电表信息采集终端及采集方法与流程

1.本技术涉及电表采集技术领域，具体为电表信息采集终端及采集方法。


背景技术：

2.电表是一种用于采集用电量的设备，是居民用电过程中不可或缺的一部分，电表又称电能表、千瓦时表，通过测量电流和电压的值来计算消耗的电能，电表在电力管理、能源节约和费用计量方面起着重要的作用。
3.为了对电表的示数进行读取汇总，传统的方式有人工抄表，即工作人员到电表设置处进行抄表，并将所抄数据记录汇总，这种方式费时费力，已逐渐被取代，目前通常使用智能电表，在统计用电量的同时将数据上传到服务中，实现自动抄表自动计费。
4.然而，不管是人工抄表还是自动抄表，都会产生大量的居民用电数据，这些数据会包含个人或机构的用电信息，可能会涉及到用户的生活习惯、工作模式及商业活动等隐私信息，如果这些数据被非法获取，会导致居民的隐私泄露，因此需要中对采集到的数据进行加密，防止居民用电数据泄露。
5.所以有必要提供电表信息采集终端及采集方法来解决上述问题。
6.需要说明的是，本背景技术部分中公开的以上信息仅用于理解本发明构思的背景技术，并且因此，它可以包含不构成现有技术的信息。


