重庆路灯厂家:是从事户外照明灯具产品开发、研制、生产的灯具厂家,拥有一批具有丰富工作经验的工程技术人员和管理人才,产品在我国多项大型工程中大量使用...
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当前中国正在大力推进城镇化的建设，因此对城市照明提出了更高的要求。由于城市路灯的耗电量占城市公用事业耗电总量的比重很大，因而路灯的节能工作是城镇管理发展的必然方向。2008年8月1日开始实施的国务院办公厅关于深入开展全民节能行动的通知第五条中指出：“控制路灯和景观灯照明，在保证车辆，行人安全的前提下，合理的开启和关闭路灯”。传统路灯控制系统存在着无法远程操控、不能自动远程识别故障路灯、人工作业量大等缺点。而智能路灯控制系统能够远程控制范围内的任意路灯，并且能远程识别故障路灯，这极大提高故障路灯维修反应时间。此外，智能路灯控制系统还能根据照明系统的各种电参数与运行情况，针对不同的照明需求提供灵活多样的控制方案，从而使得城市路灯照明更加节能。
制器）将自身的在线状态、本地路灯的亮灭情况定时地通过巡检的方式自动上报给监控计算机。路灯管理人员可以通过监控计算机，利用本系统自带的电子地图功能，直观地监视设备的当前状态，在地图上对发生故障的设备进行快速定位，在尽可能短的时间内排查故障。
1.2工作流程主站与集中器之间的工作流程，通过GPRS、电力线载波等方式进行传输。而且当前所有报文的传输都是使用公网进行明文传输。
考虑到路灯网络的线性特性，为了减低成本，通常集中器与路灯控制模块之间的工作流程通过无线通信方式，即Zigbee、OPM等传输方式，并且所有报文都是使用明文进行传输。
2安全风险2.1主站与集中器集中器和主站系统之间使用公网进行通信在集中器与主站之间传输数据和控制报文的时候将面临安全风险，传输的数据有被篡改和窃取的风险。
对于下行链路，当主站下发控制报文给集中器，若是被人篡改，可能会造成整体一个片区瞬间和持续的出现异常照明。这给城市安全带来极大的威胁，同时减低了居民对市政的满意度，引起社会的恐慌。
对于上行链路，当集中器需要把当前路灯的信息上报给主站时，若是被人篡改，可能会造成后台控制中心错误的调度，造成政府资源的浪费。
2.2集中器与路灯控制模块集中器与路灯控制模块之间安全类似于集中器与主站之间，除此之外还面临更大的安全威胁。Zigbee/OPM等无线通信方式的安全性正在面临巨大的威胁，使得路灯控制模块与集中器之间的通信信息更易被窃取和篡改。随着智慧化城市的建设加速，视频监控为每个市民的安全提供了保障，同时也提高了安防机关的办案效率，提供了更丰富的证据，普通视频监控的有效性是依赖于路灯照明的质量。若安防分子在作案之前，先破坏预选作案现场的路灯，那么视频监控系统将会失效。
3安全技术3.1加解密技术加解密技术通常分为对称加密算法和非对称加密算法。
对称加密是单钥密码体制，其中加密安防等于解密安防，或可以相互推导；按照每次加密的长度分为：序列密码（流密码）、分组密码。本方案使用的对称加密算法是分组密码算法。
非对称安防加密系统采用的双钥密码体制，使用公钥进行加密而使用私钥进行解密的一类密码算法，已知公钥求私钥在计算上不可行。常用的RSA和ECC两种对称加密算法。
按照IS07498―2标准中定义为：附加在数据单元上的些数据，或是对数据单元所作的密码变换，这种数据和变换允许数据单元的接收者用以确认数据单元来源和数据单元的完整性，并保护数据，防止被人（例如接收者）进行伪造就是只有信息的发送者才能产生的别人无法伪造的段数字串，这段数字串同时也是对信息的发送者发送信息真实性的一个有效证明。
数字签名只能使用非对称加密算法，本方案中使用ECDSA作为数字签名机制。
3.3哈希函数杂凑函数H是一个公开函数，将任意长的消息映射为较短的、固定长度的一个值H（M）。H（M）称为杂凑值、消息，是消息中所有bit的函数，提供了错误检测的能力。
4安全解决方案4.1安全方案为了实现对路灯远程智能安全的控制，需要防止信息被篡改和安防。市政安全方面的考虑，需要工业级的安全标准，所以在使用安全算法的时候推进使用国产的安全算法。使用SM1算法对数据进行加密，使用SM2算法对数据进行签名。
