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基于433MHz模块的远程抄表安全系统设计与实现

作　者: 颜丙洋
导　师: 张文英; 武传坤
学　校: 山东师范大学
专　业: 软件工程
关键词: 远程抄表系统 SimpliciTI 433网络集中器采集器
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

远程抄表是水电、燃气等部门进行远程监控、数据的采集分析的监控系统，远程抄表系统以其实时、高效、可靠等特点得到了水电气等部门的亲睐。433MHz远程抄表更是依托其信号强度高、传输距离远、功耗低、可靠性高等优点在抄表行业乃至无线传输领域得到了广泛应用。但现实应用中由于433MHz无线传输模块没有相应的安全保障，因此诸多远程抄表系统受到攻击，造成了严重的经济损失。本文在现有的远程抄表系统的基础之上，结合目前国内外应用现状，研发了一种相对安全的基于433MHz远程抄表系统。本设计提出的433MHz模块远程抄表系统是基于射频芯片CC1110无线收发模块以及TI公司的SimpliciTI协议栈研发的远程抄表安全系统。本系统通过433MHz无线传输设备组建433网络实现与集中器的数据通信，并利用采集器经GPRS传输给管理中心进行数据的处理分析。整个系统包括了燃气表、采集器模块、集中器模块和管理中心四个部分。集中器处在整个网络的中间环节，与管理中心通信要通过GPRS网络来实现，与采集器通信要借助CC1110无线收发模块组建的433串型网络结构来实现。本设计研发的系统相比与原有的433远程抄表系统，其网络拓扑结构更复杂并采用了安全的网络传输协议栈。传统的433远程抄表系统一般采用自定义的传输协议，更没有实现加密功能，而本系统采用最新版本的SimpliciTI协议栈组网进行通信并开启了加密功能，保证了安全的数据传输，符合远程抄表的基本要求。最后通过搭建远程抄表系统的测试环境，测试了系统的安全性和可靠性，测试完成了对抄表数据的传输、加密机制的检测、抵抗重放攻击的实验以及整体系统性能的测试，测试结果表明本系统能够完成常规的抄表任务，对现有的攻击有一定的抵抗能力，符合远程抄表系统的基本要求。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
第一章绪论  9-13
  1.1 课题研究背景及意义  9
  1.2 国内外关于本课题研究现状和趋势  9-10
  1.3 本文的主要工作与章节安排  10-13
第二章 433Mhz 远程抄表安全系统的总体设计与分析  13-21
  2.1 系统需求分析  13-14
    2.1.1 市场需求  13
    2.1.2 技术需求  13-14
  2.2 系统总体结构设计  14
  2.3 系统相关技术  14-19
  2.4 系统主要功能  19
  2.5 本章小结  19-21
第三章 433MHz 远程抄表系统硬件设计与实现  21-37
  3.1 总体框架设计  21
  3.2 硬件选型  21-23
    3.2.1 系统收发模块硬件需求  21-22
    3.2.2 CC1110 芯片概述  22-23
  3.3 无线收发模块设计  23-24
  3.4 SimpliciTI 协议栈移植  24-30
    3.4.1 SimpliciTI 协议帧格式  24-25
    3.4.2 主要 API 功能  25-26
    3.4.3 用户配置  26-28
    3.4.4 安全配置  28-30
  3.5 硬件实现  30-35
  3.6 本章小结  35-37
第四章远程抄表系统软件设计与实现  37-47
  4.1 通信模块的设计实现  37-38
  4.2 数据存储模块设计实现  38-40
  4.3 系统用户登录模块设计实现  40-42
  4.4 系统管理模块设计实现  42
  4.5 住户信息管理模块设计实现  42-43
  4.6 查询模块设计实现  43-45
  4.7 本章小结  45-47
第五章系统测试  47-51
  5.1 测试环境  47
  5.2 测试内容  47-50
    5.2.1 系统安全测试  48-50
    5.2.2 系统整体测试  50
  5.3 测试结论  50
  5.4 本章小结  50-51
第六章总结与展望  51-53
  6.1 研究工作总结  51
  6.2 有待改进的工作  51-53
参考文献  53-57
致谢  57-58
附录  58-59

基于433MHz模块的远程抄表安全系统设计与实现

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