一种无线测试及数据传输系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉数据测试和采集领域，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。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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μ TESLA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yTESLA进行了一系列改进，提出了多级yTESLA方案、多基站的μ TESLA方案、针对认证漂移的μ TESLA优化方案以及基于消息驱动的μ TESLA认证方案等。这些优化方案都是在基本的μ TESLA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】
[0005]本发明提供一种无线测试及数据传输系统，该系统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。
[0006]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，该系统包括:
[0007]无线传感器网络节点，用于检测和采集智能电网用户端信息；
[0008]监控装置，用于控制整个系统的运行和数据处理；
[0009]无线数据传输模块，用于无线传感器网络节点采集的用户数据无线传输给监控装置；
[0010]所述无线传感器网络节点包括多个传感器节点和无线数据采集终端；
[0011 ] 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。
[0012]优选的，所述无线数据采集终端设置有防火墙模块，无线数据采集终端和无线数据传送模块内各设置有一个加密模块，无线数据传送模块中还设置有一个身份验证模块，数据传送模块和防火墙模块之间设置有相互独立的双通道连接模块。
[0013]优选的，所述无线数据采集终端包括:包括MCU、模拟量输入单元、开关量输入单元、继电器输出单元、数字量输出单元、SRAM单元、RTC单元、看门狗单元、RS232/RS485/RS422单元、无线单元以及电源单元；
[0014]其中模拟量输入单元、开关量输入单元与MCU连接，MCU与继电器输出单元、数字量输出模块单元，同时MCU还与SRAM单元、RTC单元、看门狗单元、RS232/RS485/RS422单元、无线单元以及LED指示灯单元；RS232/RS485/RS422单元与用户接口电路连接，无线单元连接ZigBee传输天线和适配器电路。
[0015]优选的，所述无线数据传输模块包括ZigBee接收天线、适配器电路和数据总线，用于接收数据采集终端无线信号，并经由数据总线传输给所述数据处理模块。
[0016]优选的，所述传感器节点可包括:括空气温度传感器、空气湿度传感器、电压传感器、电流传感器、有功传感器、无功传感器中的一种或两种及以上的组合。
[0017]优选的，所述监控装置包括:数据监控及处理模块，控制中心，客户端监控模块和显示终端。
[0018]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。
[0019]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。
[0020]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。
[0021]优选的，控制中心可对系统内所有数据的存储和交换过程，进行加密处理。
[0022]优选的，所述客户端控制模块，可将控制中心的控制指令，通过无线传输的形式发送给无线数据采集终端，以控制无线数据采集终端的数据采集。
[0023]本发明具有以下优点和有益效果:(I)无线传感器网络节点可实现实时对智能电网用户的环境温度、湿度、电压、电流、有功和无功等信息的采集；(2)使用无线的方式进行组网，大大减少在数据传输过程中占有的资源量，降低实施成本，并且便于安装、维护，在控制室进行统一监控多个智能电网用户的用电信息，提高了监控效率，节约了人力成本；(3)改进的数据采集终端和数据处理模块可以保证气候数据的监测连续性和准确性，准确指导农业生产；(4)通过建立安全通信通道，对系统内的数据存储和交换过程，均进行加密处理，可保证系统通信的安全性和可靠性，避免用户用电信息泄露。
【附图说明】
[0024]图1示出了本发明的一种无线测试及数据传输系统的框图。
[0025]图2示出了本发明的一种无线测试及数据传输系统的监控方法。
【具体实施方式】
[0026]图1是示出了本发明的一种无线测试及数据传输系统。该系统包括:无线传感器网络节点1，用于检测和采集智能电网用户端信息；监控装置3，用于控制整个系统的运行和数据处理；无线数据传输模块2，用于无线传感器网络节点采集的用户数据无线传输给监控装置；所述无线传感器网络节点I包括多个传感器节点11和无线数据采集终端12 ;其中，所述无线传感器网络节点I的无线数据采集终端12与监控装置通3过无线数据传输模块2无线连接。
[0027]所述监控装置3包括:数据监控及处理模块31，控制中心32，客户端监控模块33和显示终端34。优选的，所述控制中心32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。
[0028]所述数据监控及处理模块31