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CN111814927A - 一种动态二维码生成模块及扫码用能管理系统 - Google Patents

一种动态二维码生成模块及扫码用能管理系统 Download PDF

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CN111814927A
CN111814927A CN201910295443.0A CN201910295443A CN111814927A CN 111814927 A CN111814927 A CN 111814927A CN 201910295443 A CN201910295443 A CN 201910295443A CN 111814927 A CN111814927 A CN 111814927A
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王军
翟峰
付卫东
韩林峰
薛晨光
谷战垒
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Xuji Group Co Ltd
Henan Xuji Instrument Co Ltd
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Xuji Group Co Ltd
Henan Xuji Instrument Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种动态二维码生成模块及扫码用能管理系统，属于用电安全技术领域。该动态二维码生成模块包括：远程通信模块：用于实现控制模块和云端主站的通信；安全加密芯片：用于对云端主站配置的APP下载链接地址进行验证，并将验证成功的APP下载链接地址发送给控制模块；控制模块：用于生成动态APP下载链接地址二维码，并用于将接收的用能指令信息通过通信接口转发给所在的用能设备本体；显示模块：用于对控制模块生成的动态APP下载链接地址二维码进行显示，供用户扫描；通信接口：用于实现控制模块和用能设备本体间的通信。采用动态生成二维码的方式，保证了用户扫描动态APP下载链接地址二维码获得的APP下载链接地址是安全可靠的。

Description

一种动态二维码生成模块及扫码用能管理系统
技术领域
本发明涉及一种动态二维码生成模块及扫码用能管理系统，属于用电安全技术领域。
背景技术
目前，电力用户可通过扫描二维码的方式，实现扫码用电、共享用电以及与第三方支付接口的实时结算，这种方式，不仅极大地方便了电力用户，还降低了用能设备本体的现场运维难度、减少了运维费用，使得无人值守和共享用电成为可能。但是这种方式，很难保证电力用户在扫码用电和支付的过程中所使用的APP下载链接地址的安全性，即很难保证APP下载链接地址不被篡改和钓鱼，一旦APP下载链接地址被篡改或钓鱼，便无法满足用户即时扫码、即时注册认证、即时用电的需求，为了满足电力用户的用电需求，这一问题急需解决。
发明内容
本发明提供了一种动态二维码生成模块，用以解决扫码用能过程中APP下载链接地址存在安全隐患的问题；本发明还提供了一种扫码用能管理系统，用以解决扫码用能过程中APP下载链接地址存在安全隐患的问题。
为实现上述目的，本发明提供了动态二维码生成模块，该动态二维码生成模块用于设置在用能设备本体上，包括：
远程通信模块：用于实现控制模块和云端主站的通信；
安全加密芯片：用于对云端主站配置的APP下载链接地址进行验证，并将验证成功的APP下载链接地址发送给控制模块；
控制模块：用于根据当前时间、所在的用能设备本体编号以及由安全加密芯片验证后的云端主站配置的APP下载链接地址生成动态APP下载链接地址二维码，并用于接收云端主站发送的用能指令信息，并将接收的用能指令信息通过通信接口转发给所在的用能设备本体；
