一种基于NB-IoT物联网的智能卡表及其使用方法与流程

一种基于nb
‑
iot物联网的智能卡表及其使用方法
技术领域
1.本发明涉及射频识别技术与nb
‑
iot物联网技术领域，特别涉及一种使用动态口令技术及超低功耗寻卡的技术的基于nb
‑
iot物联网的智能卡表及其使用方法。


背景技术：

2.目前，随着智慧水务的普及与推广，对于终端水表的功能需求也越来越高，其中预付费的终端多以ic卡智能水表为主，凭借其操作简单，应用灵活以及自身的费用清算的特点，收到市场的青睐。不过，普通的射频ic卡水表也有很多局限性，比如安全性，单机型都有待改善，另外高频射频的寻卡任务也带来了不小的功耗损失。
3.目前主流的nb
‑
iot物联网技术日益成熟，实现终端与平台互联互通，实现管理数字化，智能化以及规范化。但作为预付费系统终端而言，独立的nb
‑
iot产品并不能满足现实环境，nb
‑
iot终端水表为了省电大部分时段均处于“休眠”状态，平台与nb
‑
iot终端无法实时联络。所以预付费的产品还是以射频ic卡为主，实时刷卡充值与操作。
4.为此，本技术设计了基于nb
‑
iot物联网技术的智能卡表，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明为了弥补现有技术中的不足，提供了一种基于nb
‑
iot物联网的智能卡表及其使用方法，运用终端与平台的数据交互，调整射频rfid识别参数以及读卡秘钥，形成一种动态口令的设计。
6.本发明是通过如下技术方案实现的：一种基于nb
‑
iot物联网的智能卡表，包括水表终端，其特征在于：所述水表终端通过nb
‑
iot连接在线平台，在线平台连接有计算机，计算机连接读卡器，读卡器识别m1卡；所述水表终端内设有寻卡电路，所述寻卡电路包括mcu，mcu连接电平发生器，电平发生器连接正向信号比较器，正向信号比较器还连接整流滤波器。
7.进一步地，为了更好的实现本发明，所述m1卡中，控制块结构包括a0~a5作为密码a，设计为数据读取密钥，固定方式不更新；b0~b5作为密码b， 数据写操作密钥，动态更新；ff80位置作为缓存区。
8.进一步地，为了更好的实现本发明，所述整流滤波器为电子低通滤波器，前端输入通过q1，r1、c1组成的电子滤波器作为一个被放大n倍的电容器，r1/c1、r2/c3、r3/c4作为rc滤波器电路主要部分，通过截止频率公式f=1/(2πrc)，计算阻容的各项参数范围，通过调整有无卡片时的情景，确定相应的参数。
9.基于上述的基于nb
‑
iot物联网的智能卡表，其使用方法包括以下步骤：s1，固定出厂设置，产品读写卡密钥a/b采用固定算法固化水表内,等候操作读写卡，期间执行低功耗ad寻卡模式，并以周期为500ms间隔广播寻卡；s2，用户在在线平台开卡并充值后，m1卡的配置块改写为ff 68 77 78，且密钥a/b
采用和水表相同的固定算法设置卡片密码块，同时在线平台更新的密钥b，缓存在密钥指定区域；s3，用户执行刷卡，水表终端执行读写卡内容，包括密钥验证、数据解析、数据回写及数据保护加密，执行水表终端的常规动作；s4，封装水表终端的属性数据，包括rfid对应参数、密钥a/b及reader ic的寄存器配置，封装用户数据，包括用户号，用户余额以及用水量，水表终端开启联网程序，通过终端上行与平台下行数据交互，完成数据的传递应答，交互成功后，平台与终端同步更新设置，更改密钥b,动态密钥管理，根据上报的rfid的寻卡ad值lpcd_threshold，设置reader ic的寄存器（jreg_lpcd_ctrl1，jreg_lpcd_ctrl2）配置，保证复杂环境下的读卡稳定性。
10.进一步地，为了更好的实现本发明，所述s1中的寻卡具体为，整流滤波器对射频载波波形整流，输出信号a，mcu主动调制电平发生器的模拟输出，输出信号b，末端设置的正向信号比较器对比信号a/b的电平大小，输出不同的数字信号，同时传递给mcu作为寻卡的结果判断。
11.本发明的有益效果是：本案发明的一种基于nb
‑
iot物联网技术的射频ic卡（高频卡）智能水表，兼容ic卡表的优点，解决其存在的安全性、单机型的问题。功能的增加与丰富无疑对电量能耗带来了具体压力，本发明在保证功能丰富以及用户体验的前提下，平衡了产品能耗。
附图说明
12.图1为本发明的组网工作网络图；图2为本发明的m1卡控制块结构图；图3为本发明的动态口令的实现方式流程图；图4为本发明的寻卡电路图；图5为本发明的整流滤波器的电路图；图6为本发明的射频区域无卡时的射频峰峰值图；图7为本发明的射频区域有卡靠近时的射频峰峰值图。
13.图中，1、水表终端，2、在线平台，3、计算机，4、读卡器，5、m1卡，101、mcu，102、整流滤波器，103、电平发生器，104、正向信号比较器。
具体实施方式
14.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的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
