一种机车视频智慧转储保护方法及系统与流程

本发明涉及转储保护领域，且更具体地涉及一种机车视频智慧转储保护方法及系统。

背景技术：

1、机车6a视频子系统av3单元板是记录机车的摄像机视频图像和各种行车数据的存储设备，是机车安全和事后追溯的重要保障。每隔一段时间，工作人员需要使用u盘将av3单元板中的数据拷贝到u盘中，用于分析机车操纵以及机车整备作业有关数据信息，但是在频繁插拔u盘的过程中经常会出现如下问题：

2、(1)u盘不易识别，读写不顺畅。用户不知道当前读写状态是否正常。

3、(2)av3板的usb口损坏，这个现象最为常见。由于usb口5v供电能力有限，加上静电，瞬间过压，频繁插拔导致主板上usb口器件损坏，usb口完全不能工作。

4、(3)u盘本身损坏。由于频繁插拔和静电导致的u盘损坏。

5、基于以上存在的问题，需要一种机车视频智慧转储保护方法及系统，为av3的数据保护，提供安全稳定的usb接口。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明公开了一种机车视频智慧转储保护方法及系统，能够为av3的数据保护，提供安全稳定的usb接口；实时监测并记录u盘的读写状态，工作日志会记录实时时钟下u盘的插拔及读写状态，为事后分析u盘数据的完整性提供依据；提供独立的usb电源，不再依赖av3的usb接口电源，电源的可靠性更高，且保护了av3的并口通信不至于过载损坏；对usb接口的全方位保护，包括抗震、esd防护和雷击浪涌防护；完整的人机界面，清晰明了的状态显示和自然语音提示；rs485通信接口，可将usb总线状态日志传输到手持设备并双向通信；物理隔离u盘与av3板卡的双向实时通讯，从而防止病毒传播，防止u盘本身的损坏导致av3板卡无法正常运行，保护视频数据完整记录；实现视频数据的av3硬盘和u盘双备份，保证视频数据的完整性；自动化、智能化程度高。

2、本发明采用以下技术方案：

3、一种机车视频智慧转储保护系统，所述系统包括：

4、智能控制模块，用于识别u盘类型、实时监测u盘插拔和读写状态、储存记录u盘状态以及控制系统运行；

5、可视化交互模块，用于对usb接口和u盘的工作状态进行显示和自然语音提示；

6、自检修复模块，用于自检恢复因病毒和格式错误引起的故障u盘，所述自检修复模块采用深度错误校验算法精细识别u盘存在的病毒或格式错误，并自动进行病毒清除或隔离操作；

7、接口保护模块，用于对usb接口全方位保护，所述接口保护模块包括电路保护单元和物理保护单元，所述电路保护单元和物理保护单元独立工作；

8、电源供电模块，用于为系统提供独立的usb电源，所述电源供电模块通过多级dc/dc电压变换电路和精密稳压滤波电路将机车电源的高电压降低至标准电压，实现系统独立供电；

9、通讯隔离模块，用于对u盘与视频处理av3板卡的数据通讯进行物理隔离；

10、数据备份模块，用于对视频数据进行av3硬盘和u盘双重备份，所述数据备份模块通过配置raid磁盘阵列将视频数据在av3硬盘和u盘之间进行双重备份，以确保数据的安全性和完整性；

11、其中，所述智能控制模块的输出端与所述可视化交互模块的输入端连接，所述智能控制模块与所述接口保护模块双向连接，所述智能控制模块的输出端与所述自检修复模块的输入端连接，所述电源供电模块的输出端与所述接口保护模块的输入端连接，所述通讯隔离模块的输出端与所述接口保护模块的输入端连接，所述数据备份模块的输出端与所述智能控制模块的输入端连接。

12、作为本发明进一步的技术方案，所述智能控制模块包括实时采集单元、储存记录单元、对比分析单元和串口，所述实时采集单元通过集成微电子mems传感器实时采集u盘格式、文件类型、插拔及读写状态，所述储存记录单元通过内置实时时钟自动记录插拔时间，形成u盘插拔日志，并通过事件查看器记录u盘读写状态，形成usb总线状态日志，所述usb总线状态日志通过rs485通信接口传输至手持设备并双向通信，所述u盘插拔日志通过串口上传至上位机，所述实时时钟通过内置锂电池，确保断电后实时时钟的准确性，所述对比分析单元通过应用程序接口windows api自动识别u盘格式和文件类型，并采用差异细微对比算法发掘u盘异常插拔及读写状态，所述u盘异常插拔及读写状态通过串口传输至可视化交互单元进行显示，所述实时采集单元的输出端与所述储存记录单元的输入端连接，所述储存记录单元的输出端与所述对比分析单元的输入端连接，所述储存记录单元的输出端与所述串口的输入端连接，所述对比分析单元的输出端与所述串口的输入端连接。

13、作为本发明进一步的技术方案，所述差异细微对比算法通过对比采集u盘插拔及读写状态数据和训练u盘插拔及读写状态数据的相似度，以发掘u盘异常插拔及读写状态，采集u盘插拔及读写状态数据集为c＝{c1,...,ci,...,cn}，训练u盘插拔及读写状态数据集为q＝{q1,...,qi,...,qn}，1≤i≤n，n为数据集个数，相似度输出函数公式为：

