本發(fā)明屬于智能電網(wǎng)、無線傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及了一種智能電網(wǎng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)今社會，傳統(tǒng)能源日益短缺，并且由于人們的環(huán)保意識不強，環(huán)境污染問題越來越嚴重，已經(jīng)嚴重制約到了人類的可持續(xù)性發(fā)展。為了解決不斷緊缺的能源問題以及環(huán)境污染問題，可再生能源，新型交通技術(shù)，石墨烯技術(shù)等各種新型低碳節(jié)能技術(shù)不斷涌現(xiàn)。在解決能源問題的關(guān)鍵兩環(huán)，能源產(chǎn)生與用戶終端，電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)電、傳輸、終端都發(fā)生了巨大改變，并且給傳統(tǒng)電網(wǎng)的發(fā)展以及正常安全的運行帶來的很大的挑戰(zhàn)，于是在這樣的背景變化下，智能電網(wǎng)的概念產(chǎn)生，并且在世界范圍內(nèi)迅速的得到傳播和廣泛認可，并且在傳統(tǒng)的電網(wǎng)系統(tǒng)中被廣泛的接受。電網(wǎng)是電力系統(tǒng)中各式各樣的系統(tǒng)組成的整體，由變電，輸電，配電三個部分組成。

在歐美國家，尤其美國，智能電網(wǎng)的研究已經(jīng)相當(dāng)成熟，智能電網(wǎng)的利好已經(jīng)涉及到普通民眾的生活之中，在美國，每戶家庭都裝有智能電表，數(shù)據(jù)中心可以實時監(jiān)測到每戶家庭的電量使用情況，負載是否合理，并做出及時調(diào)整，每戶家庭也可以通過智能電表來及時獲知實時電價信息等，進行更加合理的用電。在國內(nèi)，智能電網(wǎng)的研究還處于發(fā)展階段，整體設(shè)計還有一些細節(jié)問題需要解決，比如安全問題，長距離傳輸問題等。

對現(xiàn)有電網(wǎng)信息整合與數(shù)據(jù)處理進行優(yōu)化設(shè)計，對電力傳輸線路上分布的監(jiān)測模塊數(shù)據(jù)進行整合，有利于數(shù)據(jù)中心工作人員進行整個電網(wǎng)線路狀況監(jiān)測，合理的對整個電網(wǎng)進行調(diào)控，有利于及時檢測故障，排除隱患。另一方面，長距離電力傳輸線路中的監(jiān)測模塊向數(shù)據(jù)中心上傳數(shù)據(jù)過程中存在安全問題，包括傳輸過程中信息的盜取，信息的偽造，以及發(fā)送惡意故障信息，破環(huán)數(shù)據(jù)中心收集整合數(shù)據(jù)的過程，影響工作人員對電力線路的及時監(jiān)測以及故障處理等安全問題的解決。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述背景技術(shù)提出的技術(shù)問題，本發(fā)明旨在提供一種能電網(wǎng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測方法，實現(xiàn)整個電網(wǎng)線路的狀況監(jiān)測，同時保證數(shù)據(jù)傳輸過程中安全性和保密性。

為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種智能電網(wǎng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測方法，包括以下步驟：

(1)當(dāng)一個傳感器nsn想要加入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時，該傳感器nsn與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)傳感器gn同時進行初始化設(shè)置，兩者均生成各自的初始化密鑰m和初始化密鑰k；

(2)網(wǎng)關(guān)傳感器gn使用非對稱加密算法生成網(wǎng)關(guān)傳感器gn的公鑰pugn和私鑰prgn，公鑰pugn和私鑰prgn用于對發(fā)送信息加密或解密，若用私鑰prgn對信息進行加密，則必須使用公鑰pugn對信息進行解密；

(3)網(wǎng)關(guān)傳感器gn使用自身的初始化密鑰k對初始化密鑰m進行對稱加密，再使用初始化密鑰m加密私鑰prgn，生成3段數(shù)據(jù)ek(m)||em(prgn)||a，其中，ek(m)表示被密鑰k加密后的密鑰m，em(prgn)表示被密鑰m加密后的私鑰prgn，a表示傳感器nsn的id，然后網(wǎng)關(guān)傳感器gn向傳感器nsn發(fā)送ek(m)||em(prgn)||a；

(4)若傳感器nsn正確接收ek(m)||em(prgn)||a，傳感器nsn使用自身的初始化密鑰k對ek(m)進行解密，得到網(wǎng)關(guān)傳感器gn的初始化密鑰m，傳感器nsn將自身的初始化密鑰m與網(wǎng)關(guān)傳感器gn的初始化密鑰m進行比較，若兩者不同，則終止流程，若兩者相同，則傳感器nsn繼續(xù)解密em(prgn)，獲得網(wǎng)關(guān)傳感器gn的私鑰prgn；

(5)傳感器nsn使用私鑰prgn對其監(jiān)測數(shù)據(jù)m進行簽名，得到prgn(m)，并向網(wǎng)關(guān)傳感器gn發(fā)送prgn(m)；

