[发明专利]一种基于lora的无线数据采集系统及数据传输方法

说明书

本发明公开了一种基于lora的无线数据采集系统及数据传输方法，其由无线数据采集模块和无线汇总接收主机组成，无线数据采集模块与无线汇总接收主机采用非对称加密算法进行双向认证，在双向认证完成前彼此不会进行任何数据传输，在无线数据采集模块与无线汇总接收主机相互确认身份后，无线汇总接收主机会会向无线数据采集模块发送对称秘钥进行数据传输前的安全验证，在验证通过后才会进行实质数据传输，且整个系统的在数据传输过程中实时动态验证，可靠性高，安全性好。

所属技术领域

本发明属于数据加密传输领域，尤其涉及一种基于lora的无线数据采集系统及数据传输方法，属于电力通信技术领域。

背景技术

随着电力自动化水平的不断提高，国家电网公司提出“三型两网、世界一流”的战略发展目标，在坚强智能电网基础上建设泛在电力物联网，充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术和先进通信技术，实现电力系统各个环节万物互联、人机交互，打造状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活的泛在电力物联网。在泛在电力物联网发展建设过程中，无线通信技术在电力系统中的应用越来越广泛，尤其在现有变电站功能升级、系统改造过程中，采用无线通信的方式将分布在变电站各个区域内的设备状态、运行数据实时采集汇总，对运行维护单位及时掌握变电站二次设备及辅助设备的运行状态及运行环境信息，提高工作效率，降低系统改造成本，全面提升变电站运维人员对站内二次设备及辅助设备的管控能力有有益的效果。

LoRa是近年来兴起的物联网技术，最大特点是在同样的功耗条件下比其他无线方式，例如WIFI、ZigBee、红外、蓝牙等方式传播的距离更远，实现了低功耗和远距离的统一，正常条件下，同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍。LORA网络的架设无需依赖于运营商，并且最新的LORA技术支持中继组网，非常适合用于数据量不太大的变电站二次设备和辅助设备运行状态监视、实时数据采集的应用。

但是在变电站内采用无线通信存在最大的风险是数据安全，因为无线通信信号容易被截取，如果没有采用安全措施，通讯数据会被截取收集分析，导致信息泄露，特别是参数设置、控制操作命令如果被仿冒设备发出，并且被执行，将严重影响变电站内的供电设备安全稳定运行，无法满足电力行业对安全行、可靠性的要求。

发明内容

针对无线通信技术在变电站数据采集监控应用过程中存在的通讯安全问题，本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于lora的无线数据采集系统及数据传输方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种基于lora的无线数据采集系统，其由无线数据采集模块和无线汇总接收主机组成，无线数据采集模块包含单片机模块、安全芯片模块、无线通讯模块、数字量信号输入模块、数字量信号输出模块、模拟量信号输入模块、串行接口和网络接口；

其中，单片机模块分别与安全芯片模块、无线通讯模块、数字量信号输入模块、数字量信号输出模块、模拟量信号输入模块、串行接口和网络接口连接，通过程序设计完成数据采集和数据传输功能，并对其他模块进行统筹管理；

其中，无线汇总接收主机可向各无线数据采集模块发送加密、签名的报文，并对各无线数据采集模块发送的报文进行解密、鉴签；

其中，安全芯片对单片机接收到的报文信息进行解密、鉴签处理，对发送的报文进行加密、签名处理；

其中较优地，单片机模块包括，单片机主程序、数据采集功能程序、无线通讯报文处理程序、安全芯片接口程序、调试接口程序；单片机主程序通过数据采集功能程序完成各种接口输入的采集数据，并按相关通讯协议规范整理；单片机主程序通过无线通讯报文处理程序和安全芯片接口程序完成无线加密通讯；单片机主程序通过调试接口程序完成设备的配置、参数的设置；