面向节能减排监控的数据传输芯片.pdf

本发明涉及一种面向节能减排监控的数据传输芯片，芯片壳体内设有接口模块、数据处理模块、存储模块，芯片周边设有管脚，其特征在于，设有数据安全模块和硬件安全模块，其优点在于能够作为核心芯片应用于相关设备中。本发明针对节能减排监控领域涉及的数据安全问题，硬件安全问题，能耗监控平台、设备等层面存在的接口不统一、标准不统一或无标准可遵循等问题，利用模块化设计方式提出了具备安全性、兼容性和标准性的芯片设计方案，通过上述五个功能模块有机结合的方式，使芯片具备了从数据的接收、处理到存储、上传的一系列功能，并完成了对数据进行加密、数字签名，对设备进行硬件标识的功能，从而满足节能减排监控领域的应用要求。

权利要求书1.  一种面向节能减排监控的数据传输芯片，由接口模块、数据处理模块、存储模块组 成，其特征在于，与数据处理模块联接有硬件安全模块，与硬件安全模块联接有数据安全 模块。 2.  根据权利要求1所述的面向节能减排监控的数据传输芯片，其特征在于，所述的 接口模块包括支持外围扩展以太网RJ45接口、RS232接口、RS485接口、USB接口、开 关量接口、模拟量接口和一个或多个继电器接口的大量管脚，与传感器、控制设备联接， 接收其数据；与数据处理模块联接，为数据处理模块提供原始数据并接收签名加密数据； 与上层系统联接，将签名加密数据进行上传。 3.  根据权利要求1所述的面向节能减排监控的数据传输芯片，其特征在于，所述的 数据处理模块包括处理器及其外围电路，与接口模块联接，接收其采集的原始数据并将签 名加密数据发送到接口模块；与存储模块联接，将原始数据发送到存储模块；与硬件安全 模块联接，将原始数据发送到硬件安全模块；与数据安全模块联接，接收签名加密的数据。 4.  根据权利要求1所述的面向节能减排监控的数据传输芯片，其特征在于，所述的 存储模块包括Flash存储器、RAM和EEPROM，与数据处理模块联接，接收并存储数据 处理模块发送的数据。 5.  根据权利要求1所述的面向节能减排监控的数据传输芯片，其特征在于，所述的 硬件安全模块包括电子注册码，与数据处理模块联接，接收原始数据并对其进行数字签名； 与数据安全模块联接，将签名数据发送到数据安全模块。 6.  根据权利要求1所述的面向节能减排监控的数据传输芯片，其特征在于，所述的 数据安全模块包括硬件加密／解密模块，与硬件安全模块联接，接收签名数据并对其进行 加密；与数据处理模块联接，将签名加密数据发送到数据处理模块。

