一种智能化污水处理系统的通信控制方法与流程

本发明涉及通信控制领域，特别是一种智能化污水处理系统的通信控制方法。

背景技术：

随着国家城镇化的快速发展，农村小城镇的集中居住进程的加快，以及人们生活水平的日益提高，生活污水的排放对河流和生态的污染越来越大。如何治污就成了迫在眉睫的事情。小型分散污水处理由此而诞生。

目前的小型分散污水处理系统对设备自身的运行状态和运行参数进行监控，以及终端设备向控制中心上报状态信息。但此类设备数据和设备状态用的是模拟信号、数字明码或者做了简单加密进行传输，此类传输方式容易被别有用心的人破解，更改设备运行参数或者电子攻击使其设备无法正常运行。

技术实现要素：

基于此，针对上述问题，有必要提出一种智能化污水处理系统的通信控制方法，该控制方法在分散、无人值守的污水处理系统中，对连接在终端设备控制主机上的各传感设备和监测设备的命令发送及返回数据通信进行分解后位加密、数据加扰处理，而且每台终端设备控制主机的加密运算数都是随机的，这样就有效避免了别有用心的人采用搭接线路，篡改设备的正常运行数据。

本发明的技术方案是：一种智能化污水处理系统的通信控制方法，该污水处理系统包括控制中心、终端设备控制主机、传感设备和监测设备，其中，包括“终端设备控制主机按预设定的时间向控制中心发送工作状态信息”的步骤，同时包括以下步骤：

a、终端设备控制主机发送加密、加扰命令至传感设备或监测设备后等待接收数据，并进入步骤b；

b、传感设备或监测设备接收来自终端设备控制主机的加密、加扰命令并解析命令后进入步骤c；

c、传感设备或监测设备判断接收到的命令是否为读取数据命令，如果是，则进入步骤d；如果不是，则正常工作，同时等待终端设备控制主机发送命令，并回到步骤a；

d、传感设备或监测设备按命令要求返回加密、加扰数据至终端设备控制主机后进入步骤e；

e、终端设备控制主机接收来自传感设备或监测设备的加密、加扰数据并解析数据后进入步骤f；

f、终端设备控制主机判断是否为读取数据命令所要求的传感设备或监测设备返回的数据，如果是，则进入步骤g；如果不是，则进入步骤h；

g、终端设备控制主机读取需要的数据；

h、终端设备控制主机判断是否多次未收到正确的返回数据，如果是，则发送未返回数据的传感设备或监测设备的故障信息至控制中心；如果不是，则继续接收数据，并回到步骤a。

在分散、无人值守的污水处理系统中，对连接在终端设备控制主机上的各传感设备和监测设备的命令发送及返回数据通信进行分解后位加密、数据加扰处理，这样就有效避免了别有用心的人采用搭接线路，篡改设备的正常运行数据。

优选地，如果超过预设定的时间控制中心未收到终端设备控制主机发送的工作状态信息，则控制中心提示终端设备控制主机工作异常，并继续等待接收终端设备控制主机发送的工作状态信息。

优选地，步骤a包括如下步骤：

a1、将传感设备或监测设备的地址、传感设备或监测设备的数据类型和数据个数做数据正确性校验并生成原始命令和校验码，进入步骤a2；

a2、将原始命令连同步骤a1中的校验码进行位加密生成加密命令，随机取该加密命令中的一单字节作为加密运算数，将该加密命令连同该加密运算数生成新的一组加密命令，进入步骤a3；

a3、分别取时钟毫秒的不重复随机数即加扰码，加在新的加密命令的字节之间，生成加密、加扰命令，进入步骤a4；

a4、对加密、加扰命令进行正确性校验，连同该校验码组成一帧新的加密、加扰命令发送至传感设备或监测设备。

终端设备控制主机发送加密、加扰命令的方式为有线或者无线。

终端设备控制主机发送的命令均进行位加密和加扰处理，而且每台终端设备控制主机的加密运算数都是随机的，这样就有效避免了别有用心的人采用搭接线路，篡改设备的正常运行命令。并且命令采用了随机数加扰传输，从而提高了污水处理系统运行的正常性。

优选地，步骤b包括如下步骤：

b1、判断接收到的每一帧加密、加扰命令是否正确，如果正确，则将该帧命令暂存；如果不正确，则丢掉该帧命令，并继续接收命令；当暂存的正确的命令达到三帧后，进入步骤b2；

