黃鵬杰

【摘 要】分析結(jié)果表明，MAC掛起功能檢測的合格率與被試表計(jì)數(shù)量、通信延時以及服務(wù)器處理能力有關(guān)。基于此，論文從測試方法和軟硬件方面闡述了解決辦法，并結(jié)合四種常見的拉合閘功能測試不合格問題，從不同角度分析了原因，總結(jié)了解決的策略。

【Abstract】The analysis results show that the qualification rate of MAC suspend function testing is related to the number of meters tested， communication delay and server processing capacity. Based on this， the paper expounds the solutions from the aspects of testing methods， software and hardware， and analyzes the reasons from different angles and summarizes the solutions combined with the four common unqualified problems of the pull and close function testing.

【關(guān)鍵詞】電能表;費(fèi)控功能;功能檢測;問題分析

【Keywords】energy meter; cost-control function; function testing; problem analysis

【中圖分類號】TM933.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2019）12-0142-02

1 引言

費(fèi)控電能表在進(jìn)行功能檢測時存在一些問題，需要相關(guān)人員進(jìn)行研究與分析。費(fèi)控電能表計(jì)算出的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度較高，利用電子式多功能電表，以及身份認(rèn)證與數(shù)據(jù)加密傳輸?shù)膸椭?，保障其安全程度較高，所以當(dāng)前得到了廣泛的運(yùn)用。為確保表計(jì)的供貨品質(zhì)，應(yīng)依據(jù)相關(guān)技術(shù)要求對費(fèi)控電能表的費(fèi)控功能進(jìn)行檢測。本文研究了費(fèi)控電能表在貨抽檢時遇到的相關(guān)問題，認(rèn)真分析了發(fā)生問題的原因，以期對費(fèi)控電能表的功能檢測有所助益。

2 費(fèi)控電能表費(fèi)控功能和數(shù)據(jù)安全傳輸技術(shù)簡介

2.1 費(fèi)控功能

費(fèi)控電能表通常包括測量單元、數(shù)據(jù)處理單元以及通信單元，其具備的功能包括智能扣費(fèi)、電量凍結(jié)、余額報警、信息遠(yuǎn)程傳送等，作為重要的計(jì)量儀表，費(fèi)控電能有效提高了用戶電能量采集的自動化水平。費(fèi)控功能可通過本地和遠(yuǎn)程兩種手段實(shí)現(xiàn)，能夠隨時安排與切換，本地方式通過CPU卡、交互終端等固態(tài)介質(zhì)實(shí)現(xiàn)，遠(yuǎn)程方式通過公網(wǎng)、載波、微功率無線等虛擬介質(zhì)和遠(yuǎn)程售電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[1]。費(fèi)控電能表具備通斷電的功能，負(fù)荷開關(guān)是外置的，如果透支費(fèi)用不超過透支門限費(fèi)用，本地電能表可以發(fā)送斷電的信號，使負(fù)荷開關(guān)停止工作，用戶購?fù)觌娨院?，可由本地費(fèi)控表計(jì)費(fèi)自動合閘;用戶充值完成后，處于拉閘狀態(tài)的遠(yuǎn)程費(fèi)控表，由遠(yuǎn)程主站或營銷機(jī)制發(fā)送合閘信號，電能表里面的電器直接停止工作，不用通過電能表關(guān)閉外部設(shè)置的負(fù)荷開關(guān)。

2.2 數(shù)據(jù)安全傳輸技術(shù)

依照相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，費(fèi)控電能表的剩余金額、當(dāng)期套費(fèi)率電價表等與本地費(fèi)控相關(guān)的一類參數(shù)應(yīng)寫入安全模塊進(jìn)行保存。利用固態(tài)或虛擬介質(zhì)控制電能表的相關(guān)參數(shù)時，必須嚴(yán)格地進(jìn)行身份驗(yàn)證，保障傳輸數(shù)據(jù)的安全。利用通信端口修改參數(shù)時，按照相關(guān)的定義格式認(rèn)證身份。程序如下：第一，由主站或交互終端向費(fèi)控電能表發(fā)出認(rèn)證身份信號;第二，費(fèi)控電能表對安全模塊發(fā)出認(rèn)證身份的命令，隨機(jī)添加任意數(shù)字進(jìn)行加密，同時密文返回;第三，查看費(fèi)控電能表不同密文的相似度，如果不一致的話，由電能表報告錯誤信息，發(fā)送至主站，如果一致的話，即進(jìn)入下一流程;第四，費(fèi)控電能表生產(chǎn)和運(yùn)行的密鑰不同，通過密鑰卡測試密鑰的版本，正在生產(chǎn)的卡片無法一邊運(yùn)行一邊工作，確保了系統(tǒng)的安全性;第五，費(fèi)控電能表接收信息無誤時，返回結(jié)果至主站或交互終端，結(jié)束認(rèn)證。