15.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
16.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
17.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中”、“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指
示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
18.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
19.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电性连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
20.下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
21.图1
‑
图7为本发明的一种具体实施例，该实施例为一种基于nb
‑
iot物联网的智能卡表及其使用方法，如图1的组网工作网路图所示，本实施例包括水表终端1、在线平台2、计算机3、读卡器4以及m1卡5。13.56m的a类m1卡遵循智能卡iso14443标准协议，本实施例同样执行该标准，卡片操作步骤request(寻卡)
→
anticoll（防冲突）
→
select（选卡）
→
authenti(密钥验证)，其中前三个步骤与常规设计相同，authenti中本实施例联动nb
‑
iot技术，执行动态验证，即每次卡片充值结束后，系统将更新一组新密钥，水表终端1与在线平台2实现同步更新。
22.如图2所示，本实施例的m1卡控制块结构中，a0~a5:密码a，设计为数据读取密钥，固定方式不更新；b0~b5:密码b, 数据写操作密钥，动态更新。动态口令的实现方式以及具体的步骤如图3所示。
23.本身实施例采用一种一种超低功耗寻卡的逻辑设计，相比常规定时寻卡的功耗降低80%。同时联动nb
‑
iot物联网联动，实现双渠道业务的需求。具体方法为：通过硬件对射频载波波形的整流滤波，输出信号a;mcu主动调制电平发生器的模拟输出，输出信号b;末端设置正向信号（电压）比较器，比对信号a/b的电平大小，输出不同的数字信号，同时传递给mcu作为寻卡的结果判断。逻辑设计图见图4。图4中的整流滤波器的电路图见图5。
24.其中：
①ꢀ
整流滤波器设计为电子低通滤波器，电子滤波器的滤波性能是很好的，前端输入通过q1，r1、c1组成的电子滤波器，相当于一个被放大n倍的电容器，放大倍数取决于q1的选型，等效电容量放大。
25.②ꢀ
r1/c1、r2/c3、r3/c4作为rc滤波器电路主要部分，因为r1仅提供q1的基极偏置电流，可以选择阻值较大的参数，这样r1/c1组合的滤波器效果就已经很好了，结合二阶r2/c3以及三阶r3/c4滤波器的辅助，输出端uo信号最够满足电平逻辑要求。
26.通过截止频率公式f=1/(2πrc)，合理计算阻容的各项参数范围，通过调整有无卡片时的情景，确定相应的参数方案。
27.③ꢀ
本寻卡的设计方案，结合软件的标定，抗干扰性极强，置身于nb
‑
iot联网工况导致的电平波动和信号干扰中，依然能保持不误触发。
28.④ꢀ
射频区域有无卡片的射频峰峰值区别很大，能够很好的鉴别射频卡是否靠近，如图6，7为无卡和有卡靠近射频峰峰值的对比。
29.本实施例的具体使用方法如下：第一步，产品读写卡密钥a/b采用固定算法固化水表内,等候操作读写卡，期间执行低功耗ad寻卡模式，并以周期为500ms间隔广播寻卡。此设置为固定出厂设置。
30.第二步，用户平台开卡并充值后，m1卡的配置块改写为 ff 68 77 78,且密钥a/b采用和水表相同的固定算法设置卡片密码块（各扇区的块3）中，同时平台更新的密钥b，缓存在密钥指定区域；第三步，用户执行刷卡，产品执行读写卡内容，包括密钥验证、数据解析、数据回写及数据保护加密等，执行产品的常规动作。
31.第四步，封装产品的属性数据，包括rfid对应参数、密钥a/b及reader ic的寄存器配置，封装用户数据，包括用户号，用户余额以及用水量等等。产品终端开启联网程序，通过终端上行与平台下行数据交互，完成数据的传递应答，本发明项目中重点为属性数据的平台更新，交互成功后，平台与终端同步更新设置，更改密钥b,动态密钥管理，根据上报的rfid的寻卡ad值lpcd_threshold，设置reader ic的寄存器（jreg_lpcd_ctrl1，jreg_lpcd_ctrl2）配置，保证复杂环境下的读卡稳定性。
32.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。