[发明专利]基于物联网关的智能开关柜

权利要求书

1.一种基于物联网关的智能开关柜，其特征在于，包括数据采集模块、数据汇总处理模块、信号收发模块、云平台；

所述数据采集模块使用温度传感器和湿度传感器采集开关柜内的温度和湿度信息、使用电流传感器采集开关柜内用电设备的电流负荷数据、使用电压传感器采集开关柜内用电设备的电压负荷数据、使用开关类传感器识别开关柜中的各类开关信号，所述传感器均安装于开关柜内对应的待检信号敏感位置；

所述数据汇总处理模块设置于机房内，与检测区域内的所有开关柜的数据采集模块通过Lora网络连接，接收到采集信号后进行预处理，并按照环境数据类、负荷数据类、信号数据类、事件数据类和控制数据类进行分类打包，打包数据按照数据汇总处理模块与云平台之间约定的通讯协议和通讯时间进行收发；

所述信号收发模块包括数据采集模块与数据汇总处理模块之间的Lora通信以及数据汇总处理模块与云平台之间的4G通信；所述Lora通信用于传输开关柜中的环境数据、用电负荷数据、开关信号以及控制信号；所述4G通信用于连接数据汇总处理模块与云平台，数据汇总处理模块将采集得到的数据进行预处理和转换后，按照数据类型上传至云平台中存储；

所述云平台通过4G网络连接管辖区域内的所有智能开关柜，存储来自智能开关柜的上行数据，并向智能开关柜发送下行数据；云平台中的数据存储空间划分方法为：按照智能开关柜的安装地点进行一级划分，按照存储的数据类型进行二级划分，按照数据的产生时间进行三级划分；管理用户通过人机交互设备连接云平台，并调用所需数据。

2.如权利要求1所述的一种基于物联网关的智能开关柜，其特征在于，所述Lora通信采用星型网络拓扑结构，智能开关柜中的各类传感器均为Lora子节点，并在机房内设置Lora网关服务器，在任意时间段内有且只有一组Lora子节点与Lora网关服务器通信，其通讯流程如下：Lora网关服务器接收到Lora子节点发来的入网请求时，对该子节点的ID和地址进行注册，并返回ACK响应，连接成功；在上一子节点断开连接前，Lora网关不会接收新子节点的入网请求，但新子节点会重复向Lora网关发起组网请求，循环反复。

3.如权利要求1所述的一种基于物联网关的智能开关柜，其特征在于，所述Lora通信过程中由数据采集模块对传输信号进行加密，加密方法如下：

S1：对于待传输信号令其为x_i，加密后的信号为y_i，加密过程中系统随机产生两个不相等的质数a和b，系统随机产生一个整数c,加密算法如下：

n＝a·b (2)

其中，k为加密迭代次数，为n的欧拉函数，modn表示对n取模，c的取值范围为

S2：对式1中的幂指运算使用加法迭代运算替代，公式如下：

如公式3所示，在加密操作过程中，仅需在第一次迭代计算y₁时执行幂指运算，在后续操作中执行加法迭代运算，减少了数据加密时的操作复杂度和操作时间。

4.如权利要求1所述的一种基于物联网关的智能开关柜，其特征在于，所述Lora通信过程中由数据汇总处理模块对传输信号进行解密，解密方法如下：

S1：对于待传输信号令其为x_i，解密过程中系统随机产生两个不相等的质数a和b，系统随机产生一个整数c,加密算法如下：

n＝a·b (5)

其中，k为加密迭代次数，为n的欧拉函数，mod n表示对n取模，c的取值范围为d表示c对于的模反参数；

S2：解密时将对n值进行分解，分解为a和b，而d又与a和b相关，则将解密过程分步骤进行，如公式6所示：

其中，C₁＝x₁mod a，C₂＝x₁mod b，d₁＝d mod(a-1)，d₂＝d mod(b-1)，运算时，使用d₁和d₂代替d，运算量减少了一半，提高了运算速度。