基于蓝牙通讯技术在计量自动化终端本地无线调试的研究与应用

基于蓝牙通讯技术在计量自动化终端本地无线调试的研究与应用

张庆万

张庆万

广州供电局有限公司

摘要：本文提出一种解决方案，使得电网公司计量自动化终端调试的调试方式从传统的接触终端本体调试到无线调试，大大提高运维人员的人身安全和操作便捷性。

关键词：蓝牙；计量自动化终端；无线调试

引言

目前，计量自动化终端的现场调试都需要接触终端的本体进行操作，作业方式相对传统。但受现场作业环境、作业条件的限制，如终端安装的距离高等，调试操作可能存在不方便或存在安全隐患的可能。鉴于这种情况，需要结合现场生产实际，思考如何改进作业方式，现场调试时能够方便操作、提高作业安全性和效率则是我们的追求的目标。本项目基于上述问题，蓝牙调试接口功能与手机APP结合，为我们提供了一个思路，并开展相关研究与应用。

1、现状描述

随着智能电网领域的发展，电力设备的使用安全和信息安全越发的重要。然而、现有的集中器调试手段是借助“PC上位机--USB转232--串口线—终端”的方式或者采用终端按键调试的方式进行设备调试和故障处理。这样处理的缺点：

人身安全：

部分集中器安装位置不合理，且电源与三相四线连接，工作人员近距离调试时，需要靠近变压器或登高作业，接触式的调试是具有人身安全风险的。

信息安全：

传统的接触式调试，基于原有终端的密码设置方式，容易破解，电力信息易被非电力部门人员获取，将蓝牙功能的引入，采用蓝牙通讯身份验证的方式，数据信息传输的加密等级得到提升。本发明是利用手机设备对终端进行近距离无线维护，用无线信号来代替人工爬高作业，避免人工登高操作，提高工作效率并减少人员安全风险。

2、蓝牙无线调试基本原理

工作原理图：

工作流程：

PC电脑---授权手机，唯一的SN（ID）---手机APP软件识别----到现场调试---手机与集中器通过蓝牙进行身份验证（验证通过加密钥的报文通讯）----通过验证后建立连接（如果连接时长超过120秒双方没有交互，主动断链）----手机APP通过加密算法与集中器通讯-------集中器的自主通讯模块解密-----单片机

3、蓝牙身份认证方案

在建立物理连接之后，需要再次进行一次数字签名的身份认证。

■步骤

1）APP请求与蓝牙模块建立连接。

2）连接建立之后，蓝牙模块根据当前时间和集中器出厂编号生成一个随机密钥（K）。

3）蓝牙模块对随机密钥进行加密，产生一串加密串（S），并将加密串（S）返回给APP。

4）APP收到加密串（S）之后，解密得到随机密钥（K）。

5）APP利用不可逆加密算法再对密钥（K）进行加密，产生加密串（S2），并发送给蓝牙模块。

6）蓝牙模块收到加密串（S2）后，用于APP相同的不可逆加密算法加密密钥（K），得到加密串（S3）。

7）然后用加密串（S2）和（S3）比较判断是否为APP发起的连接，不是的话断开连接。

4、系统原理介绍

蓝牙模块位于终端设备的右上方，终端操作按键右上，工作电压3.3V，模块工作环境为-25℃—70℃。所以适用于所有的计量自动化终端设备。

5、基于蓝牙的调试维护流程

通过蓝牙通讯模块调试工程流程如下：

终端蓝牙通讯模块和手机蓝牙模块进行配对通讯，通过APP软件的客户端授权、通讯过程中身份验证后、双方模块匹配成功，建立双向的通讯通道，且在数据传输过程中，遵照特定的加密算法。

手机APP调试软件发送调试命令，命令通过双方已经建立的蓝牙通讯网络，传输到终端。

6、应用前景

此方案可以满足电网公司对终端设备的安全性和保密性的要求，使得集抄维护人员可以在不接触集中器的情况下实现调试，大大的提高了操作的便捷性。因此，终端设备具备本地无线蓝牙调试功能将成为一个重要的应用手段。

结束语：

随着智能电网的不断发展和国家对安全生产的重视，电网计量自动化终端维护的安全性和保密性将会越来越重要，利用新技术、新手段去解决现场实际问题是很值得我们去探讨和研究的。

参考文献：

[1]赵少朋.移动终端蓝牙控制系统模型设计及优化[D].西安理工大学.2017年

[2]蓝牙无线通信技术与实践[J].吴丹.电子技术与软件工程.2016（02）

[3]短距离无线通信主要技术的应用探究[J].赵红涛，张宇.中国新通信.2017（01）

[4]蓝牙核心技术及应用[M].科学出版社，马建仓等编著，2003