認(rèn)證結(jié)束后，按照不同的數(shù)據(jù)安全級別，通過應(yīng)用各種不同的手段進(jìn)行傳輸。MAC是鑒別消息的碼，鑒別消息數(shù)據(jù)是否存在缺陷，密鑰運(yùn)算后給出代碼。密鑰是生成MAC的關(guān)鍵參數(shù)，其是在明文轉(zhuǎn)化為密文或?qū)⒚芪霓D(zhuǎn)化為明文的算法中所輸入的數(shù)據(jù)。密鑰最關(guān)鍵的就是為數(shù)據(jù)加密，避免截獲并破譯數(shù)據(jù)，不利于安全地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。生產(chǎn)和運(yùn)行的密鑰不一致，生產(chǎn)完畢后，通過密鑰卡把測試密鑰改為正式密鑰，使生產(chǎn)中使用的卡片不能在運(yùn)行狀態(tài)下使用，從而確保了系統(tǒng)的安全性。

3 費(fèi)控電能表費(fèi)控功能檢測問題分析

3.1 MAC掛起功能檢測問題

費(fèi)控電能表更新通信數(shù)據(jù)的密鑰時，要驗(yàn)證密鑰里面MAC是否有效，只有經(jīng)過檢測才能開始進(jìn)行后續(xù)操作。應(yīng)用不符合電能表安全模塊的密鑰，MAC無法對電能表進(jìn)行校驗(yàn)和測試，容易造成校驗(yàn)失敗，不能設(shè)置參數(shù)。按照相關(guān)的協(xié)議要求，MAC的驗(yàn)證錯誤次數(shù)超過200次，需要掛起電能表，這時費(fèi)控電能表不能遠(yuǎn)程設(shè)置參數(shù)，在每天的零時，電能表智能更改掛起狀態(tài)。為測試費(fèi)控電能表解密與MAC的校驗(yàn)狀態(tài)，檢測MAC掛起功能，程序如下：第一，進(jìn)行身份認(rèn)證，接著進(jìn)行第1次對時，等待電能表時間過零時后進(jìn)行195次MAC攻擊;第二，再次進(jìn)行對時，MAC攻擊10次;第三，第3次對時，等待電能表在新的一天第4次對時;第四，按照期望的響應(yīng)狀態(tài)評定檢測MAC掛起功能有是否存在問題。

檢測MAC掛起功能，第2次的對時，一方面為了給之前的10次MAC攻擊電能表狀態(tài)檢測留出足夠的時間;另一方面，掛起電能表后，讓表計(jì)經(jīng)過新的一天，恢復(fù)到?jīng)]有被掛起的狀態(tài)，在第4次對時后能夠成功完成功能檢測。因此，第2次對時就是為了留出足夠的準(zhǔn)備時間[2]。在進(jìn)行大規(guī)模多表位檢測時，訪問服務(wù)器基本是通過單線程，就算其連接接口是通暢的，可是因?yàn)橥ㄟ^輪詢對時各表位，同時，檢測系統(tǒng)處理多表位數(shù)據(jù)難度大與延遲響應(yīng)，如果第2次對時留出的時間不充分，在第二條的零時才能進(jìn)行10次MAC攻擊，電能表會始終處于掛起狀態(tài)，接下來2次對時工作也不會成功，無法回應(yīng)，代表檢測系統(tǒng)評定沒有這項(xiàng)功能。如果電能表防止MAC攻擊的功能與有關(guān)參數(shù)都是正常的，那么問題是忽略了檢測裝置的訪問客戶端、延遲通信與處理器的工作水平，需要升級硬件配置，提高處理效率。因?yàn)闇y試單表位時沒有這個問題，為確保同時測試的表計(jì)個數(shù)不會影響測試結(jié)果，應(yīng)通過一樣的檢測設(shè)備測試相同的單相費(fèi)控電能表。

