设备监测数据处理方法、装置以及系统

技术领域

本申请涉及轨道交通技术领域，特别是涉及一种设备监测数据处理方法、装置以及系统。

背景技术

货运重载铁路在大运量、重载荷、长期服役的条件下，轨道、路基、桥梁、隧道、边坡、接触网、重点位置环境状态等行车固定设备的性能会发生劣化，存在一定安全隐患，且现已出现了隧道拱面裂纹、桥墩横向晃动、轨道位移、路基沉降等情况。

因此，近几年在货运铁路上建设了大量的铁路行车固定监测设备和数据展示平台，多数都是针对某一类病害进行长期的监测。例如机车车载安全防护系统、便携式移动检测设备、大桥长期在线监测系统和自然灾害综合监测预警设备等，为运输组织、行车指挥、设备检修、救援及事故分析等提供了有力支持。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：目前上述系统均独立运行，各平台数据不兼容，系统运维效率低等问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种设备监测数据处理方法，包括：

接收前端认证采集器传输的握手信息，根据握手协议验证握手信息，得到验证结果；握手信息由前端认证采集器在使用各监测设备对应的认证信息进行数据通讯认证时得到；

在验证结果为验证成功的情况下，接收前端认证采集器传输的各监测设备的监测数据；

采用相应的解析协议处理监测数据，得到解析后的监测数据；

根据预设数据格式对解析后的监测数据进行格式转化，得到转化后的监测数据并存储，以完成铁路行车设备监测数据处理。

在其中一个实施例中，在采用相应的解析协议处理监测数据，得到解析后的监测数据的步骤之前，还包括步骤：

基于监测数据进行协议查询；

在查询到当前存在相应的解析协议的情况下，采用查询到的解析协议解析监测数据，得到解析后的监测数据；解析协议包括十进制解析协议和十六进制解析协议。

在其中一个实施例中，还包括步骤：

采用数据库对转化后的监测数据进行存储；转化后的监测数据用于指示前端展示设备读取数据库并展示相应的数据。

在其中一个实施例中，在根据预设数据格式对解析后的监测数据进行格式转化，得到转化后的监测数据并存储的步骤之后，还包括：

在存储的转化后的监测数据满足预警条件的情况下，进行预警；

在存储的转化后的监测数据超过阈值的情况下，进行报警。

在其中一个实施例中，预设数据格式包含表名、列名和阈值；

在验证结果为验证成功的情况下，接收前端认证采集器传输的各监测设备的监测数据的步骤，包括：

根据握手信息中记录的设备IP，打开相应的端口接收监测数据。

一种设备监测数据处理装置，包括：

验证模块，用于接收前端认证采集器传输的握手信息，根据握手协议验证握手信息，得到验证结果；握手信息由前端认证采集器在使用各监测设备对应的认证信息进行数据通讯认证时得到；

接收模块，用于在验证结果为验证成功的情况下，接收前端认证采集器传输的各监测设备的监测数据；

解析模块，用于采用相应的解析协议处理监测数据，得到解析后的监测数据；

格式转化模块，用于根据预设数据格式对解析后的监测数据进行格式转化，得到转化后的监测数据并存储，以完成铁路行车设备监测数据处理。

一种设备监测数据处理系统，包括前端认证采集器以及与前端认证采集器相连接的服务器；

前端认证采集器用于采集并输出各监测设备的监测数据；

服务器用于执行上述方法的步骤。

在其中一个实施例中，还包括与服务器相连接的前端展示设备；

前端展示设备用于运行相应的浏览器，以读取并展示存储的监测数据。

在其中一个实施例中，前端认证采集器为单片机；

服务器为Windows sever服务器。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。

上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点和有益效果：

本申请首先根据握手协议对前端认证采集器传输的握手信息进行验证，在验证成功的情况下，接收前端认证采集器采集到的各监测设备的监测数据，并采用相应的解析协议对其进行解析，再根据预设数据格式对解析后的监测数据进行格式转化，得到转化后的监测数据并存储；从而完成铁路行车设备监测数据的处理，解决了各铁路行车设备厂家较多、监测数据协议不统一、各平台数据不兼容、更换设备厂家后相应的分析平台也需要重新建设以及多设备进行数据分析时，只能再次进行数据开发或者人工处理所带来的系统运维效率低的问题，即本申请的设备监测数据处理方法灵活性高，能够将既有分散的设备监测系统进行标准化整合，提高了对各监测设备监测数据的处理效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个实施例中设备监测数据处理方法的应用环境图；