说明书面向节能减排监控的数据传输芯片
技术领域
本发明属于控制信号传输系统，特别涉及一种面向节能减排监控的数据传输芯片(简称节能芯)。 
背景技术
目前，在环保领域的节能减排监控系统中，数据的采集和传输十分重要，要求准确而安全，大量的人工采集和整理已发展为采用计算机实施数据的远程采集，有线传输，也可以远程采集，无线传输。如中国专利申请号201220212393.9“一种能耗监控系统中的数据无线采集装置”，可将测量仪表采集到的数据，无线发送到主控服务器，实现数据远程传输。随着信息技术的发展，传感器网络的应用发展，在实际应用部署过程中暴露出严重的隐私数据泄露或被篡改的威胁，这就需要采取非一般的加密模式对敏感的信息进行隐私保护，保证攻击者无法窃取传输过程中的隐私数据，无法替换数据采集设备，因此设计一个能保障数据安全性的数据融合方法是非常必要的。 
随着模块化设计技术的发展，许多模块设计的成熟，有利于技术的标准化，可考虑利用模块解决目前能耗监控平台、设备等层面存在接口不统一、标准不统一或者无标准可遵循的问题，形成一种芯片级的硬件解决方案。 
因此，对节能减排监控领域的需求进行分析并设计相应的解决方案，能够为政府和企业进行能耗监控，实现节能减排目标提供良好的硬件基础和技术支持。 
发明内容
本发明的目的在于为克服现有技术的不足而提供一种面向节能减排监控的数据传输芯片，以提高数据传输的安全性和可靠性。 
本发明的技术方案内容为：面向节能减排监控的数据传输芯片，由接口模块、数据处理模块、存储模块组成，不同的是还有硬件安全模块、数据安全模块。 
所述的接口模块包括支持外围扩展以太网RJ45接口、RS232接口、RS485接口、USB接口、开关量接口、模拟量接口和一个或多个继电器接口的大量管脚，与传感器、控制设备联接，接收其数据；与数据处理模块联接，为数据处理模块提供原始数据并接收签名加密数据；与上层系统联接，将签名加密数据进行上传。 
所述的数据处理模块包括处理器及其外围电路，与接口模块联接，接收其采集的原始数据并将签名加密数据发送到接口模块；与存储模块联接，将原始数据发送到存储模块；与硬件安全模块联接，将原始数据发送到硬件安全模块；与数据安全模块联接，接收签名加密的数据。 
所述的存储模块包括Flash存储器、RAM和EEPROM，与数据处理模块联接，接收并存储数据处理模块发送的数据。 
所述的硬件安全模块包括电子注册码，与数据处理模块联接，接收原始数据并对其进行数字签名；与数据安全模块联接，将签名数据发送到数据安全模块。 
所述的数据安全模块包括硬件加密／解密模块，与硬件安全模块联接，接收签名数据并对其进行加密；与数据处理模块联接，将签名加密数据发送到数据处理模块。 
本发明所涉及的面向节能减排监控的数据传输芯片与现有的技术相比的有益效果是：本发明具有兼容性、标准性和安全性。 
本发明所涉及的面向节能减排监控的数据传输芯片具有兼容性，能够兼容不同的传感器和不同的控制设备，支持不同的总线协议。 
本发明所涉及的面向节能减排监控的数据传输芯片具有标准性，包括传输标准性和存储标准性。节能芯片能够以标准的物理接口和传输协议进行数据传输。能耗监控系统属于在线系统，对通讯的实时性和连续性有较高要求。在网络故障或者其他因素导致通讯中断时，节能芯配备有存储器，能以标准格式将数据存储到存储器中，待通讯恢复后，完成数据的续传。 
本发明所涉及的面向节能减排监控的数据传输芯片具有安全性，包括硬件安全性和数据安全性。由于节能减排监控领域对数据的真实性与可靠性具有很高的要求，数据采集设备的硬件安全性非常重要。为防止硬件设备被非法更换，本发明所涉及的节能芯片内置全球唯一的电子注册码，在标识每一片节能芯片的同时，能够用唯一的ID序列号对数据进行签名，将数据与硬件进行绑定，提高数据的真实性。节能减排监控领域的数据多涉及众多的国家及民生问题，其数据安全性十分重要。节能芯片采用硬件加密方式，配置高安全性的加密模块对数据进行加密，比软件加密的方式安全系数更高。经过以上处理，节能芯片在硬件层面完成了对设备的身份标识，在数据层面完成了对数据的签名和加密，提高了数据的真实性与安全性。 
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。 
图1为本发明面向节能减排监控的数据传输芯片的结构示意图。 
图2为本发明面向节能减排监控的数据传输芯片的数据流程示意图。 
图中，1-接口模块、2-数据处理模块、3-存储模块、4-硬件安全模块、5-数据安全模块 
具体实施方式
为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。 
如图1所示，本发明面向节能减排监控的数据传输芯片，其周边设有管脚，内部包括：接口模块1、数据处理模块2、存储模块3、硬件安全模块4、数据安全模块5。在本实施例中，本发明面向节能减排监控的数据传输芯片能够通过周边管脚与相关设备联接。 
结合图2，本实施例中，所述的接口模块1与传感器和控制设备联接，并与上层系统联接；所述的接口模块1、存储模块3、硬件安全模块4、数据安全模块5均与数据处理模块2联接。在本实施例中，将本发明面向节能减排监控的数据传输芯片作为核心芯片应用于节能减排监控设备中。节能减排监控设备配置有1个10／100Mbps以太网接口RJ45；多个RS232接口；多个RS485接口；1个USB Host2.0接口；多路模拟量接口，支持接入0～20mA／4～20mA电流信号、0～5V电压信号等模拟量信号；多路开关量接口，支持输入电压0～5V；多路继电器接口。这些接口能够接入工况传感器、能耗传感器、用于监测环境温度的温度传感器、用于检测电能消耗的电量传感器、用于检测水量的水流量传感器、用于监测燃气用量的气流传感器以及其他监测设备的数据。本发明面向节能减排监控的数据传输芯片中的接口模块1接收到以上传感器和监测设备的数据，将数据传输到数据处理模块2；数据处理模块2将接收到的数据进行解析、运算，将数据存储到存储模块3；数据处理模块2调用硬件安全模块4，硬件安全模块4用电子注册码对数据进行签名；已签名数据经过数据安全模块5进行加密，然后通过数据处理模块2上传到上层系统。上层系统可以为节能减排管控平台或其他上层系统。 
综上所述，在本发明面向节能减排监控的数据传输芯片的基础上，设计相应的节能减排监控设备，能够完成能耗底层数据的采集、处理、存储、签名、加密以及上传。 
以上所述仅以实施例来进一步说明本发明面向节能减排监控的数据传输芯片的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。