b2、判断三帧正确的命令中任意两帧命令的加扰码是否相同，如果相同，则表示该三帧命令为无效命令，此时应丢掉该三帧命令，并继续接收命令；如果不相同，则进入步骤b3；

b3、将命令过滤掉加扰码，还原为加密命令，进入步骤b4；

b4、取出加密运算数对加密命令进行运算解码；

b5、判断解码后的命令是否正确，如果正确，解析命令，进入步骤c；如果不正确，则丢掉命令，并继续接收命令。

命令采用了随机数加扰传输，传感设备或监测设备需要接收三次完全不同的命令才能解析成为一帧有效的命令，可以有效避免采用拷贝命令的方式，分析和篡改通信命令。

优选地，步骤d包括如下步骤：

d1、根据命令要求取出数据；

d2、将本地设备地址、步骤d1中取出的数据和该数据的个数组成整组数据，对整组数据进行正确性校验并生成校验码；

d3、将步骤d2中的整组数据连同校验码通过加密运算数进行位加密后生成加密数据；

d4、将加密数据加入加扰码后生成加密、加扰数据，再次校验后生成一组新的加密、加扰数据发送至终端设备控制主机。

传感设备或监测设备的返回数据通均进行位加密和加扰处理，而且每台传感设备或监测设备的加密运算数都是根据终端设备控制主机的命令获得的，这样就有效避免了别有用心的人采用搭接线路，篡改设备的正常运行数据。并且每个传感设备或监测设备的返回数据均采用了随机数加扰传输，从而提高了污水处理系统运行的正常性，和监测数据真实性。

优选地，步骤e包括如下步骤:

e1、判断收到的每一组加密、加扰数据是否正确，如检正确，则将该组数据暂存；如检不正确，则丢掉该组数据，并继续接收数据；

当暂存的正确的数据达到三组后，进入步骤e2；

e2、判断三组正确的数据中任意两组数据的加扰码是否相同，如果相同，则表示该三组数据为无效数据，此时应丢掉该三组数据，并继续接收数据；如果不相同，则进入步骤e3；

e3、将数据过滤掉加扰码，还原为加密数据，进入步骤e4；

e4、用发送命令时的加密运算数对数据进行解码；

e5、判断解码后的数据是否正确，如果正确，则解析数据，完成接收，进入步骤f；如果不正确，则丢掉数据，并继续接收数据。

数据采用了随机数加扰传输，终端设备控制主机需要接收三组完全不同的数据才能解析成为一组有效的数据，可以有效避免采用拷贝数据的方式，分析和篡改通信数据。

优选地，在步骤h中，终端设备控制主机向传感设备和监测设备发出命令后，如果连续五次发送都未收到传感设备或监测设备返回数据，终端设备控制主机向控制中心发送对应传感设备或监测设备工作异常信息。

如果遇到对连接线路和信道不间断地干扰攻击，本控制及通信方法具有系统异常的报警功能，控制中心出现异常报警，可以派人到现场精准排除故障。从而提高了污水处理系统运行的正常性，和监测数据真实性。

本发明的有益效果是：

1、在分散、无人值守的污水处理系统中，对连接在终端设备上的各传感设备和监测设备的命令发送及返回数据通信进行分解后位加密、数据加扰处理，而且每台终端设备控制主机的加密运算数都是随机的，这样就有效避免了别有用心的人采用搭接线路，篡改设备的正常运行数据；

2、数据采用了随机数加扰传输，需要接收三次完全不同的命令或数据才能解析成为一组有效的命令或数据，可以有效避免采用拷贝数据的方式，分析和篡改通信数据；

3、遇到对连接线路和信道不间断地干扰攻击，本控制及通信方法具有系统异常的报警功能，控制中心出现异常报警，可以派人到现场精准排除故障。从而提高了污水处理系统运行的正常性，和监测数据真实性。

附图说明

图1为本发明实施例中终端设备控制主机发送命令和接收数据的流程图；

图2为本发明实施例中传感设备或监测设备接收命令和发送数据的流程图；

图3为本发明实施例中终端设备控制主机生成加密、加扰命令的流程图；

图4为本发明实施例中传感设备或监测设备解码命令的流程图；

图5为本发明实施例中传感设备或监测设备生成加密、加扰数据的流程图；

图6为本发明实施例中终端设备控制主机解码数据的流程图；

图7为本发明实施例中所述污水处理系统的系统结构示意图；

附图标记：10-控制中心，20-终端设备控制主机，30-传感设备，40-监测设备。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

实施例1

如图1、图2所示，一种智能化污水处理系统的通信控制方法，该污水处理系统包括控制中心10、终端设备控制主机20、传感设备30和监测设备40，其中，包括“终端设备控制主机20按预设定的时间向控制中心10发送工作状态信息”的步骤，同时包括以下步骤：

a、终端设备控制主机20发送加密、加扰命令至传感设备30或监测设备40后等待接收数据，并进入步骤b；

b、传感设备30或监测设备40接收来自终端设备控制主机20的加密、加扰命令并解析命令后进入步骤c；

c、传感设备30或监测设备40判断接收到的命令是否为读取数据命令，如果是，则进入步骤d；如果不是，则正常工作，同时等待终端设备控制主机20发送命令，并回到步骤a；

d、传感设备30或监测设备40按命令要求返回加密、加扰数据至终端设备控制主机20后进入步骤e；

e、终端设备控制主机20接收来自传感设备30或监测设备40的加密、加扰数据并解析数据后进入步骤f；

f、终端设备控制主机20判断是否为读取数据命令所要求的传感设备30或监测设备40返回的数据，如果是，则进入步骤g；如果不是，则进入步骤h；

g、终端设备控制主机20读取需要的数据；

h、终端设备控制主机20判断是否多次未收到正确的返回数据，如果是，则发送未返回数据的传感设备30或监测设备40的故障信息至控制中心；如果不是，则继续接收数据，并回到步骤a。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上，如果超过预设定的时间控制中心10未收到终端设备控制主机20发送的工作状态信息，则控制中心10提示终端设备控制主机20工作异常，并继续等待接收终端设备控制主机20发送的工作状态信息。