图2为一个实施例中设备监测数据处理方法的流程示意图；

图3为另一个实施例中设备监测数据处理方法的流程示意图；

图4为另一个实施例中设备监测数据处理方法的流程示意图；

图5为一个实施例中设备监测数据处理装置的结构框图；

图6为一个实施例中设备监测数据处理系统的结构框图；

图7为一个具体示例中设备监测数据处理系统的结构框图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

本申请提供的设备监测数据处理方法，如图1所示，可以应用于服务器，还可以应用于包括前端认证采集器和服务器的系统，并通过前端认证采集器和服务器的交互实现。前端认证采集器可以实时采集铁路行车固定监测设备监测到的各种监测数据，服务器可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。

在一个实施例中，如图2所示，提供了一种设备监测数据处理方法，本实施例以该方法应用于服务器进行举例说明，该方法可以包括以下步骤：

步骤202，接收前端认证采集器传输的握手信息，根据握手协议验证握手信息，得到验证结果；握手信息由前端认证采集器在使用各监测设备对应的认证信息进行数据通讯认证时得到；

其中，前端认证采集器用于采集货运重载铁路行车固定设备监测到的监测数据，每个监测设备都有对应的认证信息，认证信息可以包括帐号和密码，若增加了新的监测设备，则需要为新增的监测设备注册相应的新的账号和密码。握手协议是指主要用来让客户端及服务器确认彼此的身份的一类网络协议。除此之外，为了保护SSL(Secure SocketsLayer，安全套接字协议)记录封包中传送的数据，握手协议还能协助双方选择连接时所使用的加密算法、MAC(Media Access Control Address，媒体存取控制位址)算法及相关密钥。在传送应用程序的数据前，必须使用握手协议来完成上述事项。

具体地，接收前端认证采集器采集了铁路行车固定设备的监测数据、并使用各设备对应的认证信息进行数据通讯认证的情况下传输的握手信息；根据握手协议验证握手信息是否正确，得到验证结果；验证结果可以为验证成功，也可以为验证失败，验证结果的不同可以触发不同的下一步动作。

步骤204，在验证结果为验证成功的情况下，接收前端认证采集器传输的各监测设备的监测数据；

具体而言，不同的监测设备各司其职，分别监测不同的监测内容；监测内容包括但不限于轨道监测、路基监测、桥梁监测、隧道监测、边坡监测、接触网监测、重点位置环境状态监测。

其中，轨道监测内容包括但不仅限于：横向位移、纵向位移和轨温。路基监测内容包括但不仅限于：路基面的变形、基床厚度、路基基底的沉降变形与不均匀沉降。桥梁监测内容包括但不仅限于：主梁跨中竖向挠度、主梁横向振幅、主梁横向加速度、桥墩墩顶横向动位移振幅、支座倾斜(位移)、桥墩沉降、河床水位。隧道监测内容包括但不仅限于：基床沉降、轨枕吊空、轨枕横向水平振幅、仰拱(基床)下水位、围岩及支护状态、拱顶沉降、病害区视频图像。边坡监测内容包括但不仅限于：边坡沉降、变形、挡土墙倾斜、表面位移。接触网监测内容包括但不仅限于：接触网零部件状态缺陷(松、脱、裂等)、接触导线拉出值、离线火花、牵引变电所供电设备温度。重点位置环境状态监测包括但不仅限于：温度、湿度、风速、雨量、水位等环境状态。

根据握手协议验证握手信息得到的验证结果为验证成功的情况下，接收前端认证采集器传输的对应的监测设备对其相应的监测内容监测到的监测数据；而验证结果为验证失败的情况下，则无法接收前端认证采集器传输的监测设备对应的监测数据。

