煤气远程抄表系统

摘要

本发明公开一种煤气远程抄表系统，包括GSM主模块和与GSM主模块连接的采集流量计仪表模块EK、采集流量计仪表模块CORUS、PLC模块、隔离电源模块，其中GSM主模块进行GPRS/CDMA传输时，加密基于KEELOQ算法，仪表端需要经过与主机的学习才能与主机进行通信，学习的过程中仪表端把序列号SN、加密密钥EN_KEY送给主机，主机产生随机数，本发明的优点在于采用了GPRS/CDMA有效的进行远程传送，利用加密技术成功的解决了GPRS/CDMA通信过程中不完整的数据包的情况。另外，供电方式采用隔爆电源和本安电源模块供电模块灵活性满足现场实际需要。

权利要求

1.一种煤气远程抄表系统，包括GSM主模块和与GSM主模块连接的采集流量计仪表模块EK、采集流量计仪表模块CORUS、PLC模块、隔离电源模块，GSM主模块以OPC-SERVER的形式与SCADA计算机系统连接，其中GSM主模块进行GPRS/CDMA传输时，加密基于KEELOQ算法，仪表端需要经过与主机的学习才能与主机进行通信，学习的过程中仪表端把序列号SN、加密密钥EN_KEY送给主机，主机产生随机数，其特征是，具体采用以下步骤：A、仪表端把序列号SN、加密密钥EN_KEY、16位随机数保存在仪表端FLASH中；

B、仪表端把有效数据进行校验，获得16位的CSR[15:0]，然后把16位CSR[15:0]随机插入16位CSR[31:16]中，形成32位的CSR[31:0]；

C、用64位的加密密钥EN_KEY[64:0]去加密32位的CSR[31:0]得到32位的CRYP密文；

D、主机端获得仪表端发送的数据进行CRC校验，然后重复步骤B的算法得到密文进行比较，如果没有错误则证明接收仪表端发送的数据包正确。

2.根据权利要求1所述的煤气远程抄表系统，其特征是，GSM主模块通过MODBUS总线与采集流量计仪表模块EK、采集流量计仪表模块CORUS、PLC模块连接。

3.根据权利要求1所述的煤气远程抄表系统，其特征是，主机对每一个仪表端设置一片EEPROM，用以存储仪表端序列号SN、加密密钥EN_KEY和16位随机数据。

4.根据权利要求1所述的煤气远程抄表系统，其特征是，所述隔离电源模块的本安电源安置在隔爆箱内部。

说明书

煤气远程抄表系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种煤气远程抄表系统，具体的说是一种连接安全区和危险区设备。 背景技术

[0002] 现在的无线自动抄表系统一般采用无线工作频率为433.92MHz，该频率接收范围小，一般100-300m之间，本系统采用GPRS/CDMA形式，利用移动通信和联通范围广、高效率等特点进行远程传送。部分系统也采用GPRS/CDMA形式进行远程传送，但是由于在无线传送不连续性，服务器端不能解析不完整的数据传送包。另外，其它系统都不能解决现场抄流量修正仪表的数据和控制输入输出(DI、DO、AI、AO)自由拓展性，所以远不能满足燃气现场控制的要求，没有实现真正意义上的监控。

[0003] 常用的远程抄表系统大都针对SCADA系统进行设计，其工作流程及原理如下： [0004] 1、采集流量计仪表模块(EK)、采集流量计仪表模块(CORUS)等模块通过RS485、RS232、RS422等接口分别按照相关的流量计修正仪表协议获取流量计的压力、温度、工况流量、表况流量等用户需要的数据。

[0005] 2、小型的PLC获取现场输入信息(Di、Ai)，通过编写梯形图程序，有效的控制现场输出信息(Do、Ao)。

[0006] 3、上述两步获得的有效数据，通过Modbus总线传送给GSM模块(主)。 [0007] 4、GSM模块(主)通过Modbus总线获得子模块的数据后，经过独特的加密(适合单片机的加密算法)后通过GPRS/CDMA无线网络上传至SCADA计算机系统。 [0008] 5、SCADA计算机系统获得Gsm模块(主)的数据后，经过解密、数据分析后以OPC-server的形式提供给本身SCADA系统和其它支持OPC的SCADA系统使用，便于联网，实现更大的系统。

[0009] 上述的抄表系统存在着数据包传输误差的问题，使公司入户抄表困难、抄表效率低、准确度不高。

发明内容

[0010] 本发明的目的是提供一种煤气远程抄表系统，解决常用抄表系统存在着数据包传输误差的问题，使公司入户抄表困难、抄表效率低、准确度不高。

[0011] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

[0012] 一种煤气远程抄表系统，包括GSM主模块和与GSM主模块连接的采集流量计仪表模块EK、采集流量计仪表模块CORUS、PLC模块、隔离电源模块，GSM主模块以OPC-SERVER的形式与SCADA计算机系统连接，其中GSM主模块进行GPRS/CDMA传输时，加密基于KEELOQ算法，仪表端需要经过与主机的学习才能与主机进行通信，学习的过程中仪表端把序列号SN、加密密钥EN_KEY送给主机，主机产生随机数，具体采用以下步骤：