技术实现要素：

7.基于现有技术中存在的上述问题，本技术所要解决的技术问题是：提供电表信息采集终端及采集方法，达到提高用电信息安全性的效果。
8.本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：电表信息采集方法，该方法应用于采集终端中，包括：在采集阶段，服务器获取采集终端采集的用电信息，并对所述用电信息进行预处理，以形成预处理后的第一数据集；服务器对所述第一数据集中的用电信息进行数据分割，并生成第二数据集；服务器对第二数据集进行加密处理，将分割后的数据进行加密，生成第三数据集；在分析阶段，服务器对所述第三数据集中的元素进行解密，以对用电信息进行分析；所述预处理包括对用电信息进行子集拆分，并对拆分后的子集进行单独处理。
9.在本发明的技术方案实施过程中，通过对用电信息进行预处理，形成第一数据集，并对第一数据集进行数据分割，生成第二数据集，同时对分割后的第二数据集进行加密处理，生成第三数据集，防止用电信息泄露，并在分析阶段通过对第三数据集进行解密，实现对用电数据的分析。
10.进一步的，服务器对所述用电信息进行预处理包括：服务器对用电信息进行识别，将用电信息按类型进行划分，并生成第一用电信息
子集；对所述第一用电信息子集中的元素类型进行矫正，生成第二用电信息子集；对所述第二用电信息子集中的元素进行平滑处理，生成第三用电信息子集。
11.进一步的，对所述第一用电信息子集中的元素类型进行矫正包括：建立标签库，对所述第一用电信息子集中的每个元素进行标签化处理，并将标签化处理后生成的标签放入标签库中；建立临时标签映射库，并根据临时标签映射库中的元素与标签库中存入的标签进行比对；根据比对结果对所述第一用电信息子集中的每个元素进行标签重注。
12.进一步的，所述标签库中的元素类型为矩阵数列。
13.进一步的，服务器对所述第一数据集中的用电信息进行数据分割的过程中，第一数据集中的元素分割依据为随机时间段。
14.进一步的，所述随机时间段在对所述第一用电信息子集中的每个元素进行标签化处理过程中生成。
15.电表信息采集终端，包括：预处理模块，所述预处理模块用于在采集阶段，服务器获取采集终端采集的用电信息，并对所述用电信息进行预处理，以形成预处理后的第一数据集；数据分割模块，所述数据分割模块用于服务器对所述第一数据集中的用电信息进行数据分割，并生成第二数据集；加密处理模块，所述加密处理模块用于服务器对所述第二数据集进行加密处理，将分割后的数据进行加密，生成第三数据集；解密模块，所述解密模块用于在分析阶段，服务器对所述第三数据集中的元素进行解密。
16.进一步的，所述预处理模块包括：识别划分模块，所述识别划分模块用于服务器对用电信息进行识别，将用电信息按类型进行划分，并生成第一用电信息子集；矫正模块，所述矫正模块用于对用电信息子集中的元素类型进行矫正，生成第二用电信息子集；平滑处理模块，所述平滑处理模块用于对第二用电信息子集中的元素进行平滑处理，生成第三用电信息子集。
17.本技术的有益效果是：本技术提供的电表信息采集终端及采集方法，通过对用电信息进行预处理，形成第一数据集，并对第一数据集进行数据分割，生成第二数据集，同时对分割后的第二数据集进行加密处理，生成第三数据集，防止用电信息泄露，并在分析阶段通过对第三数据集进行解密，实现对用电数据的分析，同时通过对第一用电信息子集中的元素类型进行矫正，并建立标签库和临时标签映射库，实现对第一用电信息子集中元素的矫正，提高用电信息的安全性。
18.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
19.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1为本技术中电表信息采集方法的整体流程图；图2为本技术中电表信息采集终端的模块构成示意图。
具体实施方式
20.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
21.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
22.实施例一，如图1所示，本技术提供了一种电表信息采集方法，该方法通常应用于电表信息采集终端中，该方法包括：步骤s1：在采集阶段，服务器获取采集终端采集的用电信息，并对该用电信息进行预处理，以形成预处理后的第一数据集；电表采集终端一般包括通信采集器，该通信采集器与电表相连，并可以与电表进行通信，获取电能消耗数据，并将其传输至相应的数据中心或服务器中，现有的电表采集终端可以支持有线或无线的通信方式，例如rs-485、gprs、4g/5g、lora等，在本实施例中，有线或无线通信方式均可以实现通信采集器与服务器之间的通信，因此不做限定；在接收到用电信息后，服务器会对用电信息进行预处理，预处理包括对用电信息进行子集拆分，并对拆分后的子集进行单独处理，具体包括：步骤s101：服务器对用电信息进行识别，将用电信息按类型进行划分，并生成第一用电信息子集；用电信息中包含多种类型的数据，例如个人、机构的身份信息、用电量信息、位置信息、时间信息等，这些信息结合到一起会形成庞大的数据集，如果不进行识别，会导致数据臃肿，影响服务器的识别处理；而用电信息中的多种类型的数