步骤206，采用相应的解析协议处理监测数据，得到解析后的监测数据；

具体地，各监测设备的监测数据对应的协议不统一，可以对各种类型的解析协议进行预先配置，各监测设备的监测数据均对应相应的解析协议，在协议配置中，只需要配置该字符串的各个位数的解析过程，解析程序将按照配置好的规则对监测数据进行相应的解析。

步骤208，根据预设数据格式对解析后的监测数据进行格式转化，得到转化后的监测数据并存储，以完成铁路行车设备监测数据处理。

具体而言，预设数据格式可以让各种解析后的监测数据进行标准化整合，便于数据的整理和灵活运用，预设数据格式可以包含表名、列名和阈值。根据预设数据格式对解析后的监测数据进行格式转化，转化为相应格式的数据表格式并进行存储，从而可以对存储的监测数据进行相关的应用或操作，从而完成铁路行车设备监测数据的处理。

本申请的设备监测数据处理方法，根据握手协议对前端认证采集器传输的握手协议握手信息进行验证，验证成功的情况下接收前端认证采集器采集到的各监测设备的监测数据，从而可以做到设备授权管理，防止不正当设备数据发送，保证数据的安全。对接收到监测数据后采用相应的解析协议对其进行数据解析，再根据预设数据格式对解析后的监测数据进行格式转化，得到转化后的监测数据并存储，从而可以将既有分散的设备监测数据进行标准化整合，实现了统一技术标准、统一数据接口，兼容不同设备厂家铁路行车固定设备的使用，兼容各种数据类型的解析、入库，建立了灵活的数据解析入库逻辑，提高了系统运维效率和对各设备监测数据的处理效率。

在一个具体的实施例中，预设数据格式可以包含表名、列名和阈值；

在验证结果为验证成功的情况下，接收前端认证采集器传输的各监测设备的监测数据的步骤，可以包括：

根据握手信息中记录的设备IP(Internet Protocol，网际互连协议)，打开相应的端口接收监测数据。

其中，预设数据格式可以根据实际的需要进行更改和调整。

具体地，接收前端认证采集器传输的握手信息，根据握手协议验证握手信息，得到验证结果；在验证结果为验证成功的情况下，记录相应监测设备的IP，同时打开相应的API(Application Programming Interface，应用程序接口)端口，并将认证信息发回给前端认证采集器，前端认证采集器在接收到认证信息的情况下，使用给定的API端口对相应监测设备进行监测数据传输；服务器绑定了各监测设备的IP，如设备IP发生变化则需要重新进行认证，同一个认证信息如果已经绑定了设备IP将不再接收新的认证。

接收前端认证采集器传输的各监测设备的监测数据，并采用相应的解析协议处理监测数据，得到解析后的监测数据，根据包含表名、列名和阈值等信息的预设数据格式将解析后的监测数据处理成数据表格式并存储，以完成铁路行车设备监测数据的处理。

在一个具体的实施例中，如图3所示，在采用相应的解析协议处理监测数据，得到解析后的监测数据的步骤之前，还可以包括步骤：

步骤402，基于监测数据进行协议查询；

步骤404，在查询到当前存在相应的解析协议的情况下，采用查询到的解析协议解析监测数据，得到解析后的监测数据；解析协议包括十进制解析协议和十六进制解析协议。

其中，不同监测设备和厂家协议不一致，但是数据传输一般使用十六进制或者十进制传输，可以预设各类数据的协议解析。只需要预设该字符串各个位数的解析过程，在接收到监测数据后，就可以按照预设的数据解析协议进行数据解析。

