本实用新型属于电力信息采集技术领域，尤其涉及一种移动公网数据通信模块。
背景技术：
随着电网信息智能化管理的深入发展，因具备信号覆盖范围广、通信速率高、业务扩展性强等诸多优点，基于移动公网的数据通信模块已经在电网负荷监控设备、电网抄表终端上得到了广泛地应用。虽然移动公网数据通信模块的优点很突出，但是它也有其不足之处。由于该网络是开放的通用网络，其信号特征及数据处理协议是公开的，所以它的信号很容易被截获，借助专用的分析设备和工具，其传输的数据有可能被破解。为此，国家电网近年来推出了行业专用数据加密芯片，它的加密算法是保密的，虽然加密后的数据安全性有所提高，但仍然无法满足电网系统对于数据安全性的要求。因此，如何在开放的网络下保证数据的私密性和安全性就成为了亟待解决的问题。
在研究的过程中，发明人发现在早先的互联网上也存在着同样的问题。互联网是个开放的国际网络，大到政府机构网站，小到个人网站，在网上都可能被用户访问到。对于政府机构、跨国企业而言，既需要利用互联网的便捷性来传递信息，又非常顾虑重要信息遭到泄露。在此背景下，VPN（Virtual Private Network，虚拟专用网络）应运而生。VPN为一种在公用网络上建立专用网络的技术，它采用了隧道、加密、身份验证等多种技术手段，保证了在开放的互联网上传输重要数据的私密性和安全性。VPN的优势在于，它除了提供基本的数据加密解密功能外，还涵盖了身份验证等一套成熟的加密机制。时至如今，许多专业的企业级路由器上都应用了该项技术，但是在电力信息采集领域，该项技术的应用尚处于空白。因此，实有必要提供一种新的技术方案，能够将VPN技术与已有的专用数据加密芯片结合使用，以最大限度地保证电力数据传输的安全性和可靠性。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种移动公网数据通信模块，其能将VPN电路与现有的专用数据加密电路结合使用，提高电力数据传输的安全性和可靠性。
为解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案是：
一种移动公网数据通信模块，包括公网通信电路、数据通道切换电路、专用数据加密电路和VPN电路；公网通信电路的信号接口与VPN电路的第一信号接口连接；数据通道切换电路包括数字切换开关、D触发器和与门；数字切换开关的第一导通端和第二导通分别连接专用数据加密电路的数据接口和VPN电路的数据接口，数字切换开关的第三导通端连接公网通信电路的数据接口；与门的第一输入端与VPN电路的第二信号接口连接，与门的第二输入端与本地终端设备的信号接口连接；与门的输出端与D触发器的触发端连接；D触发器的输入端与VPN电路的第二信号接口连接，D触发器的输出端与数字切换开关的控制输入端连接，数字切换开关用于根据D触发器的输出信号，选择专用数据加密电路和VPN电路中的一者与公网通信电路进行数据通信。
采用上述技术方案后，本实用新型至少具有以下优点：
在根据本实用新型实施例的移动公网数据通信模块中，设置了用于实现VPN功能的VPN电路、实现数据加密功能的专用数据加密电路和数据通道切换电路，数据通道切换电路能够选择性地使所述专用数据加密电路和所述VPN电路中的一者与所述公网通信电路进行数据通信，从而既能利用VPN电路实现身份验证的功能，也能利用专用数据加密电路实现数据加密的功能，提高电力数据传输的安全性和可靠性。
附图说明
图1示出了根据本实用新型一实施例的移动公网数据通信模块的原理框图。
图2示出了根据本实用新型一实施例的移动公网数据通信模块与本地终端设备和移动公网的连接示意图。
图3示出了根据本实用新型一实施例的公网通信电路的电路原理图。
图4示出了根据本实用新型一实施例的数据通道切换电路的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
请参与图1至图4。根据本实用新型一实施例的一种移动公网数据通信模块100包括公网通信电路10、数据通道切换电路20、专用数据加密电路30和VPN电路40。
公网通信电路10的信号接口与VPN电路40的第一信号接口连接。
数据通道切换电路20包括数字切换开关21、D触发器22和与门23。数字切换开关21的第一导通端和第二导通分别连接专用数据加密电路30的数据接口和VPN电路40的数据接口，数字切换开关21的第三导通端连接公网通信电路10的数据接口。
与门23的第一输入端与所述VPN电路的第二信号接口连接，与门23的第二输入端与本地终端设备的信号接口连接；与门23的输出端与D触发器的触发端连接。D触发器22的输入端与VPN电路40的第二信号接口连接，D触发器22的输出端与数字切换开关21的控制输入端连接。数字切换开关用于根据D触发器22的输出信号，选择专用数据加密电路30和VPN电路40中的一者与公网通信电路10进行数据通信。
