Счетчик электроэнергии и система учета электроэнергии
Полезная модель относится к области приборостроения, а именно к счетчикам электроэнергии и системам учета электроэнергии и может применяться для учета и контроля потребления электроэнергии. Техническим результатом полезной модели является создание счетчика электроэнергии и системы учета электроэнергии с улучшенной защитой от несанкционированного доступа к ним и к передаваемым ими данным учета электроэнергии, за счет дополнения счетчика электроэнергии блоком криптозащиты, а системы учета электроэнергии единым автоматизированным центром подтверждения валидности данных. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 1 ил.
Полезная модель относится к области приборостроения, а именно к счетчикам электроэнергии и системам учета электроэнергии и может применяться для учета и контроля потребления электроэнергии.
Наиболее близким к заявленной полезной модели является счетчик электроэнергии, описанный в заявке РФ 96112256 на изобретение, содержащий блок управления, соединенный с датчиком потребления электроэнергии, с блоком памяти и с индикатором, при этом датчик потребления электроэнергии выполнен с возможностью подключения к электросети и к нагрузке, а также с возможностью считывания данных учета электроэнергии, потребленной нагрузкой, и передачи их в блок управления, который выполнен с возможностью обработки и передачи данных учета электроэнергии на индикатор для визуального считывания пользователем данных учета электроэнергии и передачи их пользователем в электросбытовую компанию, выполненную с возможностью фиксации данных учета электроэнергии как юридически значимых и с возможностью начисления пользователю платежей за потребленную электроэнергию. Данный счетчик электроэнергии выбран в качестве прототипа заявленной полезной модели.
Недостаток счетчика электроэнергии прототипа заключается в отсутствии защиты от несанкционированного доступа к нему: счетчик электроэнергии прототип подвержен атакам нарушителей, которые могут незаметно корректировать данные учета электроэнергии, путем незаконного внесения изменений в конструкцию и программное обеспечение электросчетчика. Таким образом, в энергосбытовую компанию поступает искаженная информация о потребленной электроэнергии.
Задачей заявленной полезной модели является создание счетчика электроэнергии и системы учета электроэнергии с улучшенной защитой от несанкционированного доступа к ним и к передаваемым ими данным учета электроэнергии, за счет дополнения счетчика электроэнергии блоком криптозащиты, а системы учета электроэнергии единым автоматизированным центром подтверждения валидности данных.
Поставленная задача решена путем создания счетчика электроэнергии, содержащего блок управления, соединенный с датчиком потребления электроэнергии, с блоком памяти и с индикатором, отличающегося тем, что дополнительно содержит блок криптозащиты, защищенный от взлома и извлечения содержащегося в нем криптографического ключа и соединенный с блоком управления, который содержит управляющую программу, выполненную с возможностью взаимной аутентификации с блоком криптозащиты для обеспечения обмена данными в защищенном от несанкционированного доступа виде, причем блок криптозащиты, датчик потребления электроэнергии и блок управления выполнены с возможностью выявления попыток несанкционированного доступа к счетчику электроэнергии по признаку невозможности осуществления взаимной аутентификации блока управления и блока криптозащиты, и по признаку получения сигнала от блока управления, блока криптозащиты и датчика потребленной элекроэнергии о попытке внешнего воздействия на них, а также с возможностью формирования и передачи в блок управления криптокода, содержащего данные о попытке несанкционированного доступа к счетчику электроэнергии, при этом датчик потребления электроэнергии выполнен с возможностью подключения к электросети и к нагрузке, а также с возможностью считывания данных учета электроэнергии, потребленной нагрузкой, и передачи их в блок управления, который выполнен с возможностью обработки и передачи данных учета электроэнергии на индикатор и в блок криптозащиты, который выполнен с возможностью формирования криптокода, с возможностью дополнения криптокодом данных учета электроэнергии и передачи данных учета электроэнергии одновременно с криптокодом обратно в блок управления, выполненный с возможностью сохранения данных учета электроэнергии с криптокодом в блоке памяти и с возможностью передачи криптокода на индикатор, выполненный с возможностью отображения данных учета электроэнергии одновременно с криптокодом, для визуального считывания пользователем данных учета электроэнергии одновременно с криптокодом и передачи их посредством пользователя в электросбытовую компанию, выполненную с возможностью передачи данных учета электроэнергии одновременно с криптокодом в центр подтверждения валидности данных, выполненный с возможностью проверки криптокода и передачи информации о валидности данных учета электроэнергии и данных о попытке несанкционированного доступа к счетчику электроэнергии в электросбытовую компанию, выполненную с возможностью фиксации данных учета электроэнергии как юридически значимых, в случае подтверждения валидности данных учета электроэнергии, и с возможностью начисления пользователю платежей за потребленную электроэнергию.
