[發明專利]一種智能電能表裝置及其通信方法

在審

• 申請號: 202011197336.3
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112399393A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 熊德智;周綱;劉小平;柳青;溫和;胡軍華;楊茂濤;陳浩;肖湘奇;曾偉杰
• 申請（專利權）人: 國網湖南省電力有限公司;國網湖南省電力有限公司供電服務中心（計量中心）;國家電網有限公司
• 主分類號: H04W4/80
• 分類號: H04W4/80;H04W12/041;H04W12/06;H04W12/55;H04W52/02;H04W76/14;G08C17/02
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長清;廖元寶

本發明公開了一種智能電能表裝置及其通信方法，此系統包括電能表、智能微型斷路器、終端模塊和藍牙模塊；所述藍牙模塊采用藍牙模組或SOC兩種方式，其中SOC方式為電能表自身集成藍牙協議棧；藍牙模組包括第一藍牙模組和第二藍牙模組，在采用藍牙模組時，所述電能表通過第一藍牙模組與智能微型斷路器和從設備相連；所述電能表依次通過第一藍牙模組和第二藍牙模組與終端模塊相連。本發明具有可靠性高、穩定性好、功耗低等優點。

技術領域

本發明主要涉及智能電能表技術領域，具體涉及一種智能電能表裝置及其通信方法。

背景技術

新一代電能表(IR46模組化電能表)對數據通信要求越來越高，在我國現有的電能表技術體系里，通信部分目前主要由通信模塊(電力線載波、微功率無線等)、RS485、紅外來實現，從實際應用來看，RS485和紅外這兩種方式存在明顯的缺陷，如RS485布線施工難、通信速度低；紅外通信不可靠、速度慢等，這兩種技術明顯不適用未來電能表技術發展趨勢，目前急需一種高速、可靠的本地通信技術來替代RS485和紅外。

其中藍牙技術經過多個版本的升級，目前已經廣泛應用于物聯網領域，是一門成熟的通信技術，且藍牙已經完全國產化，不存在壟斷問題，藍牙技術可以有效的彌補電能表本地通信瓶頸。

具體地，藍牙是一種支持設備短距離通信(一般10m內)的無線電技術，能在包括移動電話、PDA、無線耳機、筆記本電腦、相關外設等眾多設備之間進行無線信息交換。利用“藍牙”技術，能夠有效地簡化移動通信終端設備之間的通信，也能夠成功地簡化設備與因特網Internet之間的通信，從而數據傳輸變得更加迅速高效，為無線通信拓寬道路。

藍牙作為一種小范圍無線連接技術，能在設備間實現方便快捷、靈活安全、低成本、低功耗的數據通信和語音通信，因此它是目前實現無線個域網通信的主流技術之一，與其他網絡相連接可以帶來更廣泛的應用，是一種尖端的開放式無線通信，能夠讓各種數碼設備無線溝通，是無線網絡傳輸技術的一種。

藍牙技術是一種無線數據與語音通信的開放性全球規范，它以低成本的近距離無線連接為基礎，為固定與移動設備通信環境建立一個特別連接。其實質內容是為固定設備或移動設備之間的通信環境建立通用的無線電空中接口(Radio Air Interface)，將通信技術與計算機技術進一步結合起來，使各種3C設備在沒有電線或電纜相互連接的情況下，能在近距離范圍內實現相互通信或操作。簡單的說，藍牙技術是一種利用低功率無線電在各種3C設備間彼此傳輸數據的技術。藍牙工作在全球通用的2.4GHz ISM(即工業、科學、醫學)頻段，使用IEEE802.11協議。作為一種新興的短距離無線通信技術，正有力地推動著低速率無線個人區域網絡的發展。

但是，藍牙存在的問題總體上包括以下幾點：

(1)藍牙的功耗問題。藍牙傳輸數據的頻率不高，在傳輸數據的過程中耗能較少，但是，為了及時響應連接請求，在等待過程中的輪詢訪問卻是十分耗能的。

(2)藍牙的連接過程煩瑣。藍牙的連接過程中涉及多次的信息傳遞與驗證過程，表面上來看似乎并不能讓使用者感受到復雜的連接程序，但是，反復的數據加解密過程和每次連接都需進行的身份驗證過程卻是對于設備計算資源的一種極大的浪費。

(3)藍牙的安全性問題。藍牙的首次配對需要用戶通過PIN碼驗證，PIN碼一般僅由數字構成，且位數很少，一般為4～6位。PIN碼在生成之后，設備會自動使用藍牙自帶的E2或者E3加密算法來對PIN碼進行加密，然后傳輸進行身份認證。在這個過程中，黑客很有可能通過攔截數據包，偽裝成目標藍牙設備進行連接或者采用“暴力攻擊”的方式來破解PIN碼。此外，在藍牙傳輸數據的過程中使用的加密算法的安全性也有待提高。出現以上情況的原因在于藍牙技術的本身，由于藍牙的設計目標為設備間組成一個無基站式局域網(類似于WLAN的AdHoc模式)，進行多設備間的近距離通信，為了保證私密性和安全性，藍牙協議要求每次連接前必須進行身份認證。

發明內容