对于终端控制模块的安全防护方案有2种实现的方案：①软件实现，即把相应安全算法集成到MCU内；②硬件实现，即使用安全芯片来实现加解密算法的功能。安全芯片内高速的密码算法引擎，能极大的提升效率，同时能保证安防不会明文出固件，这是硬件实现相对软件实现的优势。使用安全芯片的解决方案，除了能提供安全性方面的因素外还有性能方面的，因为路灯控制模块考虑成本的因素，使用的主控MCU都是8位的低端MCU，若是再其上运行安全算法，只有选择更好的更贵的MCU，ESAM的价格较低，所以在性能和成本的基础上，选择ESAM作为协处理器的实现方式。本方案中我们采用硬件实现的方式来构建整体的安全防护网络。
4.2安全架构如所示，在主站层增加了安防管理系统和安全芯片发行系统。其中安防管理系统包括密码机和密码服务器，实现安防的生成及安防安全性检测等功能；安全芯片发行系统灌装安全芯片的初始安防等功能。主站侧接收到的数据使用安防管理服务器进行解密或验签，对于向外发送的数据进行加密或附带签名信息。
此外，还在主站层增加了安防管理系统和安全芯片发行系统。
安防管理系统包括密码机和密码服务器，实现安防的生成及安防安全性检测等功能。在安防电网的安防管理系统中，采用安防安防的管理机制，即安防电网级、网省级、地市级，其中安防电网级和网省级都有生成根安防的权限，根据业务应用的需要将相应的部分安防分别下装到操作员卡、密码机内，见。
在智能路灯管理系统中，因实际应用是以城市为单位或者以区为单位，采取级安防管理机制，即只有个根安防生成，来实现对密码的生成和分发，见。同时在根密码的生成上采用Shamir门限的五分三合机制。五分三合机制的实现方式是，随机选择1条二次曲线的参数作为根安防，在该曲线上选择5个点，这5个点分别分配给5个管理者，当5个管理者中的至少3个管理者同时提供自己管理的点时才能恢复曲线的参数，进而获得根安防。
随机数领导种子国网级根安防一级分散代码I业务根安防I操作员卡密码机I安防安防管理系统安全芯片发行系统灌装安全芯片的初始安防等功能。主站层接收到的数据使用安防管理服务器进行解密或验签，对于向外发送的数据进行加密或附带签名信息。
在终端层嵌入安全芯片到安全控制模块之中，逻辑见。计量芯片负责电流和电压的计量；时钟芯片R丁C，负责时钟同步；无线采集模块，可以选择Zigbee或OPM来实现对无线信息的传输；继电器实现对路灯开关等控制；此外，结合实际的应用，增加相应的传感器。安全芯片实现对数据安全防护，对接收的数据解密验证；对发送的数据加密和增加签名信息。
4.3工作流程主站系统配备数据加密密码机，在各集中器终端和控制节点内嵌安全加密模块，对通信的上行和下行链路分别提供安全防护。
对于上行链路，路灯控制节点对采集到的数据使用ESAM加密后，通过电力线或无线发送加密后的数据给集中器，通过公网传输到主站系统中，主站系统需将数据传输到数据加密密码机，进行数据解密，解密后的数据才能够进行后续的数据处理。
对于下行链路，当主站系统需要下发控制数据时，需先送入到数据加密密码机进行数据加密，数据传输到集中器终端后，集中器终端再发送给控制器，控制器使用安全芯片解密后，数据才能进入后续数据处理。
使用安全芯片数据的安全加密和签名，确保了数据传输的安全性和完整性。
4.4安全等级划分对于不同的应用选择不同的安全防护等级，提供不同的安全防护，见表3.表3安全等级的划分安全等级加密签名高中低注：Y表示选择；N表示不选择。
如管理中心下发的整体路灯控制信息，选择高安全的加密方式；对于单灯控制、单灯主动上报异常的信息，选择中安全的级别。
4.安全性分析在安全算法选择方面，对称算法选择128位SM1算法，非对称算法选择256位SM2算法，哈希算法选择SHA256，见表4.表4安全方案的防护等级算法选择算法安全等级对称非对称哈希算法基于表4的分析，该系统的安全等级为128bit达到金融、工业安全等级的标准。
通过在一个园区168盏路灯的试点，加入安全性后对整个系统性能没有影响。该安防管理方案中，当5个管理者中有3个丢失其管理的子安防时，无法恢复出根安防，进而造成整个安防管理系统崩盘的风险。对于这种特殊的情况，解决方式是重新随机选二次曲线，生成根安防，再通过超级管理员权限对每个控制模块安全芯片的安防进行远程更新，进而解决该安全隐患。
4.6性能分析通信速率平均能到4Mb/s，甚至更高。通过实验安防测试，128位的SM1算法的加密速度为53.56kb/s，解密速度为55.65kb/s；256位SM2算法签名的速度为184.5ms/次，验签速度为当前对路灯所采集的信息还相对较少，考虑到未来的拓展性，安全芯片对原有路灯控制模块的性能没有影响。