В предпочтительном варианте осуществления счетчика электроэнергии попытки несанкционированного доступа к счетчику электроэнергии выбраны из набора попыток, содержащего вскрытие счетчика электроэнергии, замену управляющей программы в блоке управления, замену микропроцессора или памяти, содержащихся в блоке управления, воздействие на счетчик электроэнергии высокоинтенсивными магнитными и другими полями.
В предпочтительном варианте осуществления счетчика электроэнергии криптокод включает в себя дату и время считывания данных учета электроэнергии, заводской номер счетчика электроэнергии, и данные о попытках несанкционированного доступа, содержащие дату и время события несанкционированного доступа, а также характер воздействия при несанкционированном доступе.
В предпочтительном варианте осуществления счетчика электроэнергии центр подтверждения валидности данных выполнен с возможностью расшифровки из криптокода, с использованием криптографического ключа и криптографического алгоритма преобразования, и передачи в электросбытовую компанию даты и времени считывания данных учета электроэнергии, заводского номера счетчика электроэнергии и данные о попытках несанкционированного доступа к счетчику электроэнергии.
В предпочтительном варианте осуществления счетчик электроэнергии дополнительно содержит блок передачи данных, соединенный с блоком управления и с электросбытовой компанией, при этом блок управления выполнен с возможностью передачи данных учета электроэнергии с криптокодом в блок передачи данных, выполненный с возможностью передачи данных учета электроэнергии одновременно с криптокодом в электросбытовую компанию.
В предпочтительном варианте осуществления счетчика электроэнергии блок передачи данных выполнен с возможностью передачи данных учета электроэнергии с криптокодом в электросбытовую компанию по проводному или беспроводному каналу передачи данных.
В предпочтительном варианте осуществления счетчика электроэнергии блок криптозащиты выполнен с возможностью формирования криптокода с использованием криптографического ключа и криптографического преобразования, а центр подтверждения валидности данных выполнен с возможностью проверки криптокода с использованием криптографического ключа и криптографического преобразования.
Поставленная задача решена путем создания системы учета электроэнергии, содержащей электросбытовую компанию, выполненную с возможностью получения данных учета электроэнергии от счетчика электроэнергии, включающего в себя блок управления, соединенный с датчиком потребления электроэнергии, с блоком памяти и с индикатором, отличающейся тем, что дополнительно содержит центр подтверждения валидности данных, соединенный с электросбытовой компанией, а счетчик электроэнергии дополнительно включает в себя блок криптозащиты, защищенный от взлома и извлечения содержащегося в нем криптографического ключа и соединенный с блоком управления, который содержит управляющую программу, выполненную с возможностью взаимной аутентификации с блоком криптографической защиты для обеспечения обмена данными в защищенном от несанкционированного доступа виде, причем блок криптозащиты, блок управления и датчик потребленной электроэнергии выполнены с возможностью выявления попыток несанкционированного доступа к счетчику электроэнергии по признаку невозможности осуществления взаимной аутентификации блока управления и блока криптозащиты, и по признаку получения сигнала от блока криптозащиты, блока управления и датчика потребленной электроэнергии о попытке внешнего воздействия на них, а также с возможностью формирования и передачи в блок управления криптокода, свидетельствующего о попытке несанкционированного доступа к счетчику электроэнергии, при этом датчик потребления электроэнергии выполнен с возможностью подключения к электросети и к нагрузке, а также с возможностью считывания данных учета электроэнергии, потребленной нагрузкой, и передачи их в блок управления, который выполнен с возможностью обработки и передачи данных учета электроэнергии на индикатор и в блок криптозащиты, который выполнен с возможностью формирования криптокода, с возможностью дополнения криптокодом данных учета электроэнергии и передачи данных учета электроэнергии одновременно с криптокодом обратно в блок управления, выполненный с возможностью сохранения данных учета электроэнергии с криптокодом в блоке памяти и с возможностью передачи криптокода на индикатор, выполненный с возможностью отображения данных учета электроэнергии одновременно с криптокодом, причем данные учета электроэнергии одновременно с криптокодом выполнены с возможностью визуального считывания пользователем и передачи посредством пользователя в электросбытовую компанию, выполненную с возможностью передачи данных учета электроэнергии одновременно с криптокодом в центр подтверждения валидности данных, выполненный с возможностью проверки криптокода и передачи информации о валидности данных учета электроэнергии и данных о попытке несанкционированного доступа к счетчику электроэнергии в электросбытовую компанию, выполненную с возможностью фиксации данных учета электроэнергии как юридически значимых, в случае подтверждения валидности данных учета электроэнергии, и с возможностью начисления пользователю платежей за потребленную электроэнергию.
