的多个发明中的一个代表性发明的概述将简要描述如下。