論智能電能表應(yīng)用的安全性

岑澤富

摘 要：現(xiàn)代社會(huì)是智能技術(shù)不斷發(fā)展的社會(huì)，智能技術(shù)被用于各行各業(yè)，發(fā)揮著不可替代的優(yōu)勢(shì)作用，電量計(jì)量系統(tǒng)被逐漸智能化，智能電表被應(yīng)用于電力系統(tǒng)，對(duì)電力電量的計(jì)量發(fā)揮著十分重要的作用。但是，智能電表必須要確保安全地應(yīng)用。本文分析了智能電表應(yīng)用的安全性。

關(guān)鍵詞：智能電表；應(yīng)用；安全性

中圖分類號(hào)：TM933.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）11-0048-02

智能電表具有智能化特征，實(shí)際使用中在多方面體現(xiàn)出由于傳統(tǒng)電能表的特點(diǎn)，然而，智能電表能否安全地被使用，提高其使用的安全性。智能電表安全的應(yīng)用最關(guān)鍵是要選擇先進(jìn)的技術(shù)，提高智能電表使用的安全性。

1 舊式電能表的安全問題

傳統(tǒng)電能表由于技術(shù)有限，多采用感應(yīng)電能表，其安全度不高，保護(hù)方法單一，最常見的就是設(shè)置封印，其保護(hù)程度有限，這是因?yàn)榉庥∫子诜轮疲乙部赡軣o痕跡地打開，即便出現(xiàn)竊電也難以拿到證據(jù)，而且鉛印的投入較大，對(duì)環(huán)境帶來不利影響。隨著電子科技的應(yīng)用，電能表安全保護(hù)得以強(qiáng)化，然而，也存在一定的弱點(diǎn)，通常選擇開放式的通訊協(xié)議，通過設(shè)置密碼的方式來保護(hù)其安全，如果電能表的相關(guān)信息、數(shù)據(jù)被非法竊取、惡意修改等則將對(duì)電表帶來安全隱患，使得電費(fèi)計(jì)量失準(zhǔn)，甚至引發(fā)客戶與供電企業(yè)之間的矛盾。預(yù)付費(fèi)電能表如果遭到非法攻擊，也可能出現(xiàn)誤動(dòng)作現(xiàn)象，進(jìn)而影響電能表的安全。

2 智能電表應(yīng)用的安全性

和普通的舊式電表不同，智能電表不僅能夠進(jìn)行電能計(jì)量，也具有電費(fèi)計(jì)算、扣除以及報(bào)警、開關(guān)控制等性能，一般依照相數(shù)劃分包括：單相和三相智能表，計(jì)費(fèi)也分成遠(yuǎn)程計(jì)費(fèi)與本地費(fèi)控，可見智能電表在計(jì)費(fèi)與費(fèi)控方面體現(xiàn)出自動(dòng)化優(yōu)勢(shì)，根據(jù)用戶的用電量來自動(dòng)計(jì)算出其電費(fèi)，當(dāng)電費(fèi)余額不足時(shí)，則會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)信號(hào)，以此來控制客戶的用電狀態(tài)，欠費(fèi)時(shí)系統(tǒng)則將自動(dòng)切斷供電。智能電表的遠(yuǎn)程費(fèi)控功能體現(xiàn)出獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槟軌虬阉?jì)量的電量信息、數(shù)據(jù)等憑借電力載波傳輸至后方軟件平臺(tái)，此軟件能夠算出電費(fèi)，而且發(fā)送警報(bào)信號(hào)、跳閘命令等，這些信號(hào)和命令再通過不同信道來上傳至電能表，從而達(dá)到對(duì)用戶的用電控制。本地費(fèi)控則是將一些關(guān)鍵的計(jì)量信息，例如：電費(fèi)、電價(jià)等參數(shù)等傳輸、存至智能電表內(nèi)存系統(tǒng)，智能電表可以自行計(jì)量電量和電費(fèi)，而且這一費(fèi)控模式有著良好的充值作用，用戶能夠借助信息系統(tǒng)、客戶端或者IC卡等充電費(fèi)。近年來，我國在智能電表安全使用方面也做出了全新的規(guī)定，對(duì)生產(chǎn)智能電表的企業(yè)、廠家等給出了明確的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，具體體現(xiàn)在：

2.1 智能防偽封印系統(tǒng)

智能電表通常采用防偽標(biāo)志，一般選擇電子鉛封，這一系統(tǒng)具有良好的安全性，具體體現(xiàn)在：良好的安全性，其中rfid芯片能夠設(shè)置密碼，從而達(dá)到防偽的目標(biāo)，預(yù)防仿造，同時(shí)，其結(jié)構(gòu)更加緊湊、精致、巧妙，采用一次性開啟與運(yùn)轉(zhuǎn)，封存自動(dòng)閉鎖，無法開啟，同時(shí)，rfid芯片能夠存入一些電表信號(hào)，無需接觸就讀出示數(shù)，同智能電表的封印結(jié)合，從而達(dá)到智能電表的智能化、信息化管理，此電表的材質(zhì)一般為非金屬材質(zhì)，預(yù)防火災(zāi)、質(zhì)地較輕，無需借助鉛封，便于操作。智能防偽封印系統(tǒng)為智能電表的主系統(tǒng)，其運(yùn)行過程為：利用智能封印軟件，通過手機(jī)來下載一個(gè)供電服務(wù)的APP，其中容納了供電局、供電所以及計(jì)量單位等的監(jiān)督控制，這樣就能讓專門的巡視小組來以月度、季度等為單位來檢查電能表封印，一旦發(fā)現(xiàn)封印出現(xiàn)異常，則可以及時(shí)地采取措施來解決困難。