(6)網(wǎng)關(guān)傳感器gn對prgn(m)進行解密，若網(wǎng)關(guān)傳感器gn找不到解密prgn(m)的公鑰pugn，則終止流程，若網(wǎng)關(guān)傳感器gn能找到prgn(m)的公鑰，則解密prgn(m)，獲得監(jiān)測數(shù)據(jù)m。

進一步地，在步驟(2)中，所述非對稱加密算法為ibe算法。

進一步地，在步驟(3)中，所述對稱加密采用des算法。

進一步地，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測范圍為電力長距離傳輸線中各電力塔桿及其周圍r米范圍內(nèi)，r取50-100。

進一步地，所述電力桿塔為長距離電力傳輸線中每隔r米的桿塔，r取30-35。

進一步地，所述網(wǎng)關(guān)傳感器gn設(shè)置在電力塔桿的塔頂。

進一步地，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳感器包括溫度傳感器、濕度傳感器、風(fēng)向傳感器、風(fēng)速傳感器、壓力傳感器和震動傳感器。

采用上述技術(shù)方案帶來的有益效果：

本發(fā)明對單個電力桿塔上多種監(jiān)測信息進行整合優(yōu)化，并統(tǒng)一上傳至數(shù)據(jù)中心，有利于數(shù)據(jù)中心工作人員對桿塔周圍整體情況進行把握和分析，同時可以保證通信信息的保密性和完整性，防止偽造和攻擊，而且協(xié)議的能耗需求低，節(jié)能環(huán)保，時間消耗低，時延低。

附圖說明

圖1是單個桿塔及其周圍傳感器分布情況圖；

圖2是本發(fā)明的流程圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。

圖1是單個桿塔及其周圍傳感器分布情況圖，在桿塔的各個塔上以及桿塔周圍五十至一百米距離之內(nèi)分布著各式傳感器，在塔頂一般是風(fēng)向、風(fēng)速傳感器，在塔與塔的電線連接處一般分布著壓力傳感器，用來測量電線上分布的壓力，在電線上一般分布著震動傳感器，用來測量電線搖晃過程中的震動，在桿塔周圍百米距離之內(nèi)分布著濕度傳感器等。在單個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中最核心的是網(wǎng)關(guān)傳感器(gn)，它一般不直接進行對環(huán)境等參量的監(jiān)測，通常分布在桿塔的中央，它的作用是用來匯集該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中所有傳感器所監(jiān)測的數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)進行整合并且發(fā)送到整個電力傳輸線中與opgw相連的桿塔上，然后通過opgw發(fā)送到數(shù)據(jù)中心。它還有一個作用是接收數(shù)據(jù)中心的信息，并且向其無線傳感網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的傳感器發(fā)送指令信息，網(wǎng)關(guān)傳感器就相當(dāng)于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的大腦，將傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的信息進行集合，然后向傳感器發(fā)送指令。

本發(fā)明設(shè)計了一種智能電網(wǎng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測方法，如圖2所示，具體過程如下。

步驟1、當(dāng)一個傳感器nsn想要加入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時，該傳感器nsn與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)傳感器gn同時進行初始化設(shè)置，兩者均生成各自的初始化密鑰m和初始化密鑰k；

步驟2、網(wǎng)關(guān)傳感器gn使用非對稱加密算法ibe生成網(wǎng)關(guān)傳感器gn的公鑰pugn和私鑰prgn，公鑰pugn和私鑰prgn用于對發(fā)送信息加密或解密，若用私鑰prgn對信息進行加密，則必須使用公鑰pugn對信息進行解密；

步驟3、網(wǎng)關(guān)傳感器gn使用自身的初始化密鑰k對初始化密鑰m進行des對稱加密，再使用初始化密鑰m加密私鑰prgn，生成3段數(shù)據(jù)ek(m)||em(prgn)||a，其中，ek(m)表示被密鑰k加密后的密鑰m，em(prgn)表示被密鑰m加密后的私鑰prgn，a表示傳感器nsn的id，然后網(wǎng)關(guān)傳感器gn向傳感器nsn發(fā)送ek(m)||em(prgn)||a；

步驟4、若傳感器nsn正確接收ek(m)||em(prgn)||a，傳感器nsn使用自身的初始化密鑰k對ek(m)進行解密，得到網(wǎng)關(guān)傳感器gn的初始化密鑰m，傳感器nsn將自身的初始化密鑰m與網(wǎng)關(guān)傳感器gn的初始化密鑰m進行比較，若兩者不同，則終止流程，若兩者相同，則傳感器nsn繼續(xù)解密em(prgn)，獲得網(wǎng)關(guān)傳感器gn的私鑰prgn；

步驟5、傳感器nsn使用私鑰prgn對其監(jiān)測數(shù)據(jù)m進行簽名，得到prgn(m)，并向網(wǎng)關(guān)傳感器gn發(fā)送prgn(m)；

步驟6、網(wǎng)關(guān)傳感器gn對prgn(m)進行解密，若網(wǎng)關(guān)傳感器gn找不到解密prgn(m)的公鑰pugn，則終止流程，若網(wǎng)關(guān)傳感器gn能找到prgn(m)的公鑰，則解密prgn(m)，獲得監(jiān)測數(shù)據(jù)m。

實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。