具体地，接收前端认证采集器传输的握手信息，根据握手协议验证握手信息，得到验证结果为验证成功的情况下，接收前端认证采集器传输的各监测设备的监测数据；基于接收到的监测数据进行协议查询，在查询到当前存在相应的解析协议的情况下，采用查询到的解析协议解析监测数据，例如接收到十进制数据T102019110112000027，查询到预设的十进制解析协议，则该十进制数据的解析过程为：第一位T表示类型为温度数据，第二位1表示传感器1的数据，第三位0表示正向，从第四位取10位生成时间20191101120000，最后两位27为温度数据。从而得到解析后的监测数据，在根据包括表名、列名和阈值等信息的预设数据格式将解析后的监测数据处理成数据表格式并存储，从而完成铁路行车设备监测数据的整合处理。

在一个具体的实施例中，在根据预设数据格式对解析后的监测数据进行格式转化，得到转化后的监测数据并存储的步骤之后，还可以包括：

步骤502，在存储的转化后的监测数据满足预警条件的情况下，进行预警；

步骤504，在存储的转化后的监测数据超过阈值的情况下，进行报警。

其中，阈值的数据大小可以根据实际情况进行设置，预警条件可以监测数据处于设定的某个范围内则满足预警条件，例如对于监测到的轨道温度数据，阈值可以设定为70摄氏度，预警条件可以设置为监测到的轨道温度数据位于60摄氏度～70摄氏度之间，则满足预警条件，可以触发预警。

具体地，在完成对各监测设备的监测数据的接收、解析、格式并存储后，当存储的转化后的监测数据满足预警条件的情况下，将对满足预警条件的监测数据进行预警处理；而当存储的转化后的监测数据超过阈值的情况下，将对超过阈值的监测数据进行报警处理，从而对铁路行车相关的运行状态进行及时的故障诊断和处理。

本申请的设备监测数据处理方法可以对满足相应触发条件的存储的转化后的监测数据进行预警和报警处理，从而实现了不同行车固定设备运行状态的在线监测、预警和智能故障诊断。

在一个具体的实施例中，还可以包括步骤：

采用数据库对转化后的监测数据进行存储；转化后的监测数据用于指示前端展示设备读取数据库并展示相应的数据。

其中，展示相应的数据的形式可以为二维坐标图表；可以根据数据库相应的配置自动生成二维坐标图表，二维坐标图标的横轴可以为时间，纵轴可以为相应的随时间变化的监测数据，具体的展示形式可以根据实际需求进行设置；数据处理过程中涉及大数据处理，一个监测设备对应监测点监测到的数据一天有几百万个，需要生成周视图、月视图甚至年视图，其中涉及到平均算法、极值算法以及中间值算法等；数据库中也可以存储有各类数据解析协议以及预设的数据格式模型；增加新的监测设备时，也可以在数据库中注册新的设备账号和密码。

具体地，可以采用数据库存储转化后的监测数据，该存储的转化后的监测数据可以指示前端展示设备读取所有转化后的监测数据、预警数据和报警数据，并采用二维坐标图表进行展示。

以上，本申请的设备监测数据处理方法，通过验证握手信息，在验证结果为验证成功的情况下，接收前端认证采集器传输的各监测设备的监测数据，并对其进行相应的数据解析以及对解析后的监测数据根据预设数据格式进行格式转化，对转化后的监测数据进行存储和相应的数据预警、报警处理，并支持对数据库中相应的数据进行展示处理。本申请的设备监测数据处理方法建立了灵活的数据解析协议入库逻辑，兼容十六进制、十进制等数据格式的解析、入库，全自动的监测数据接收、解析、预警、展示处理，兼容不同设备厂家铁路行车固定设备的使用，为以后设备厂家的更换、升级等降低了成本，也能够将既有分散的设备监测系统进行标准化整合，与日后新增的铁路行车固定设备监测子系统或项目实现统一技术标准、统一数据接口，统一展示平台，统一协调管理提供了平台，各设备和平台间的数据可以进行联动，不需要再进行数据开发或者人工处理，提高了对各监测设备的监测数据的处理效率。

应该理解的是，虽然图2-图4的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2-图4中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，如图5所示，提供了一种设备监测数据处理装置，包括：

验证模块，用于接收前端认证采集器传输的握手信息，根据握手协议验证握手信息，得到验证结果；握手信息由前端认证采集器在使用各监测设备对应的认证信息进行数据通讯认证时得到；

