[发明专利]一种无线测试及数据传输系统的监控装置

说明书

技术领域

本发明涉数据测试和采集监控领域，具体涉及一种智能电网用户端的无线测试及数据传输系统的监控装置。

背景技术

智能电网，又称为知识型电网或者现代电网，是将现代先进的传感与测量技术、信息通信技术、控制技术和原有的输配电基础设施高度集成而形成的新型电网。智能配电网的开放性使得大量智能采集终端和移动终端广泛应用和接入，这就对智能配电网中数据传输的完整性，保密性，抗攻击性以及隐私保护等问题提出了新的挑战。智能电能表是智能电网的智能终端，它已经不是传统意义上的电能表，智能电能表除了具备传统电能表基本用电量的计量功能以外，为了适应智能电网和新能源的使用它还具有双向多种费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能、防窃电功能等智能化的功能，智能电能表代表着未来节能型智能电网最终用户智能化终端的发展方向。

近年来，随着传感器、计算机、无线通信及微机电等技术的发展和相互融合，产生了无线传感器网络(WSN)。无线传感器网络通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监控对象的信息，被广泛用于环境监测、医疗卫生、军事防御、反恐救灾等各个领域。无线传感器网络被认为是21世纪最重要的技术之一，是当今嵌入式领域研究的热点，具有非常广阔的市场空间和研究价值。无线传感器网络也逐渐成为智能配电网中最主要的用户端数据采集系统。

目前，国内外对无线传感器网络数据传输的完整性，保密性，抗攻击性等问题进行了一定的研究，提出了各种不同的广播认证协议。一种是μTESLA广播认证协议，该协议在对广播认证的初始化参数进行分配时，是利用基站与节点之间的共享密钥，通过单播的方式来完成的。通过延迟发送认证密钥及判断延时时长来确定所发送的数据包的完整性。该方案安全性较好，但消息认证有延时，这种延时会导致DOS攻击的发生。后来研究者对μTESLA进行了一系列改进，提出了多级μTESLA方案、多基站的μTESLA方案、针对认证漂移的μTESLA优化方案以及基于消息驱动的μTESLA认证方案等。这些优化方案都是在基本的μTESLA基础上进行的改进，其根本思想没有改变，因此延时是一直存在的问题，它们仍然不能抵御DOS攻击。另一些研究者在智能电网中提出了一种一次签名的认证方案，但该方案要想达到很好的安全性就要消耗很大的签名及认证开销。后来研究者又提出基于Merkle树的广播认证协议，该协议采用直接认证的方法，没有延迟，有效地解决了DOS攻击的问题，同时实现了多个节点一起认证，相互认证的功能。但当节点数量过大时就会造成节点存储开销和通讯开销都过大的问题。因此研究者又在基本Merkle树的基础上提出了一种分级Merkle树的广播策略，该方法针对大量节点设计，大大减小了节点的存储及通信开销。近年来研究者们提出了将Merkle树认证协议运用到智能电网的方案，将该协议运用到用户与社区门户的安全通信中来提高通信的安全性。但没有对用户数据进行有效的隐私保护，攻击者拦截到用户发送的信息也可以解读出有用的数据。用户的用电信息以及用电规律等隐私的泄露将导致入室盗窃等危害人民生活安全的事件发生。

发明内容

本发明提供一种无线测试及数据传输系统的监控装置，该监控装置可实现对智能电网用户的用电信息的无线检测和传输，能够保证用户用电数据的检测连续性和准确性，并且能够极大的保证用电信息传输的保密性和安全性。

为了实现上述目的，本发明提供一种无线测试及数据传输系统的监控装置，其中该系统具有无线传感器网络节点、监控装置和无线数据传输模块，其中，所述无线传感器网络节点的无线数据采集终端与监控装置通过无线数据传输模块无线连接；

所述监控装置包括：

数据监控及处理模块，用于对无线数据采集终端发送的数据进行处理和监控；

控制中心，用于控制整个系统的运行；

客户端监控模块，用于监控无线传感器网络节点；

显示终端，用于实现监控系统与管理员的人机交互。

优选的，所述控制中心为低功耗单片机，优选采用MSP430F149单片机，当然亦可以采用其他的单片机，比如ARM单片机或者是AVR单片机。

优选的，所述数据监控及处理模块和无线数据传输模块可共同构建安全通信通道，双向连接无线数据采集终端与控制中心，控制中心对所述进入监控装置的数据进行处理和控制。

优选的，控制中心通过安全通信通道完成对无线数据采集终端的安全验证，如果采集终端不安全，则阻止该采集终端进入监控装置进行数据存储与交换，如果采集终端安全，则允许该无线数据采集终端进行数据存储与交换。