显示模块：用于对控制模块生成的动态APP下载链接地址二维码进行显示，供用户扫描；
通信接口：用于实现控制模块和用能设备本体间的通信，将用能指令信息发送给用能设备本体。
该动态二维码生成模块的有益效果是：该动态二维码生成模块，先利用内置的安全加密芯片对云端主站配置的APP下载链接地址进行验证，再根据当前时间、用能设备本体编号和经验证成功后的APP下载链接地址生成动态APP下载链接地址二维码，即该动态二维码生成模块生成动态APP下载链接地址二维码所用的APP下载链接地址是经过验证的，且将当前时间作为生成动态APP下载链接地址二维码的安全加密算法的分散因子，那么显示模块显示的动态APP下载链接地址二维码就是动态的，是实时更新的，采用动态生成二维码的方式，能够增加破解加密措施的难度，从而保证了用户扫描动态APP下载链接地址二维码获得的APP下载链接地址是安全可靠的，有效防止了APP下载链接地址被篡改或钓鱼，提高了APP下载链接地址的安全性。
为了提高扫码用能的安全性，进一步地，所述的控制模块还用于根据所在的用能设备本体编号、资产号和当前时间生成动态用能二维码。
为了控制用能设备本体实现停止供能，进一步地，所述的控制模块还用于在接收到云端主站下发的用能停止指令后，通过安全加密芯片对该指令进行验证，并在验证成功后控制所在的用能设备本体跳闸，停止供能。
为了方便动态二维码生成模块取电，进一步地，所述的控制模块通过电源接口与所在的用能设备本体连接。
为了提高动态APP下载链接地址二维码的安全性，进一步地，所述的控制模块生成的动态APP下载链接地址二维码包括名称、用途、所有权和下载链接地址信息，其中，名称和用途为明文，所有权和下载链接地址信息为密文。
为了提高动态用能二维码的安全性，进一步地，所述的控制模块生成的动态用能二维码包括设备信息、资产信息、用户信息、网络及运行信息、用能信息和结算信息，其中，设备信息和资产信息为明文，用户信息、网络及运行信息、用能信息和结算信息为密文。
本发明还提供了一种扫码用能管理系统，该系统包括云端主站、用户APP和用于设置在用能设备本体上的动态二维码生成模块，所述云端主站与用户APP和动态二维码生成模块通信，所述云端主站用于根据设定的加密算法配置生成APP下载链接地址，所述用户APP由用户扫描动态二维码生成模块生成的动态APP下载链接地址二维码得到，并由用户实现认证和绑定；所述的动态二维码生成模块包括：
远程通信模块：用于实现控制模块和云端主站的通信；
安全加密芯片：用于对云端主站配置的APP下载链接地址进行验证，并将验证成功的APP下载链接地址发送给控制模块；
控制模块：用于根据当前时间、所在的用能设备本体编号以及由安全加密芯片验证后的云端主站配置的APP下载链接地址生成动态APP下载链接地址二维码，并用于接收云端主站发送的用能指令信息，并将接收的用能指令信息通过通信接口转发给所在的用能设备本体；
显示模块：用于对控制模块生成的动态APP下载链接地址二维码进行显示，供用户扫描；
通信接口：用于实现控制模块和用能设备本体间的通信，将用能指令信息发送给用能设备本体。
该扫码用能管理系统的有益效果是：该扫码用能管理系统中的动态二维码生成模块，先利用内置的安全加密芯片对云端主站配置的APP下载链接地址进行验证，再根据当前时间、用能设备本体编号和经验证成功后的APP下载链接地址生成动态APP下载链接地址二维码，即该动态二维码生成模块生成动态APP下载链接地址二维码所用的APP下载链接地址是经过验证的，且将当前时间作为生成动态APP下载链接地址二维码的安全加密算法的分散因子，那么显示模块显示的动态APP下载链接地址二维码就是动态的，是实时更新的，采用动态生成二维码的方式，能够增加破解加密措施的难度，从而保证了用户扫描动态APP下载链接地址二维码获得的APP下载链接地址是安全可靠的，有效防止了APP下载链接地址被篡改或钓鱼，提高了APP下载链接地址的安全性。
