[发明专利]一种防作弊高精度智能数字称重模块及其防作弊方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种称重传感器，具体地说是一种防作弊高精度智能数字称重模块及其防作弊方法，属于重量计量技术领域。

背景技术

随着工业控制系统向数字化、智能化方向发展，近年来数字称重传感器被开发并已得到广泛应用。数字称重传感器是在弹性元件贴片、固化、后固化和布线组桥后，与数字称重模块连接，使称重传感器输出有格式、有规律的信号，并能实现远距离传输。稳定、安全、可靠是用户最关心的问题，然而在一些仪表和通讯线路中发现了一些作弊装置，说明目前数字称重传感器中应用的数字称重模块传输协议已经被破解。在称重传感器的实际应用中，由于工作环境温度变化太大引起的测量值漂移同样是个不可小觑的问题，在高精度测量中，给传感器附加硬件补偿措施很难达到精度要求并且人工成本较高。因此，研发一种可防作弊的高精度智能数字称重模块是亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种防作弊高精度智能数字称重模块及其防作弊方法，其不仅能够提高数据传输可靠性，而且具有防作弊功能。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：一种防作弊高精度智能数字称重模块，其特征是，包括信号放大电路、AD转换电路、微处理器、温度采集电路、通讯电路、电源电路和防浪涌电路，所述信号放大电路的输入端与称重传感器的输出端连接，输出端通过AD转换电路与微处理器连接，所述微处理器分别与温度采集电路、通讯电路和电源电路相连，所述防浪涌电路分别与信号放大电路和电源电路相连，所述微处理器通过通讯电路与数据接收端相连；所述微处理器内装载有加密软件，与加密软件对应的解密软件安装在数据接收端。

优选地，所述通讯电路包括RS-485通讯电路。

本发明还提供了一种防作弊高精度智能数字称重模块的防作弊方法，其特征是，采用基于RS-485自定义的通讯协议，将加密算法固化在数字称重模块中，将解密算法安装在数据接收端；所述防作弊方法包括以下步骤：

数据接收终端发送一组随机数给数字称重模块；

数字称重模块将接收到的随机数与实际测量重量数据通过加密函数f(x)进行加密形成密文；

数字称重模块将密文通过自定义的RS-485通讯协议发送给数据接收终端；

数据接收终端接收到密文后用解密函数进行解密计算出实际测量重量数据。

优选地，所述自定义的RS-485通讯协议为：每一帧数据为4个字节，前3个字节为称重数据，最后1个字节为校验码。

优选地，所述加密函数f(x)如式1所示：

式中，x₁、x₂、x₃、x₄是重量信息，k₁、k₂、k₃、k₄是系统产生的随机数，k＝k₁+k₂+k₃+k₄，且k≠0。

优选地，所述解密函数如式2所示：

式中，x₁、x₂、x₃、x₄是重量信息，k₁、k₂、k₃、k₄是系统产生的随机数，k＝k₁+k₂+k₃+k₄，且k≠0。

进一步地，所述防作弊方法还包括温度补偿步骤，所述温度补偿步骤为通过温度采集电路获得称重传感器的实时工作温度，利用温度补偿函数补偿温度变化引起的称重传感器输出误差。

优选地，所述温度补偿函数如式3所示：

f(x,T)＝(f(x)+f(x₀,T))′f(T_i)   (3)

式中，i＝1…40，x为称重传感器的输入，T为实时温度,x₀为称重传感器零点的输入值，f(x₀,T)为称重传感器在实时温度T下的零点输出值，f(T_i)为称重传感器在[T_i-1,T_i]温度段下任意输入对应的补偿系数。

优选地，所述f(T_i)为通过采集[-20℃—+60℃]温度下称重传感器的零点到满量程共82个样本点的输出值进行计算的结果。