5结束语综上所述，基于安全芯片的智能路灯控制安全技术能够解决当前智能路灯控制系统所面临的安全问题。在不影响现有系统的性能的条件下，通过提供128bt的安全级防护机制，为智能路灯控制的节能、环保等决策和管理的传输保驾护航。此外，安全路灯无线通信网络能在诸如地震、火灾等特殊事件发生时，作为常用通信系统的补充，丰富通信的方式，提高通信质量。
前言：城市路灯作为社会经济发展的产物，属于城市基础设施建设。城市路灯丰富了城市的夜生活，给夜厅的（们提供了恨大方便，并对美化城市夜景、保障夜间治安和交通安全等方面起着恨大的促进作用。城市路灯作为城市建设的重要组成部分，越来越得到政府部门的高度重视和社会各界的广泛关注。做好城市路灯建设对减少交通事故、预防和减少安防、维护城市形象、美化环境等方面均起着积极作用。因此，应格外注重城市路灯的无线通信监控系统。
当前我国城市路灯的监控系统大多是单一的通信方式，有些选取无线电台的专网通信，有些使用有线方案、CDPD技术或者GPRS/GSM进厅通信。这些通信技术大多应用比较成熟，并广泛应用到城市的路灯管理系统中但在运用过程中无法避免的出现各种问题。因此，应充分利用各种通信技术的优势，采用多种通信技术相结合的无线通信方式发展。
一、城市路灯无线通信监控系统的结构监督级的主要构成部分为远处监督系统。用户通过广域网或者局域网连接到主监控系统，以便及时获取路灯当前的运厅情况和监控系统。根据访问途径可将监督系统分为局域网访问和广域网访问两种类型。一般情况下，路灯管理处工作员通过局域网查看路灯的运厅情况，但无法对主控室监控中心发送指令。上一级的管理员则使用广域网查看路灯实时信息或者路灯运厅过往信息，并能向主控室的监控中心发送指令。
监控级的主要构成部分为数据库管理系统、主控系统等。监控级用于控制和管理广域分布的RTU站点，并集中收集每个RTU站点的路灯现场信息，组成一个分布式或者集中式的控制系统，这个控制系统的主控系统与现有主控系统相一致。监控使用两台工业控制级进厅，信息交换则使用100M以太网和数据库管理系统进厅。与现有的系统不同，安防数据库管理系统可提供远程访问，远程的客户端能够使用网络查看安防或者历史数据库信息。
3现场的控制级现场控制级的主要构成部分为RTU、开关装置和检测装置。现场控制级对路灯设备直接进厅控制，对路灯状态的相关参数进厅及时检测。现场控制级通常构成一个城市的广域分布控制，其RTU站点不止支持无线电台通信，还支持SMS通信以及GPRS同步传输等多种通信方法。
2对路灯的开关控制功能开关灯的控制功能包括三种方式：遥控开关灯控制、RTU站点自动控制和光敏修正自动控制。
监控中心能够呼叫RTU站点，获得改点路灯的开关情况和故障参数等。以此丁解每个RTU站点的路灯开关状态和装置有无出现故障等情况。
4遥测功能各RTU站点得到监控中心的主动呼叫（包括随机检测、巡检两组形式）后，及时将收集到的数据上传至间监控中心。监控中心根据这些数据制作成一个历史数据库，可估量路灯的故障率以及亮灯率等。
5遥测冻结功能主机可采取广播命令的形式，令各RTU站点在同一时间将收集到的电流、电E等数据封存。然后监控中心对各RTU站进厅逐一呼叫，RTU站立即上传冻结的数据，监控中心获取这些数据参数后，可对系统的总线损以及总功率做出准确计算。
6故障报警功能监控中心数据库对RTU站点上传的信息根据预先设置好的报警条件进厅分析，得出数据报警信息，并将这些信息传送到主控计算机，用来显示和进厅语音报警。
7使RTU站点的工作方式得以改变的功能RTU站点的工作方式包括赀末灯工作方法、半夜灯工作方式、交替节能式等，监控中心能够对RTU站点发出命令，使其改变某些工作方式，选择安防诖的工作方式。
五、结语城市路灯的无线通信监控系统及多个技术领域的科研成果，如通信技术、计算机技术、自动监控技术等，这些技术的运用是城市现代化的重要标志，实现丁计算机系统对城市路灯的集中管理和监控，并在节约电力能耗、保护环境和城市公共安全等方面有恨大的促进作用。实现丁经济效益和社会效益的有机结合。
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