为了提高扫码用能的安全性，进一步地，所述的控制模块还用于根据所在的用能设备本体编号、资产号和当前时间生成动态用能二维码。
为了控制用能设备本体实现停止供能，进一步地，所述的控制模块还用于在接收到云端主站下发的用能停止指令后，通过安全加密芯片对该指令进行验证，并在验证成功后控制所在的用能设备本体跳闸，停止供能。
为了方便动态二维码生成模块取电，进一步地，所述的控制模块通过电源接口与所在的用能设备本体连接。
附图说明
图1是本发明的扫码用能管理系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
扫码用能管理系统实施例：
如图1所示，本实施例的扫码用能管理系统包括：密码机、云端主站、用户APP和用于设置在用能设备本体上的动态二维码生成模块，云端主站与用户APP和动态二维码生成模块通信。
其中，密码机布置在云端主站侧，内嵌加密算法，云端主站用于根据密码机内设定的加密算法配置生成APP下载链接地址；作为其他实施方式，可以无需设置密码机，而是在云端主站内部设置安全加密芯片，云端主站根据安全加密芯片内的加密算法配置生成APP下载链接地址。
云端主站还具备用能设备档案管理、APP链接地址管理、动态二维码生成管理、动态二维码资产管理、用户信息管理、用能申请管理、用能监视管理、用能结束管理、用能结算管理、用能明细管理、用能对账管理、用能平衡分析、营销接口、用能接口、第三方支付接口等核心功能。云端主站可根据现场实际用能负载情况，动态分配资源和实现负载均衡，以保证现场设备实时链接管理和满足用户扫码用能的实时应用需求。
用户APP由用户扫描动态二维码生成模块生成的动态APP下载链接地址二维码得到，用户APP具备实名认证、用能申请、用能监视、用能结束、账号管理、账号绑定、用能查询等核心功能，满足用户日常用能需求。其中，用户进行实名认证和账户绑定时，必须上传本人身份证和本人实时照片，以供云端主站和用户APP进行身份核对，核对通过后，用户即通过实名认证和成功绑定账号，这时用户方能扫码用能。另外，用户APP内嵌有与云端主站一致的CPK(Combined Public Key)安全运行包，以保证其能正确识别动态二维码生成模块生成的二维码信息，该CPK安全运行包内设有加解密算法，能够保证与云端主站的实时对接，具备防脱壳、钓鱼及反编译等功能，能保证安全加密信息不被泄露、篡改和钓鱼，同时也能保证用户APP的安全性及合法性。
用能设备本体是指集供电、计量、存储、控制和计算等于一体的智能终端设备本体，例如充电桩、岸电、农排费控终端、共享电源等设备本体。
动态二维码生成模块包括：远程通信模块、安全加密芯片、控制模块、显示模块、通信接口、电源接口和负荷开关。
其中，远程通信模块用于实现控制模块和云端主站的通信，以便动态二维码生成模块与云端主站进行安全连接、认证管理及动态二维码加解密处理，本实施例的远程通信模块支持电力专网、以太网、GPRS、3G、4G等通信方式。
安全加密芯片(例如内嵌国密算法的嵌入式安全控制模块ESAM(Embedded SecureAccess Module))能够实现动态二维码生成模块内部信息的安全加解密管理，以保证信息在生成和传递的过程中不被篡改和钓鱼，主要用于对云端主站配置的APP下载链接地址进行验证，并将验证成功的APP下载链接地址发送给控制模块。其中，云端主站侧的加解密算法和动态二维码生成模块中的加解密算法是相对应的。
控制模块(例如微控制单元MCU(Micro Controller Unit))具备以下功能：(1)根据当前时间、所在的用能设备本体编号以及由安全加密芯片验证后的云端主站配置的APP下载链接地址生成动态APP下载链接地址二维码；(2)根据所在的用能设备本体编号、资产号和当前时间生成动态用能二维码；(3)接收云端主站发送的用能指令信息，并将接收的用能指令信息通过通信接口转发给所在的用能设备本体；其中，在接收到云端主站下发的用能停止指令后，通过安全加密芯片对该指令进行验证，并在验证成功后控制所在的用能设备本体跳闸，停止供能。