据类型不统一，通过传统的文本分类算法难以对用电信息中的各类别信息进行识别，无法满足分类要求，因此在本实施例中，通过建立语义识别模型对用电信息的类型进行识别；语义识别模型包含多种类型，例如基于规则的语义识别模型，机器学习模型，神经网络模型等，在本实施例中，用电信息的数据量虽然很多，但是其数据类型的数量有限，因此采用基于规则的语义识别模型，通过手动定义模型规则，实现对用电信息的语义分析；例如，定义纯数字类型的数据为电量信息，数字与汉字结合的类型为时间信息，纯汉字的类型为用户名信息，在服务器接收到用电信息后，自动根据定义好的规则进行语义识别，并将识别结果输出，按照类型将输出结果输入到第一用电信息子集中；可以理解的是，语义识别模型的定义规则需要根据实际情况确定，并且通过语义
识别模型生成的第一用电信息子集还存在较大误差，无法作为最终数据；步骤s102：对第一用电信息子集中的元素类型进行矫正，生成第二用电信息子集；由于上述过程中，利用语义识别模型生成的第一用电信息子集内的元素类型存在误差，会导致其所代表的信息不准确，进而影响服务器的处理结果，因此还需要进行矫正，具体的：建立标签库，对第一用电信息子集中的每个元素进行标签化处理，根据每个元素的类型生成标签，并将标签化处理后生成的标签放入标签库中；由于第一用电信息子集中的每个元素都是经过筛选后的用电信息类型，这些用电信息类型无法直接被服务器识别分析，因此需要将其进行标签化处理；为了加快服务器的处理效率，上述标签化处理过程中，每个元素生成的标签可以是单个数字，也可以是数组或矩阵数列，在本实施例中，将矩阵数列作为每个元素生成的标签，因为矩阵数列可以保留数据的序列性质和结构信息，例如可以保留每个元素生成的时间，便于后续对用户进行用电分析，预测未来用电情况；建立临时标签映射库，并根据临时标签映射库中的元素与标签库中存入的标签进行比对；需要说明的是，临时标签映射库中的元素类型因与标签库中的标签类型一致，即当标签库中的元素为矩阵数列时，临时标签映射库中的元素也应为矩阵数列，便于对其进行比对，同时临时标签映射库的建立始终在对第一用电信息子集中的每个元素进行标签化处理之后，因此在后建立的临时标签映射库中的元素得以与标签库中的元素在时间上一一对应，在生成矩阵数列时，不需要添加额外的时间元素，节省矩阵序列数据量的同时，避免将与时间相关的参数直接暴露，一定程度上提高了用电信息数据的安全性；根据比对结果对第一用电信息子集中的每个元素进行标签重注；在比对完成后，如果第一用电信息子集中的每个元素与临时标签映射库中的元素相关性差异较大，则进行标签重注，重注后的元素标签则为临时标签映射库中对应位置元素的标签；如果第一用电信息子集中的每个元素与临时标签映射库中的元素相关性差异较小，则进行保留；需要说明的是，第一用电信息子集中的每个元素与临时标签映射库中的元素相关性差异需要对矩阵数列进行相似性比对，比对方法为spearman秩相关性检测，具体过程及原理可以参考公开号为cn104966244b的中国发明专利，此处不再赘述；可以理解的是，标签重注后的元素集合即为矫正后的用电信息子集，即第二用电信息子集；步骤s103：对第二用电信息子集中的元素进行平滑处理，生成第三用电信息子集；由于用电信息数据在传输的过程中会产生噪声，该噪声会对用电数据产生干扰，生成额外的随机误差，难以去除，影响各个子集中元素的准确性，因此需要进行平滑处理，减少数据传输过程中可能产生的噪声，使用电信息数据的分散平均，并生成第三用电信息子集，该第三用电信息子集即为服务器接收到的用电信息；步骤s2：服务器对第一数据集中的用电信息进行数据分割，并生成第二数据集；由于用电信息中通常包含各种隐私信息，如用户名、住址、用电时间等数据，而这些数据的聚合会导致数据的被窃价值提高，因此通过对这些数据进行分割处理，将数据划
分为较小的区域分布，增加数据的安全性；具体的，根据步骤s102中每个元素生成的时间，将第一数据集中的数据按照该时间进行分割，将第一数据集中的元素进行时间段分割，并生成第二数据集，由于上述每个元素生成的时间均不确定，因此分割后的元素也会基于时间产生不确定因素，其敏感性会大幅降低，减少被窃风险；步骤s3：服务器对第二数据集进行加密处理，将分割后的数据进行加密，生成第三数据集；在步骤s2中，虽然经过分割后的数据的敏感性会降低，减少了被窃风险，但是分割后的数据还可以通过聚合的方式还原，因此还需要进行加密；由于各个数据集中的元素均为矩阵序列，因此只需要考虑矩阵序列的加密即可，现有技术中针对矩阵序列的加密通常包含对称加密算法、非对称加密算法、混沌加密算法、矩阵乘法加密等方式，但是这些方式的加密效率较低，并且需要要求服务器的运算性能足够强大，无法适用于电表采集过程中；因此在本实施例中，通过对步骤s102中，将每个元素生成的时间进行频率变换，例如对时间序列进行傅里叶变换或者小波变换等操作，将时间信息所代表的元素变换为频域或者尺度域的表示形式，增加其复杂性，从而保障数据的安全，由于每个元素生成的时间均为随机，因此变换后的频域和尺度域都会产生较大的差异，即使数据遭到窃取，也无法进行解读，因而用户的用电信息得以加密；步骤s4:在分析阶段，服务器对第三数据集中的元素进行解密。