В предпочтительном варианте осуществления системы учета электроэнергии попытки несанкционированного доступа к счетчику электроэнергии выбраны из набора попыток, содержащего вскрытие счетчика электроэнергии, замену управляющей программы в блоке управления, замену микропроцессора или памяти, содержащихся в блоке управления, воздействие на счетчик электроэнергии высокоинтенсивными магнитными и другими полями.
В предпочтительном варианте осуществления системы учета электроэнергии криптокод включает в себя дату и время считывания данных учета электроэнергии, заводской номер счетчика электроэнергии, и данные о попытках несанкционированного доступа, содержащие дату и время события несанкционированного доступа, а также характер воздействия при несанкционированном доступе.
В предпочтительном варианте осуществления системы учета электроэнергии центр подтверждения валидности данных выполнен с возможностью расшифровки из криптокода, с использованием криптографического ключа и криптографического алгоритма преобразования, и передачи в электросбытовую компанию даты и времени считывания данных учета электроэнергии, заводского номера счетчика электроэнергии и данные о попытках несанкционированного доступа к счетчику электроэнергии.
В предпочтительном варианте осуществления системы учета электроэнергии счетчик электроэнергии дополнительно содержит блок передачи данных, соединенный с блоком управления и с электросбытовой компанией, при этом блок управления выполнен с возможностью передачи данных учета электроэнергии с криптокодом в блок передачи данных, выполненный с возможностью передачи данных учета электроэнергии одновременно с криптокодом в электросбытовую компанию.
В предпочтительном варианте осуществления системы учета электроэнергии блок передачи данных выполнен с возможностью передачи данных учета электроэнергии с криптокодом в электросбытовую компанию по проводному или беспроводному каналу передачи данных.
В предпочтительном варианте осуществления системы учета электроэнергии центр подтверждения валидности данных соединен с электросбытовой компанией по проводному или беспроводному каналу передачи данных.
В предпочтительном варианте осуществления системы учета электроэнергии блок криптозащиты выполнен с возможностью формирования криптокода с использованием криптографического ключа и криптографического преобразования, а центр подтверждения валидности данных выполнен с возможностью проверки криптокода с использованием криптографического ключа и криптографического преобразования.
Для лучшего понимания заявленной полезной модели далее приводится ее подробное описание с соответствующим чертежом.
Фиг. Структурная схема счетчика электроэнергии и системы учета электроэнергии согласно полезной модели.
Элементы:
1 - счетчик электроэнергии;
2 - датчик потребления электроэнергии;
3 - блок управления;
4 - индикатор;
5 - блок памяти;
6 - блок передачи данных;
7 - энергосбытовая компания;
8 - квитанция;
9 - блок криптозащиты;
10 - центр подтверждения валидности данных.
Рассмотрим вариант выполнения заявленных счетчика электроэнергии и системы учета электроэнергии, показанный на фигуре.