表計(jì)數(shù)量越少，MAC掛起功能越能通過檢驗(yàn)，表計(jì)數(shù)量越多，越容易出現(xiàn)不合格的情況。因此，可以考慮降低測試的表計(jì)個數(shù)，防止多路服務(wù)器壓力過大，還能通過反復(fù)測試，增加合格率。為確保測試的合理性和科學(xué)性，設(shè)計(jì)測試計(jì)劃時，要考慮表計(jì)的個數(shù)與服務(wù)器的工作水平。該時間的設(shè)置權(quán)可考慮作為可選參數(shù)對測試人員開放，由測試人員根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置。同時，升級硬件配置，提高處理效率，也能讓更多MAC掛起功能通過檢測。

3.2 拉合閘功能檢測問題

檢測過程中發(fā)現(xiàn)的常見問題主要包括以下情況：

①電能表為私鑰狀態(tài)，無法完成遠(yuǎn)程認(rèn)證。出現(xiàn)這種問題時，應(yīng)查看電能表是否正常。當(dāng)有向主站輸入數(shù)據(jù)的情況時，指示燈也是有反應(yīng)的。如果指示燈無反應(yīng)，表示主站和電能表無法通信，之后檢查測試裝置是否正在工作。然后考慮電能表密鑰的原因，密鑰在認(rèn)證過程中只參與加解密運(yùn)算，不在信道中進(jìn)行傳輸，非法跟蹤無法在通信過程中截獲到密鑰。如果不考慮其安裝芯片與連接加密機(jī)，無法遠(yuǎn)程認(rèn)證身份應(yīng)該是因?yàn)槊荑€有誤。電能表不能恢復(fù)密鑰，必須退回原供電局恢復(fù)成公鑰，再繼續(xù)檢測。

②電能表上電后液晶屏有反應(yīng)，但無法拉閘。如果不考慮液晶屏自身發(fā)生問題，或欠費(fèi)等情況，可能是電能表當(dāng)前的供電電壓超過了范圍，導(dǎo)致電能表無法順利工作，不能完成拉閘工作。

③電能表對時成功，可是發(fā)出跳閘指令后，LCD沒有表明已拉閘。這時如果不考慮電能表無法發(fā)出跳閘命令等問題，那么電能表應(yīng)該是保電狀態(tài)。此時即便接收拉閘指令也不會成功拉閘，而是返回拉閘失敗的信息[3]。保電狀態(tài)能夠利用運(yùn)行時的電能表查詢，一旦發(fā)出解除保電指令，即可正常拉閘。

④電能表對時成功，發(fā)出合閘指令，LCD無法表明已拉閘，即使指示燈亮，仍無法合閘。對反饋信號的要求包括：首先，如果反饋信號是半波整流，信號輸出的平均電壓太高時，電能表表示出非激勵態(tài);如果信號正向峰值的電壓較小，電能表表示為激勵態(tài);其次，控制信號在非激勵態(tài)，外置負(fù)荷開關(guān)閉合，能夠正常供電，相反情況會停止供電。

4 結(jié)語

當(dāng)前，檢測費(fèi)控電能表的費(fèi)控功能愈發(fā)關(guān)鍵。本文分析了費(fèi)控電能表的MAC掛起與拉合閘沒有通過檢測的原因，同時，提出了應(yīng)對的措施和對策，以期為費(fèi)控電能表的費(fèi)控功能檢測工作提供參考和借鑒。

【參考文獻(xiàn)】

【1】周莉紗，劉軍，范蕾，等.三相費(fèi)控智能電能表重點(diǎn)項(xiàng)目的測試方法[J].工業(yè)計(jì)量，2013，23（6）：24-27.

【2】岑煒，趙兵，馮占成.本地費(fèi)控智能電表防攻擊能力檢測方法探討[J].電測與儀表，2011，48（5）：51-55.

【3】李秀英.新型自動站溫濕度分采集器故障分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2015，12（16）：62.