实施例3

如图3所示，本实施例在实施例1的基础上，步骤a包括如下步骤：

a1、将传感设备30或监测设备40的地址、传感设备30或监测设备40的数据类型和数据个数做数据正确性校验并生成原始命令和校验码，进入步骤a2；

a2、将原始命令连同步骤a1中的校验码进行位加密生成加密命令，随机取该加密命令中的一单字节作为加密运算数，将该加密命令连同该加密运算数生成新的一组加密命令，进入步骤a3；

a3、分别取时钟毫秒的不重复随机数即加扰码，加在新的加密命令的字节之间，生成加密、加扰命令，进入步骤a4；

a4、对加密、加扰命令进行正确性校验，连同该校验码组成一帧新的加密、加扰命令发送至传感设备30或监测设备40。

实施例4

如图4所示，本实施例在实施例1的基础上，步骤b包括如下步骤：

b1、判断接收到的每一帧命令是否正确，如果正确，则将该帧命令暂存；如果不正确，则丢掉该帧命令，并继续接收命令；当暂存的正确的命令达到三帧后，进入步骤b2；

b2、判断三帧正确的命令中任意两帧命令的加扰码是否相同，如果相同，则表示该三帧命令为无效命令，此时应丢掉该三帧命令，并继续接收命令；如果不相同，则进入步骤b3；

b3、将命令过滤掉加扰码，还原为加密命令，进入步骤b4；

b4、取出加密运算数对加密命令进行运算解码；

b5、判断解码后的命令是否正确，如果正确，解析命令，进入步骤c；如果不正确，则丢掉命令，并继续接收命令。

实施例5

如图5所示，本实施例在实施例1的基础上，步骤d包括如下步骤：

d1、根据命令要求取出数据；

d2、将本地设备地址、步骤d1中取出的数据和该数据的个数组成整组数据，对整组数据进行正确性校验并生成校验码；

d3、将步骤d2中的整组数据连同校验码通过加密运算数进行位加密后生成加密数据；

d4、将加密数据加入加扰码后生成加密、加扰数据，再次校验后生成一组新的加密、加扰数据发送至终端设备控制主机。

实施例6

如图6所示，本实施例在实施例1的基础上，步骤e包括如下步骤:

e1、判断收到的每一组数据是否正确，如检正确，则将该组数据暂存；如检不正确，则丢掉该组数据，并继续接收数据；

当暂存的正确的数据达到三组后，进入步骤e2；

e2、判断三组正确的数据中任意两组数据的加扰码是否相同，如果相同，则表示该三组数据为无效数据，此时应丢掉该三组数据，并继续接收数据；如果不相同，则进入步骤e3；

e3、将数据过滤掉加扰码，还原为加密数据，进入步骤e4；

e4、用发送命令时的加密运算数对数据进行解码；

e5、判断解码后的数据是否正确，如果正确，则解析数据，完成接收，进入步骤f；如果不正确，则丢掉数据，并继续接收数据。

实施例7

本实施例在实施例1的基础上，在步骤h中，终端设备控制主机20向传感设备30和监测设备40发出命令后，如果连续五次发送都未收到传感设备30或监测设备40返回数据，终端设备控制主机20向控制中心10发送对应传感设备30或监测设备40工作异常信息。

如图7所示，图7为本发明实施例中所述污水处理系统的系统结构示意图。该污水处理系统包括控制中心10、终端设备控制主机20、传感设备30和监测设备40；所述控制中心10的信号输入输出端连接终端设备控制主机20的第一信号输入输出端，所述传感设备30的信号输入输出端和监测设备40的信号输入输出端分别与终端设备控制主机20的第二信号输入输出端连接。控制中心10远程接收各终端设备控制主机20所发送的加密、加扰终端设备状态信息，终端设备控制主机20与连接在终端设备上的传感设备和监测设备发送加密、加扰命令,传感设备30和监测设备40将命令解析还原后，再将终端设备控制主机20命令中需要的数据通过加密、加扰后将数据发送至控制中心10。控制中心10与终端设备控制主机20连接采用无线通信方式连接，如GPRS、WIFI、局域网，终端设备控制主机20与传感设备30和监测设备40连接采用有线或者无线通信方式连接。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。