Благодаря комбинации схемотехнических, программных и криптографических решений, блок 9 криптозащиты (криптографической защиты) не может быть изменен или исключен из заявленных счетчика электроэнергии и системы учета электроэнергии. Реализуется это следующим образом. В блок 3 управления загружают управляющую программу для взаимной аутентификации с блоком 9 криптозащиты, вследствие чего обмен блоком данными между 3 управления и блоком 9 криптозащиты происходит в защищенном от несанкционированного доступа виде. Блок 9 криптозащиты защищен от попыток взлома злоумышленниками, поэтому невозможно извлечь находящийся в нем криптографический ключ, с помощью которого реализуют криптографическое преобразование, при этом дополняют поступающие от блока 3 управления данные учета электроэнергии (получаемые от датчика 2 потребления электроэнергии) кодом защиты и передают данные учета электроэнергии одновременно с криптокодом обратно в блок 3 управления.
Криптокод включает в себя дату и время считывания данных учета электроэнергии, заводской номер счетчика 1 электроэнергии и прочие параметры счетчика 1 электроэнергии, которые зашифрованы с использованием криптографического преобразования. В случае попыток несанкционированного доступа к счетчику 1 электроэнергии (попытки вскрытия корпуса, попытки замены управляющей программы в блоке 3 управления, попытки замены микропроцессора или памяти в блоке 3 управления, попытке воздействия высокоинтенсивными магнитными и др. полями и пр.), блок 9 криптозащиты фиксирует попытку несанкционированного доступа по следующим признакам: невозможности осуществления взаимной аутентификации блока 3 управления и блока 9 криптозащиты, получении сигнала от блока 3 и (или) датчика 2 о попытке внешнего воздействия и т.п. Блок 9 формирует криптокод, в котором помимо подтверждения валидности данных, в том числе зашифрована информация о попытке вмешательства (внешнего воздействия) в работу счетчика 1 электроэнергии. Блок 3 управления обрабатывает данные учета электроэнергии, получаемые от датчика 2 потребления электроэнергии, и передает их одновременно с криптокодом на индикатор 4, в блок 5 памяти и в блок 6 передачи данных. Блок 6 передачи данных передает данные учета электроэнергии одновременно с криптокодом в электросбытовую компанию 7. В случае отсутствия в составе счетчика 1 электроэнергии блока 6 передачи данных, данные учета электроэнергии одновременно с криптокодом считываются с индикатора 4 пользователем и передаются им в электросбытовую компанию 7 по другим каналам связи (в личном кабинете через сеть интернет, по телефону, по почте, лично и пр.).
Электросбытовая компания 7 передает данные учета электроэнергии одновременно с криптокодом в центр 10 подтверждения валидности данных, который проверяет криптокод и передает информацию о валидности данных учета электроэнергии обратно в электросбытовую компанию 7. В случае подтверждения валидности, электросбытовая компания 7 фиксирует данные учета электроэнергии как юридически значимые и начисляет пользователю платеж за потребленную электроэнергию в виде квитанции 8.
Кроме проверки валидности данных по криптокоду, центр 10 возвращает информацию в энергосбытовую компанию 7 о дате и времени снятия показаний о потребленной электроэнергии, о других параметрах и атрибутах счетчика 1 электроэнергии, а также о попытках несанкционированного доступа к счетчику 1 электроэнергии с указанием способа воздействия, дате и пр.
Основными преимуществами заявленной полезной модели являются:
- обнаружение, фиксация и передача в энергосбытовую компанию фактов несанкционированного вмешательства в работу счетчика электроэнергии и фактов изменения схем подключения счетчика электроэнергии в электросеть с фиксацией даты, времени события;
- защита данных учета электроэнергии от искажения при их передаче по каналам связи;
- анализ технического состояния и отказов счетчика электроэнергии по криптокоду;
- определение даты, времени снятия показаний и прочих атрибутов счетчика электроэнергии по крипткоду;
- формирование юридически значимых данных учета электроэнергии.
Хотя описанный выше вариант выполнения заявленной полезной модели был изложен с целью иллюстрации заявленной полезной модели, специалистам ясно, что возможны разные модификации, добавления и замены, не выходящие из объема и смысла заявленной полезной модели, раскрытой в прилагаемой формуле полезной модели.