显示模块(例如显示屏)用于对控制模块生成的动态APP下载链接地址二维码进行显示，供用户扫描。
通信接口用于实现控制模块和用能设备本体间的通信，将用能指令信息发送给用能设备本体。
电源接口用于实现控制模块和用能设备本体间的连接(例如以插装或连线的方式进行连接)，以完成动态二维码生成模块的取电。作为其他实施方式，动态二维码生成模块还可以利用交流电源或蓄电池取电。
负荷开关用于实现负荷控制管理，即控制用能设备本体进行合闸或跳闸，以对连接在用能设备本体上的负载开始供能或停止供能。
本实施例的动态二维码生成模块还具备告警功能，通过对远程通信模块的安全接口和本地通信模块的安全接口(即通信接口)进行扫描，一旦发现动态二维码生成模块被非法攻击或遭人为破坏，控制模块会自动生成一个告警事件，并通过远程通信模块上报云端主站，其中，告警事件具有不同的级别，级别越高代表告警事件越紧急，越需要及时处理，云端主站根据告警级别，优先处理告警级别高的告警事件。
本实施例中的动态二维码生成模块能够生成三种类型的二维码，即动态APP下载链接地址二维码、动态用能二维码和设备资产二维码，为了保证二维码信息的通用性，本实施例中的二维码生成机制如下：保持二维码编码规则不变，根据码子的生成信息量的大小，采用三段信息组合的方式，将编码前原始信息分为三段，第一段信息采用明文编码的方式，该部分信息以设备出厂编号或地理位置信息为主，即一般为设备自身信息和设备的安装位置；第二段信息采用弱密文编码的方式，即利用内置的简单加密算法将该部分信息进行加密处理生成密文，该部分信息主要为资产信息、厂家信息、设备通信信息、简单配置信息或运行参数信息；第三段信息采用强密文编码的方式，即该部分信息的加解密处理需要通过安全密钥与云端主站侧的密码机进行实时通信以完成安全认证，该部分信息一般为用户信息、用户账户信息、用能信息、用能价格、运行参数、预授权信息或结算信息等。
其中，动态APP下载链接地址二维码包括：(用户APP的)名称、用途、所有权和下载链接地址信息，其中，名称和用途一般采用明文编码的方式生成明文；所有权和下载链接地址信息一般采用弱密文或强密文编码的方式进行加密生成密文。
动态用能二维码包括：设备信息、资产信息、用户信息、网络及运行信息、用能信息和结算信息，其中，设备信息和资产信息一般采用明文编码的方式生成明文；用户信息和网络及运行信息一般采用弱密文编码的方式进行加密生成密文，用能信息和结算信息一般采用强密文编码的方式进行加密生成密文。
设备资产二维码包括：设备出厂编号、安装位置信息、资产信息、厂家信息和责任人信息，其中，设备出厂编号和安装位置信息一般采用明文编码的方式生成明文；资产信息、厂家信息和责任人信息一般采用弱密文编码的方式进行加密生成密文。
上述三种类型的二维码一般以键显或巡显的方式显示，供用户扫描以选择相应的功能，例如：用户扫描动态APP下载链接地址二维码下载用户APP，扫描动态用能二维码进行扫码用电，扫描设备资产二维码获取设备资产信息。其中，若采用键显的方式，则用户通过按键选择相应的二维码进行扫描，例如按下“下载用户APP”按钮，则显示动态APP下载链接地址二维码，用户即可扫描该二维码下载用户APP；若采用巡显的方式，则三种类型的二维码会在显示窗口循环出现，当用户想要扫描的二维码出现时，用户即可进行扫描，二维码巡显间隔可根据实际需求进行配置；由于设备资产二维码一般不需要实时更新，因此设备资产二维码一般以粘贴的方式粘贴在用能设备本体上供用户扫描。
下面详细介绍用户扫描这三种类型的二维码实现相应功能的过程：
(1)扫描动态APP下载链接地址二维码下载用户APP
云端主站根据密码机内设定的加密算法配置生成APP下载链接地址，并以密文的方式通过远程通信模块发送给动态二维码生成模块；