2.2 智能電表數(shù)據(jù)信息的交互

智能電表是整個(gè)電力系統(tǒng)的計(jì)量終端設(shè)備，負(fù)責(zé)對(duì)電力系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)、信息等的收集、計(jì)量，同時(shí)，也要承擔(dān)起向外部供應(yīng)關(guān)鍵信息的任務(wù)，信息高度保密，交互信息如果被不合理利用、泄漏等則將帶來一定的經(jīng)濟(jì)損失，以往的信息安全防護(hù)方法已經(jīng)無法達(dá)到信息交互的目標(biāo)，主站和智能電表將的一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)，例如：控制質(zhì)量、信號(hào)、參數(shù)等在傳遞前需要進(jìn)行身份認(rèn)證，同時(shí)，也要設(shè)置密碼，從而實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)信息建設(shè)的安全防護(hù)目標(biāo)。對(duì)外數(shù)據(jù)的交互通常選擇載波、無線通訊等模式，因?yàn)樾诺老鄬?duì)狹窄，而且嵌入式資源數(shù)量較少，對(duì)此就要對(duì)加密方式來特殊設(shè)計(jì)。現(xiàn)代化的加密一般包括：對(duì)稱加密，其高速率、不足之處就是密實(shí)不方便傳輸，例如：AES，或者選擇非對(duì)稱加密模式，優(yōu)勢(shì)為：便于調(diào)換鑰匙，不足之處為：需要更多的加密時(shí)間，例如：BSA為典型代表。要想確保數(shù)據(jù)、信息的高效、及時(shí)傳輸，而且照顧到電能表數(shù)據(jù)技術(shù)、運(yùn)用等的現(xiàn)實(shí)情況，可以選擇兩種加密模式配合使用。

2.3 智能電表密匙交互過程

2.3.1 首次交互階段

主要是指主站同計(jì)量表尚未出現(xiàn)數(shù)據(jù)交互現(xiàn)象，通常是智能電表從初始安裝、預(yù)備接入的時(shí)間段，此時(shí)要求主站第一次傳輸數(shù)據(jù)密匙，使之抵達(dá)智能表，而且要想確保數(shù)據(jù)密匙達(dá)到足夠安全，實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸則應(yīng)借助安全通道。交互流程與方法體現(xiàn)為：主站與智能電表各自形成非對(duì)稱加密密匙對(duì)，而且公共密匙傳輸給對(duì)方，并對(duì)應(yīng)記錄下主密匙PKB、私密匙SKB。主站能夠自動(dòng)化出現(xiàn)一個(gè)數(shù)據(jù)密匙。智能電表獲得來自于主站的相關(guān)信息、數(shù)據(jù)，則可以通過SKB來解除密碼，獲得認(rèn)證以后，再借助PKA來解密，并進(jìn)行驗(yàn)證，獲得驗(yàn)證資格則將保存密匙，同時(shí)，將其返回主站。各方的密匙交換過后，則可以借助KEY來實(shí)現(xiàn)用電信息的數(shù)據(jù)加密傳輸。

2.3.2 交互過程密匙更新

智能電表同主站系統(tǒng)連接以后，要想保證信息、數(shù)據(jù)等的安全，則需要經(jīng)常性地變換數(shù)據(jù)密匙KEY，然而，要想控制寬帶與計(jì)算資源等的使用，則可以選擇AES密匙擴(kuò)展算法，也就是從主鉆傳出密匙信號(hào)，智能電表和主站之間來實(shí)現(xiàn)信息的調(diào)整與更新。AES密碼拓展體現(xiàn)出多方面的優(yōu)勢(shì)，例如：簡單、易操作、高效等。然而，也能憑借其中任何一輪子密鑰來對(duì)應(yīng)識(shí)別其中的不足。

數(shù)據(jù)加密選擇了特殊的算法與連接模式，具體為：AES算法、GCM連接模式，其中存在保密功能與認(rèn)證功能，前者主要選擇CTR模式，也就是選擇加密隨機(jī)向量。智能電表的信息安全交互方案體現(xiàn)出良好的安全性，體現(xiàn)在：雙向?qū)嶓w認(rèn)證、密鑰擴(kuò)展單向策略等。

2.4 安全記錄功能

智能電能表具有自動(dòng)化存儲(chǔ)、記憶功能，電能表在實(shí)際工作中可能面臨各種問題，例如：斷相、電流不平衡、電源故障以及開關(guān)故障等，一切問題都將在智能電表中形成記錄，形成了多項(xiàng)記錄，如：開表蓋記錄、開端扭蓋記錄等，智能電能表能夠形成更加細(xì)致、清晰的記錄，例如：事件出現(xiàn)的具體時(shí)刻、發(fā)生的次數(shù)等，也能利用通訊模式來將這些信息、信號(hào)等上傳并報(bào)告給相關(guān)部門，供電企業(yè)則能夠動(dòng)態(tài)地掌控電能表的工作模式、運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)看到異常問題時(shí)則方便采取措施，加以處理，從而保證電能表的安全、高效、穩(wěn)定地工作。

3 總 結(jié)

智能化技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了智能電表的應(yīng)用，智能電表同普通電表相比不僅具有智能化優(yōu)勢(shì)，實(shí)際使用中也為電量自動(dòng)化計(jì)量等提供支持，最關(guān)鍵是要保證智能電表的安全使用，從而確保智能電表被安全使用，提高其運(yùn)用價(jià)值，發(fā)揮智能電表自身應(yīng)用的作用。

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收稿日期：2018-3-5