[0013] A、仪表端把序列号SN、加密密钥EN_KEY、16位随机数保存在仪表端FLASH中； [0014] B、仪表端把有效数据进行校验，获得16位的CSR[15:0]，然后把16位CSR[15:0]随机插入16位CSR[31:16]中，形成32位的CSR[31:0]；

[0015] C、用64位的加密密钥EN_KEY[64:0]去加密32位的CSR[31:0]得到32位的CRYP密文；

[0016] D、主机端获得仪表端发送的数据进行CRC校验，然后重复步骤B的算法得到密文进行比较，如果没有错误则证明接收仪表端发送的数据包正确。

[0017] SCADA计算机系统获得GSM模块的数据后，经过解密、数据分析后以OPC-SERVER的形式提供给本身SCADA系统和其它支持OPC的SCADA系统使用，便于联网，实现更大的系统。

[0018] 本发明的优点在于采用了GPRS/CDMA有效的进行远程传送，利用加密技术成功的解决了GPRS/CDMA通信过程中不完整的数据包的情况。另外，利用模块化的设计成功的解决现场采集修正仪表的数据和输入输出 (DI、DO、AI、AO)自由拓展性；能够为燃气现场监控提供很好的方案。供电方式采用隔爆电源和本安电源模块供电模块灵活性满足现场实际需要。

[0019] 附图说明

[0020] 下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

[0021] 图1是常用的煤气远程抄表系统的电路结构框图。

[0022] 具体实施方式

[0023] 如图1所示，本发明公开的煤气远程抄表系统，包括GSM主模块和与GSM主模块连接的采集流量计仪表模块EK、采集流量计仪表模块CORUS、PLC模块、隔离电源模块，GSM主模块通过MODBUS总线与采集流量计仪表模块EK、采集流量计仪表模块CORUS、PLC模块连接。所述隔离电源模块的本安电源安置在隔爆箱内部，GSM主模块以OPC-SERVER的形式与SCADA计算机系统连接，其中GSM主模块进行GPRS/CDMA传输时，加密基于KEELOQ算法，仪表端需要经过与主机的学习才能与主机进行通信，学习的过程中仪表端把序列号SN、加密密钥EN_KEY送给主机，主机产生随机数，主机对每一个仪表端设置一片EEPROM，用以存储仪表端序列号SN、加密密钥EN_KEY和16位随机数据。具体采用以下步骤： [0024] A、仪表端把序列号SN、加密密钥EN_KEY、16位随机数保存在仪表端FLASH中； [0025] B、仪表端把有效数据进行校验，获得16位的CSR[15:0]，然后把16位CSR[15:0]随机插入16位CSR[31:16]中，形成32位的CSR[31:0]；

[0026] C、用64位的加密密钥EN_KEY[64:0]去加密32位的CSR[31:0]得到32位的CRYP密文；

[0027] 加密机制为：首先定义一个非线性表，这个非线性表有5位输入NLF_IN[4:0]，一位输出NLF_OUT。它在CSR[31:0]中间隔均匀地取固定5 位：i0.i1.i2.i3.i4，通过非线性产生一个输出码NLF_OUT；这一位输出码NLF_OUT再与EN_KEY中的15位.CSR中的2位进行异或运算后输出第一位输出码CRYP[0]；每输出一位后，EN_KEY.CSR分别进行移位，EN_KEY作循环移位，CRYP[0]作为CSR移位的输入；重复上述步骤直到输出32位CRYP[0:31]。依此法，即使32bit的校验码CSR中只有一位发生变化，用KEELOQ加密算法得到的CRYP密文也会有50％以上的数据位(16bit)发生变化。

[0028] D、主机端获得仪表端发送的数据进行CRC校验，然后重复步骤B的算法得到密文进行比较，如果没有错误则证明接收仪表端发送的数据包正确。

[0029] SCADA计算机系统获得GSM模块的数据后，经过解密、数据分析后以OPC-SERVER的形式提供给本身SCADA系统和其它支持OPC的SCADA系统使用，便于联网，实现更大的系统。

[0030] 本发明的优点在于采用了GPRS/CDMA有效的进行远程传送，利用加密技术成功的解决了GPRS/CDMA通信过程中不完整的数据包的情况。另外，利用模块化的设计成功的解决现场采集修正仪表的数据和输入输出(DI、DO、AI、AO)自由拓展性；能够为燃气现场监控提供很好的方案。供电方式采用隔爆电源和本安电源模块供电模块灵活性满足现场实际需要。