动态二维码生成模块内部的安全加密芯片对云端主站配置的APP下载链接地址进行验证，并将验证成功的APP下载链接地址发送给控制模块；
控制模块根据当前时间、所在的用能设备本体编号以及由安全加密芯片验证后的云端主站配置的APP下载链接地址生成动态APP下载链接地址二维码，并通过显示模块进行显示供用户扫描；
用户扫描动态二维码生成模块生成的动态APP下载链接地址二维码，下载用户APP，并完成实名认证和账号绑定。
由于生成动态APP下载链接地址二维码所用的APP下载链接地址是经过验证的，且将当前时间作为生成动态APP下载链接地址二维码的安全加密算法的分散因子，那么显示模块显示的动态APP下载链接地址二维码就是实时更新的，从而保证了用户扫描动态APP下载链接地址二维码获得的APP下载链接地址是安全可靠的。而且，通过显示模块对生成的动态APP下载链接地址二维码进行展示，供即时需要的用户、即时下载、即时认证绑定，保证了扫码用电(用能)的及时性。
(2)扫描动态用能二维码进行扫码用电(用能)
动态二维码生成模块内的控制模块根据所在的用能设备本体编号、资产号和当前时间生成动态用能二维码，并通过显示模块进行显示；其中，动态用能二维码中内置有流水号、设备信息、地理位置信息、开始时间、开始表码、倍率等信息，供用户APP安全识别；
用户通过用户APP扫描动态用能二维码，并预授权一定金额，生成用电订单信息，用电订单信息通过动态二维码生成模块和用户APP分别安全上送到云端主站；
云端主站对用电订单信息进行审核，审核通过后，云端主站生成用电开始指令，并通过密码机对该指令进行加密处理，再通过远程通信模块将加密后的用电开始指令下发给动态二维码生成模块；
动态二维码生成模块接收到加密后的用电开始指令后，通过安全加密芯片验证该指令的合法性，并在验证成功后由控制模块控制负荷开关闭合，进而控制用能设备本体合闸，用能设备本体开始供能；
在满足以下两种情况之一时停止供能，一是：动态二维码生成模块内的控制模块检测到用能费用超过预授权金额，则由控制模块控制负荷开关断开，进而控制用能设备本体跳闸，用能设备本体停止供能；二是：用户通过用户APP向云端主站发送用能停止指令，云端主站接收到用能停止指令后，通过密码机对该指令进行加密处理，并将加密后的用能停止指令通过远程通信模块下发给动态二维码生成模块，动态二维码生成模块接到该指令后，通过安全加密芯片验证该指令的合法性，并在验证成功后由控制模块控制负荷开关断开，进而控制用能设备本体跳闸，用能设备本体停止供能；
停止供能后进行用能费用结算，并生成相应的用能数据信息，生成的用能数据信息经动态二维码生成模块中的安全加密芯片加密处理后，通过远程通信模块上传给云端主站，云端主站对接收到的用能数据信息进行验证，验证通过后发送给用户APP，由用户完成付费操作。
由于将当前时间作为生成动态用能二维码的安全因子，那么显示模块显示的动态用能二维码就是实时更新的，从而保证了用户扫描动态用能二维码进行扫码用电的安全可靠性；另外，整个扫码用能过程均穿插有加解密过程，也保证了用能信息、用户信息及结算信息等敏感信息的安全可靠。
作为其他实施方式，动态二维码生成模块接收到加密后的用能指令信息(包括用电开始指令和用电停止指令)后，可以将接收的用能指令信息通过通信接口转发给所在的用能设备本体，由用能设备本体根据接收到的用能指令信息控制自身完成合闸或跳闸操作，以开始供能或停止供能。
(3)扫描设备资产二维码获取设备资产信息
动态二维码生成模块根据设备资产号、设备出厂编号、厂家信息、资产信息、安装位置信息和责任人信息生成设备资产二维码，将设备资产二维码粘贴在用能设备本体上；
操作人员扫描用能设备本体上的设备资产二维码，获取设备资产二维码中蕴含的设备资产信息，能够提高设备普查、设备巡检的效率。
本实施例通过云端主站侧密码机与动态二维码生成模块中的安全加密芯片相配合，将加解密处理穿插在动态APP下载链接地址生成及使用、动态用能二维码生成及使用的全过程，能够防止钓鱼、脱壳、注入等安全攻击，保证了用户执行APP下载、扫码用能、用能结算等操作的安全性，实现了用能领域二维码安全应用，为共享用能规模化应用提供了技术保证和安全保证。