公网通信电路10的电路结构为现有技术。在本实施例中，本地终端设备为用电信息采集模块。公网通信电路10包括射频功放子电路11、射频收发子电路12、数据控制子电路13、收发切换子电路14和天线15。
数据控制子电路13分别与VPN电路40的第一信号接口和数字切换开关21的第三导通端连接，用于与数据通道切换电路20实现数据交互，并将表示移动公网连接状态的电平信号发送给VPN电路40。数据控制子电路13通常由编码型快闪记忆体（Flash芯片）构成，所述编码型快闪记忆体存储有预设程序，所述预置程序包含公网关于数据连接和数据通信的相关信令规约，以实现对公网的登陆请求、认证、注销等功能，并具有标志移动公网连接状态的公网在线信号电平。
射频收发子电路12与数据控制子电路13连接，用于实现数字信号与射频信号之间的相互转换。射频收发子电路12主要由混频器、滤波器和调制解调器组成。
射频功放子电路11与射频收发子电路12连接，用于实现射频信号的功率放大。射频功放子电路11主要包括功放芯片及其外围匹配电路。
收发切换子电路14分别与射频功放子电路11、射频收发子电路12和天线15连接，用于使天线15选择性地与射频功放子电路11或射频收发子电路12连接。收发切换子电路14通过信号切换，使收发的无线射频信号可以共用一根天线。收发切换子电路14主要包括天线开关芯片及其外围匹配电路。
在本实施例中，专用数据加密电路30可以为国家电网近年来推出的行业专用数据加密芯片，它的加密算法是保密的，所以破解的可能性极低，加密后的数据安全性更高。
在本实施例中，公网通信电路10的信号接口为串口；VPN电路40包括VPN芯片和串口以太网转换接口（图中未示出）。VPN芯片的以太网口与串口以太网转换接口的以太网口连接，串口以太网转换接口的串口与公网通信电路10的串口连接，串口以太网转换接口用于实现串口信号与以太网信号的相互转换。VPN硬件芯片内置标准的VPN功能，以自动实现VPN通道的申请、认证、登陆、注销等功能，该硬件芯片的一种或多种已被广泛应用于多个品牌的网络路由器。串口以太网转换接口可采用常规的以太网口与串口转换芯片。
以下对根据本实用新型一实施例的移动公网数据通信模块的工作过程进行介绍。
移动公网数据通信模块100上电后，公网通信电路10与移动公网建立通信通道，通信通道建立后，标志公网通道连接状态的公网在线信号电平生效。VPN电路40默认与公网通信电路10连接，此时D触发器22的输出端为高电平信号。当VPN电路40检测到公网在线信号电平时，自动向与门23的第一输入端发出身份验证请求信号，如果验证登陆成功后，标志着身份验证成功的验证成功信号生效，在本实施例中，验证成功信号由高电平跳变到低电平时有效，在间隔一段时间后，验证成功信号会由低电平复位到高电平。与门23的第一输入端接收到该低电平信号时，其输出会从高电平跳变到低电平，进而使D触发器22的触发端得到了一个有效的触发用低电平信号，于是D触发器22的输出端由默认的高电平信号跳变为低电平信号。数字切换开关21收到该低电平信号后，控制VPN电路40与公网通信电路10断开连接，同时使专用数据加密电路30与公网通信电路10建立连接。在本地终端设备接收信息时，专用数据加密电路30从公网通信电路10接受加密信息并进行解密后提供给本地终端设备。在本地终端设备发送信息时，专用数据加密电路30从本地终端设备获取信息并加密后，提供至公网通信电路10，以实现信息发送。
每隔一段时间，供电局控制中心会再次进行加密身份验证。当本地终端设备接收到供电局控制中心通过移动公网发送的身份验证请求后，本地终端设备会向数据通道切换电路20的与门23的第二输入端输出验证请求信号，该验证请求信号也是由高电平跳变到低电平时有效，于是D触发器22的触发端得到了一个有效的低电平信号，使得D触发器22的输出等于输入，由之前的低电平信号跳变为高电平信号。数字切换开关21收到该高电平信号后，控制专用数据加密电路30与公网通信电路10断开连接，同时使VPN电路40与公网通信电路10建立连接。VPN电路发出加密身份验证请求，如果验证成功后，标志着身份验证成功的信号电平立刻生效。与前述的过程相类似，当数据通道切换电路20检测到验证成功信号时，数据通道切换电路20又控制VPN电路40与公网通信电路10断开连接，同时使专用数据加密电路30与公网通信电路10建立连接。
以上描述是结合具体实施方式和附图对本实用新型所做的进一步说明。但是，本实用新型显然能够以多种不同于此描述的其它方法来实施，本领域技术人员可以在不违背本
技术实现要素：
的情况下根据实际使用情况进行推广、演绎，因此，上述具体实施例的内容不应限制本实用新型确定的保护范围。