1. Счетчик электроэнергии, содержащий блок управления, соединенный с датчиком потребления электроэнергии, с блоком памяти и с индикатором, отличающийся тем, что дополнительно содержит блок криптозащиты, защищенный от взлома и извлечения содержащегося в нем криптографического ключа и соединенный с блоком управления, который содержит управляющую программу, выполненную с возможностью взаимной аутентификации с блоком криптозащиты для обеспечения обмена данными в защищенном от несанкционированного доступа виде, причем блок криптозащиты, блок управления и датчик потребленной электроэнергии выполнены с возможностью выявления попыток несанкционированного доступа к счетчику электроэнергии по признаку невозможности осуществления взаимной аутентификации блока управления и блока криптозащиты и по признаку получения сигнала от блока криптозащиты, блока управления и датчика портебленной электроэнергии о попытке внешнего воздействия на них, а также с возможностью формирования и передачи в блок управления криптокода, содержащего данные о попытке несанкционированного доступа к счетчику электроэнергии, при этом датчик потребления электроэнергии выполнен с возможностью подключения к электросети и к нагрузке, а также с возможностью считывания данных учета электроэнергии, потребленной нагрузкой, и передачи их в блок управления, который выполнен с возможностью обработки и передачи данных учета электроэнергии на индикатор и в блок криптозащиты, который выполнен с возможностью формирования криптокода, с возможностью дополнения криптокодом данных учета электроэнергии и передачи данных учета электроэнергии одновременно с криптокодом обратно в блок управления, выполненный с возможностью сохранения данных учета электроэнергии с криптокодом в блоке памяти и с возможностью передачи криптокода на индикатор, выполненный с возможностью отображения данных учета электроэнергии одновременно с криптокодом, для визуального считывания пользователем данных учета электроэнергии одновременно с криптокодом и передачи их посредством пользователя в электросбытовую компанию, выполненную с возможностью передачи данных учета электроэнергии одновременно с криптокодом в центр подтверждения валидности данных, выполненный с возможностью проверки криптокода и передачи информации о валидности данных учета электроэнергии и данных о попытке несанкционированного доступа к счетчику электроэнергии в электросбытовую компанию, выполненную с возможностью фиксации данных учета электроэнергии как юридически значимых, в случае подтверждения валидности данных учета электроэнергии, и с возможностью начисления пользователю платежей за потребленную электроэнергию.
2. Счетчик электроэнергии по п. 1, отличающийся тем, что попытки несанкционированного доступа к счетчику электроэнергии выбраны из набора попыток, содержащего вскрытие счетчика электроэнергии, замену управляющей программы в блоке управления, замену микропроцессора или памяти, содержащихся в блоке управления, воздействие на счетчик электроэнергии высокоинтенсивными магнитными и другими полями.
3. Счетчик электроэнергии по п. 1, отличающийся тем, что криптокод включает в себя дату и время считывания данных учета электроэнергии, заводской номер счетчика электроэнергии и данные о попытках несанкционированного доступа, содержащие дату и время события несанкционированного доступа, а также характер воздействия при несанкционированном доступе.
4. Счетчик электроэнергии по п. 1 или 4, отличающийся тем, что центр подтверждения валидности данных выполнен с возможностью расшифровки из криптокода, с использованием криптографического ключа и криптографического алгоритма преобразования и передачи в электросбытовую компанию даты и времени считывания данных учета электроэнергии, заводского номера счетчика электроэнергии и данных о попытках несанкционированного доступа к счетчику электроэнергии.
5. Счетчик электроэнергии по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит блок передачи данных, соединенный с блоком управления и с электросбытовой компанией, при этом блок управления выполнен с возможностью передачи данных учета электроэнергии с криптокодом в блок передачи данных, выполненный с возможностью передачи данных учета электроэнергии одновременно с криптокодом в электросбытовую компанию.
6. Счетчик электроэнергии по п. 5, отличающийся тем, что блок передачи данных выполнен с возможностью передачи данных учета электроэнергии с криптокодом в электросбытовую компанию по проводному или беспроводному каналу передачи данных.
7. Счетчик электроэнергии по п. 1, отличающийся тем, что блок криптозащиты выполнен с возможностью формирования криптокода с использованием криптографического ключа и криптографического преобразования, а центр подтверждения валидности данных выполнен с возможностью проверки криптокода с использованием криптографического ключа и криптографического преобразования.