23.在需要对用电信息进行分析时，还需要对第三数据集中加密后的数据进行解密，方便服务器进行分析处理；当加密过程使用了傅里叶变换时，可以通过傅里叶逆变换将频域数据还原为原来的时间域，该过程可以用ifft（快速傅里叶逆变换）来实现；当加密过程使用了小波变换时，可以通过小波逆变换将尺度域还原为时间域，该过程可以用小波反变换算法来实现；需要说明的是，即使对第三数据集中的元素进行解密后，产生的也只是步骤s2中经过分割的数据，该数据只能通过服务器识别，无法直接根据数据判断其代表的信息，增加了数据的隐私性。
24.实施例二，如图2所示，本技术还提供了一种电表信息采集终端，该电表信息采集终端可以运行实施例一中提供的方法，实现对用电信息的采集、加密、分析等过程，具体的，该采集终端包括：预处理模块，用于在采集阶段，服务器获取采集终端采集的用电信息，并对该用电信息进行预处理，以形成预处理后的第一数据集；数据分割模块，用于服务器对第一数据集中的用电信息进行数据分割，并生成第二数据集；加密处理模块，用于服务器对第二数据集进行加密处理，将分割后的数据进行加密，生成第三数据集；解密模块，用于在分析阶段，服务器对第三数据集中的元素进行解密。
25.上述预处理模块还包括：识别划分模块，用于服务器对用电信息进行识别，将用电信息按类型进行划分，并
生成第一用电信息子集；矫正模块，用于对用电信息子集中的元素类型进行矫正，生成第二用电信息子集；平滑处理模块，用于对第二用电信息子集中的元素进行平滑处理，生成第三用电信息子集。
26.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.电表信息采集方法，该方法应用于采集终端中，其特征在于：包括：在采集阶段，服务器获取采集终端采集的用电信息，并对所述用电信息进行预处理，以形成预处理后的第一数据集；服务器对所述第一数据集中的用电信息进行数据分割，并生成第二数据集；服务器对第二数据集进行加密处理，将分割后的数据进行加密，生成第三数据集；在分析阶段，服务器对所述第三数据集中的元素进行解密，以对用电信息进行分析；所述预处理包括对用电信息进行子集拆分，并对拆分后的子集进行单独处理。2.根据权利要求1所述的电表信息采集方法，其特征在于：服务器对所述用电信息进行预处理包括：服务器对用电信息进行识别，将用电信息按类型进行划分，并生成第一用电信息子集；对所述第一用电信息子集中的元素类型进行矫正，生成第二用电信息子集；对所述第二用电信息子集中的元素进行平滑处理，生成第三用电信息子集。3.根据权利要求2所述的电表信息采集方法，其特征在于：对所述第一用电信息子集中的元素类型进行矫正包括：建立标签库，对所述第一用电信息子集中的每个元素进行标签化处理，并将标签化处理后生成的标签放入标签库中；建立临时标签映射库，并根据临时标签映射库中的元素与标签库中存入的标签进行比对；根据比对结果对所述第一用电信息子集中的每个元素进行标签重注。4.根据权利要求3所述的电表信息采集方法，其特征在于：所述标签库中的元素类型为矩阵数列。5.根据权利要求3所述的电表信息采集方法，其特征在于：服务器对所述第一数据集中的用电信息进行数据分割的过程中，第一数据集中的元素分割依据为随机时间段。6.根据权利要求5所述的电表信息采集方法，其特征在于：所述随机时间段在对所述第一用电信息子集中的每个元素进行标签化处理过程中生成。7.电表信息采集终端，其特征在于：包括：预处理模块，所述预处理模块用于在采集阶段，服务器获取采集终端采集的用电信息，并对所述用电信息进行预处理，以形成预处理后的第一数据集；数据分割模块，所述数据分割模块用于服务器对所述第一数据集中的用电信息进行数据分割，并生成第二数据集；加密处理模块，所述加密处理模块用于服务器对所述第二数据集进行加密处理，将分割后的数据进行加密，生成第三数据集；解密模块，所述解密模块用于在分析阶段，服务器对所述第三数据集中的元素进行解密。8.根据权利要求7所述的电表信息采集终端，其特征在于：所述预处理模块包括：识别划分模块，所述识别划分模块用于服务器对用电信息进行识别，将用电信息按类型进行划分，并生成第一用电信息子集；矫正模块，所述矫正模块用于对用电信息子集中的元素类型进行矫正，生成第二用电信息子集；
平滑处理模块，所述平滑处理模块用于对第二用电信息子集中的元素进行平滑处理，生成第三用电信息子集。9.一种如权利要求7所述的电表信息采集终端，其特征在于：用于实施如权利要求1至6中任一项所述的电表信息采集方法。

技术总结
本申请公开了电表信息采集终端及采集方法，属于电表采集技术领域，包括：在采集阶段，服务器获取采集终端采集的用电信息，并对用电信息进行预处理，以形成第一数据集；服务器对第一数据集进行数据分割，并生成第二数据集；服务器对第二数据集进行加密处理，将分割后的数据进行加密，生成第三数据集；在分析阶段，服务器对第三数据集中的元素进行解密，以对用电信息进行分析。在本发明的技术方案实施过程中，通过对用电信息进行预处理，形成第一数据集，并对第一数据集进行数据分割，生成第二数据集，同时对分割后的第二数据集进行加密处理，生成第三数据集，防止用电信息泄露，并在分析阶段通过对第三数据集进行解密，实现对用电数据的分析。数据的分析。数据的分析。


技术研发人员：戴诚 易思杏 戴文俊
受保护的技术使用者：江苏华鹏智能仪表科技股份有限公司
技术研发日：2023.07.25
技术公布日：2023/8/24