接收模块，用于在验证结果为验证成功的情况下，接收前端认证采集器传输的各监测设备的监测数据；

解析模块，用于采用相应的解析协议处理监测数据，得到解析后的监测数据；

格式转化模块，用于根据预设数据格式对解析后的监测数据进行格式转化，得到转化后的监测数据并存储，以完成铁路行车设备监测数据处理。

关于设备监测数据处理装置的具体限定可以参见上文中对于设备监测数据处理方法的限定，在此不再赘述。上述设备监测数据处理装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。需要说明的是，本申请实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

在一个实施例中，提供了一种设备监测数据处理系统，可以包括前端认证采集器以及与前端认证采集器相连接的服务器；

前端认证采集器用于采集并输出各监测设备的监测数据；

服务器用于执行上述方法的步骤。

其中，服务器可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现；监测设备可以为货运铁路上用于监测某一类病害进行长期监测的设备，例如机车车载安全防护系统、便携式移动检测设备、大桥长期在线监测系统以及自然灾害综合监测预警设备等

在一个具体的示例中，前端认证采集器可以为单片机，单片机可以为直流单片机；服务器可以为Windows sever服务器。

具体而言，各监测设备的监测内容包括但不限于轨道监测、路基监测、桥梁监测、隧道监测、边坡监测、接触网监测、重点位置环境状态监测。前端认证采集器实时采集各监测设备的监测数据，并可以使用各监测设备对应的认证信息通过调用API进行服务器认证，服务器认证通过后通过记录监测设备IP，同时打开相应的端口并将认证信息发回给前端认证采集器，前端认证采集器接收到任内政信息后使用服务器给定的端口进行监测数据的传输。服务器绑定各监测设备IP，如果IP发生变化则需要重新进行验证，同一个认证信息如果已经绑定了IP则不再接收新的认证。

服务器接收到前端认证采集器传输的监测数据，采用相应的解析协议处理监测数据，并且根据预设数据格式对解析后的监测数据进行格式转化，得到转化后的监测数据并进行存储，以完成铁路行车固定设备监测数据的整合处理。

本申请的设备监测数据处理系统通过设置前端认证采集器和服务器，通过服务器全自动的监测数据接收、解析、处理、预警，实现了不同行车固定设备运行状态的在线监控、预警与智能故障诊断，本申请的系统操作方便，灵活性高，极大地提高了监测数据的处理效率。

在一个具体的实施例中，如图6所示，还可以包括与服务器相连接的前端展示设备；

前端展示设备用于运行相应的浏览器，以读取并展示存储的监测数据。

其中，前端展示设备可以但不限于是具有显示功能的智能终端，例如笔记本电脑，台式电脑以及平板电脑等，该前端展示设备可以运行Windows PC Web浏览器以完成数据展示处理。

具体地，前端展示设备可以读取存储在服务器中的各监测设备的监测数据，对存储的所有监测数据，前端展示设备可以根据配置自动生成二维坐标图表，同时也可以与预警数据和报警数据继进行展示和处理，也可以根据需要展示监测数据的周视图、月视图以及年视图等。

在一个具体的示例中，如图7所示，前端认证采集器可以进行数据的采集和数据通讯认证，Windows sever服务器验证握手信息，验证成功后协议握手开启端口进行数据接收、数据解析以及数据格式转化处理，数据处理完成存入数据库，并进行数据预警；前端展示设备运行Windows PC Web浏览器可以展示所有监测数据，可以通过二维坐标图标表展示相关数据，也可以对报警数据进行展示和处理。

以上，本申请的设备监测数据处理系统通过设置前端认证采集器采集各监测设备的监测数据，服务器对监测数据进行全自动的接收、解析、格式转化、预警以及展示，操作方便，灵活性高，能够将既有分散的设备监测系统进行标准化整合，通过服务器支持的多系统数据协议集成解析技术完成不同厂家设备和数据的同一平台诊断和展示，各设备和平台间的数据可以进行联动，不需要再进行数据开发或者人工处理，大大提高了对监测数据的处理效率，

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。