[發明專利]一種針對網點碳排放監測的傳感器數據防篡改系統及方法

有效

• 申請號: 202310707044.7
• 申請日: 2023-06-15
• 公開（公告）號: CN116451282B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 朱錦奇;王利軍;孫金平;黃志明;潘健;由坤
• 申請（專利權）人: 浙江億視電子技術有限公司
• 主分類號: G06F21/64
• 分類號: G06F21/64;G06F18/2411;G06Q50/06
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 鄭芳

1.一種針對網點碳排放監測的傳感器數據防篡改系統，其特征在于：所述系統包括邊緣主機，以及兩個以上傳感器接入電路和傳感器，每個傳感器都配有一個傳感器接入電路，且傳感器的供電引腳、通訊引腳均接到傳感器接入電路上，傳感器接入電路將其通訊引腳連接到邊緣主機；所述傳感器接入電路包括主控單片機、第一電源芯片、第二電源芯片、電流采樣電阻、電流感應放大芯片、通訊芯片、時鐘芯片、通訊加密芯片和以太網通訊芯片，其中，傳感器接入電路內的各芯片供電由第一電源芯片負責，傳感器接入電路下屬的傳感器供電由第二電源芯片負責，主控單片機控制第二電源芯片的開關，且與電流感應放大芯片連接，電流感應放大芯片與電流采樣電阻配合；主控單片機通過通訊芯片的電平轉換，實現與傳感器之間的通訊與數據采集；主控單片機的串口連接到通訊加密芯片，通訊加密芯片連接到以太網通訊芯片。

2.根據權利要求1所述針對網點碳排放監測的傳感器數據防篡改系統，其特征在于：傳感器接入電路的供電由外部電源供電。

3.根據權利要求1所述針對網點碳排放監測的傳感器數據防篡改系統，其特征在于：主控單片機通過其通用輸出引腳控制第二電源芯片的開關，且通過模數轉換引腳連接電流感應放大芯片。

4.一種針對網點碳排放監測的傳感器數據防篡改方法，其特征在于：采用權利要求1-3任一種系統，包括數據防篡改主方法、數據上傳、數據防篡改輔助方法和參數下載四部分，其中防篡改主方法運行于傳感器接入電路的主控單片機上，防篡改輔助方法運行于邊緣主機的CPU上，數據上傳是指傳感器接入電路將所采集的數據上傳至邊緣主機，數據下載是指邊緣主機計算得到的參數傳輸至傳感器接入電路；

主控單片機上電并完成初始化之后，會執行數據防篡改主方法，即循環執行周期性數據采集步驟、直接報警處理步驟、自主處置步驟、累積量連續性判斷步驟四部分，且當傳感器供電觸發中斷時，主控單片機會優先執行中斷函數步驟；

自主處置步驟，傳感器接入電路采集傳感器數據失敗時，首先啟動傳感器補抄步驟，如補抄失敗則對傳感器進行重啟，然后再次對傳感器進行補抄，如若還是失敗，則進行報警處理；

累積量連續性判斷步驟，求取最近兩次累積量增加值與最近兩次時間間隔值之間的比值，并通過判斷比值是否在允許范圍內，決定是否需要報警處理；

邊緣主機內運行的數據防篡改輔助方法，即邊緣算法處理步驟，以支持向量

機SVR作為算法模型，以歷史數據為訓練樣本，訓練得到累積量連續性比值，并最終下發給傳感器接入電路，作為防篡改主方法內累積量連續性判斷步驟的判斷依據；

邊緣算法處理步驟，以支持向量機SVR算法為核心，以傳感器累積量Q、傳感器累積量增加值△Q、傳感器瞬時量I、時間增加值△T四項為輸入參數，以數據防篡改主方法累積量連續性判斷步驟內所需的累積量連續性比值為輸出參數，進行相關計算；

支持向量機SVR的數學模型為：

；

其中：f(x)表示累積量連續性比值；x為支持向量機SVR輸入變量，即經過歸一化處理之后的傳感器累積量Q、傳感器累積量增加值△Q、傳感器瞬時量I、時間增加值△T四項參數，即，符號'表示矩陣轉置；w表示SVR的分類超平面法向量，b表示偏差值。

5.根據權利要求4所述針對網點碳排放監測的傳感器數據防篡改方法，其特征在于：在周期性數據采集步驟內，主控單片機會調用時鐘芯片提供的時鐘，每隔一段時間首先采集并存儲傳感器數據，然后采集并存儲傳感器供電數據；傳感器數據采集的具體過程為：按照通訊協議向傳感器下發數據采集命令幀，然后接收傳感器返回的數據幀并按照通訊協議加以解析，提取得到包括傳感器ID號、當前累積量、瞬時量在內的參數，最后存儲在主控單片機內置存儲器內；傳感器供電數據采集的具體過程為：通過主控單片機模數轉換引腳，讀取電流感應放大芯片輸出的信號，然后在主控單片機內部換算成為電流值，最后存儲在主控單片機內置存儲器內。

6.根據權利要求5所述針對網點碳排放監測的傳感器數據防篡改方法，其特征在于：直接報警處理步驟，從傳感器返回的數據中檢測到傳感器ID號前后不一致、傳感器累積量變小的情況，以及從電流感應放大芯片處檢測到傳感器供電中斷情況，直接進行報警處理。

7.根據權利要求6所述針對網點碳排放監測的傳感器數據防篡改方法，其特征在于：中斷函數步驟，任意時間檢測到傳感器供電電流存在下降沿時，則立即啟動傳感器數據采集，并通過傳感器數據采集是否成功、傳感器ID是否一致、傳感器累積量是否連續三方面判斷是否需直接報警。