动态二维码生成模块实施例：
本实施例的动态二维码生成模块，其结构与扫码用能管理系统实施例中的动态二维码生成模块相同，此处不再赘述。

Claims (10)

1.一种动态二维码生成模块，其特征在于，该动态二维码生成模块用于设置在用能设备本体上，包括：
远程通信模块：用于实现控制模块和云端主站的通信；
安全加密芯片：用于对云端主站配置的APP下载链接地址进行验证，并将验证成功的APP下载链接地址发送给控制模块；
控制模块：用于根据当前时间、所在的用能设备本体编号以及由安全加密芯片验证后的云端主站配置的APP下载链接地址生成动态APP下载链接地址二维码，并用于接收云端主站发送的用能指令信息，并将接收的用能指令信息通过通信接口转发给所在的用能设备本体；
显示模块：用于对控制模块生成的动态APP下载链接地址二维码进行显示，供用户扫描；
通信接口：用于实现控制模块和用能设备本体间的通信，将用能指令信息发送给用能设备本体。
2.根据权利要求1所述的动态二维码生成模块，其特征在于，所述的控制模块还用于根据所在的用能设备本体编号、资产号和当前时间生成动态用能二维码。
3.根据权利要求1所述的动态二维码生成模块，其特征在于，所述的控制模块还用于在接收到云端主站下发的用能停止指令后，通过安全加密芯片对该指令进行验证，并在验证成功后控制所在的用能设备本体跳闸，停止供能。
4.根据权利要求1所述的动态二维码生成模块，其特征在于，所述的控制模块通过电源接口与所在的用能设备本体连接。
5.根据权利要求1所述的动态二维码生成模块，其特征在于，所述的控制模块生成的动态APP下载链接地址二维码包括名称、用途、所有权和下载链接地址信息，其中，名称和用途为明文，所有权和下载链接地址信息为密文。
6.根据权利要求2所述的动态二维码生成模块，其特征在于，所述的控制模块生成的动态用能二维码包括设备信息、资产信息、用户信息、网络及运行信息、用能信息和结算信息，其中，设备信息和资产信息为明文，用户信息、网络及运行信息、用能信息和结算信息为密文。
7.一种扫码用能管理系统，其特征在于，该系统包括云端主站、用户APP和用于设置在用能设备本体上的动态二维码生成模块，所述云端主站与用户APP和动态二维码生成模块通信，所述云端主站用于根据设定的加密算法配置生成APP下载链接地址，所述用户APP由用户扫描动态二维码生成模块生成的动态APP下载链接地址二维码得到，并由用户实现认证和绑定；所述的动态二维码生成模块包括：
远程通信模块：用于实现控制模块和云端主站的通信；
安全加密芯片：用于对云端主站配置的APP下载链接地址进行验证，并将验证成功的APP下载链接地址发送给控制模块；
控制模块：用于根据当前时间、所在的用能设备本体编号以及由安全加密芯片验证后的云端主站配置的APP下载链接地址生成动态APP下载链接地址二维码，并用于接收云端主站发送的用能指令信息，并将接收的用能指令信息通过通信接口转发给所在的用能设备本体；
显示模块：用于对控制模块生成的动态APP下载链接地址二维码进行显示，供用户扫描；
通信接口：用于实现控制模块和用能设备本体间的通信，将用能指令信息发送给用能设备本体。
8.根据权利要求7所述的扫码用能管理系统，其特征在于，所述的控制模块还用于根据所在的用能设备本体编号、资产号和当前时间生成动态用能二维码。
9.根据权利要求7所述的扫码用能管理系统，其特征在于，所述的控制模块还用于在接收到云端主站下发的用能停止指令后，通过安全加密芯片对该指令进行验证，并在验证成功后控制所在的用能设备本体跳闸，停止供能。
10.根据权利要求7所述的扫码用能管理系统，其特征在于，所述的控制模块通过电源接口与所在的用能设备本体连接。
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