14、

15、在公式(1)中，sj为采集u盘插拔及读写状态数据和训练u盘插拔及读写状态数据的相似度，为相似度加权系数，ζ为相似度加权参数，max(c)为采集u盘插拔及读写状态数据最大值，min(c)为采集u盘插拔及读写状态数据最小值，max(q)为训练u盘插拔及读写状态数据最大值，min(q)为训练u盘插拔及读写状态数据最小值，ci为第i个采集u盘插拔及读写状态数据，qi为第i个训练u盘插拔及读写状态数据，相似度数据集为s＝{s1,...,sj,...,sm}，相似度阈值输出函数公式为：

16、

17、在公式(2)中，sl为相似度阈值，γ为辅助值，为相似度阈值加权值，max(s)为相似度最大值，min(s)为相似度最小值，sj为第j个相似度，采集u盘插拔及读写状态数据和训练u盘插拔及读写状态数据的相似度大于相似度阈值，则采集u盘插拔及读写状态数据为异常u盘插拔及读写状态数据。

18、作为本发明进一步的技术方案，所述可视化交互模块包括状态指示灯、显示屏、tts自然语音单元和扬声器，所述状态指示灯包括红绿双色led指示灯、输入电源指示灯和内部工作电源指示灯，所述红绿双色led指示灯用于指示usb接口工作状态，所述输入电源指示灯和内部工作电源指示灯用于指示usb电源工作状态，所述tts自然语音单元的输出端与所述扬声器的输入端连接，所述状态指示灯和显示屏独立工作。

19、作为本发明进一步的技术方案，所述深度错误校验算法的工作方法包括以下步骤：

20、(s1)将采集u盘数据分为k个数据块，u盘数据块的集合为x＝{x1,...,xf,...,xk}，xf为第f个u盘数据块，1≤f≤k，k为数据块总数，对应生成校验码的集合为r＝{r1,...,rf,...,rk}，rf为第f个采集u盘数据块对应生成的校验码，设置正确u盘数据对应生成校验码的集合为p＝{p1,...,pf,...,pk}，pf为第f个正确u盘数据块对应生成的校验码；

21、(s2)分别将采集u盘数据块对应生成的校验码和正确u盘数据块对应生成的校验码进行异或对比，异或对比输出函数公式为：

22、

23、在公式(1)中，d为采集u盘数据块对应生成的校验码和正确u盘数据块对应生成的校验码对比结果，lnμneμ为采集u盘数据块对应生成的校验码和正确u盘数据块对应生成的校验码对比精细加权系数，μ为加权超参数，0＜μ≤1；

24、(s3)根据公式(3)，遍历每个校验码进行异或计算，当采集数据中存在错误，采集u盘数据块对应生成的校验码与正确u盘数据块对应生成的校验码异或对比结果大于0.1，则判定采集数据存在错误。

25、作为本发明进一步的技术方案，所述电路保护单元包括对usb电源和信号线的静电放电保护和雷击浪涌保护，所述电路保护单元采用瞬态电压抑制器tvs以及自恢复保险丝对4kv接触放电和8kv空气放电进行防护，以保护电路的安全稳定。

26、作为本发明进一步的技术方案，所述物理保护单元包括防震保护措施和防尘罩，所述防震保护措施采用防静电eva抗震棉和夹紧装置将u盘裹住，以减少u盘受到外力时产生的位移和碰撞，所述防尘罩采用橡胶环或硅胶垫片避免在usb接口没有插入u盘时灰尘和水汽进入usb接口，以防止usb接口金手指弹片脏污和生锈。

27、作为本发明进一步的技术方案，所述通讯隔离模块通过隔离网闸设备包括抗干扰加速通讯网络、双层检测防火墙和访问认证机制，所述抗干扰加速通讯网络通过三层tcp/udp传输协议、七层http/https缓存协议和服务器负载均衡逻辑将数据分布式部署至数据缓存服务器，以减少数据通讯时间，并采用低电压调制通讯标准lvm-hscs实现数据信号的抗干扰通讯，所述低电压调制通讯标准lvm-hscs通过对数据信号进行差分曼彻斯特编码实现采集数据信号的差分耦合，以提高信号通讯的抗干扰能力，所述双层检测防火墙采用ssl安全套接字层协议加速卡提高安全访问速度和设备性能处理能力，所述ssl安全套接字层协议加速卡通过加速安全套接字层和传输层连接的处理过程，以缩短用户访问时间和减轻防火墙内部服务器的负载，所述双层检测防火墙通过与防漏洞攻击apt和数据安全服务平台安全设备协同工作，对通讯网络中的敏感数据进行分类、监视和保护，并通过智能安全引擎识别sql注入、跨站脚本攻击xss和命令识别未知威胁及无补丁漏洞攻击行为，以提高网络安全性和系统稳定性。

28、作为本发明进一步的技术方案，一种机车视频智慧转储保护方法，所述方法包括步骤：

29、步骤一、通过智能控制模块识别u盘类型，实时监测u盘插拔和读写状态并储存记录，以及控制系统运行；

30、步骤二、通过可视化交互模块进行完整的人机界面，usb接口和u盘的工作状态进行显示和自然语音提示；

31、步骤三、通过自检修复模块自检恢复因病毒和格式错误引起的故障u盘；

32、步骤四、通过接口保护模块对usb接口电路保护和物理保护；

33、步骤五、通过电源供电模块为系统提供独立的usb电源；

34、步骤六、通过通讯隔离模块对u盘与视频处理av3板卡的数据通讯进行物理隔离；

35、步骤七、通过数据备份模块对视频数据进行av3硬盘和u盘双重备份。

36、积极有益效果：

37、本发明公开了一种机车视频智慧转储保护方法及系统，能够为av3的数据保护，提供安全稳定的usb接口；实时监测并记录u盘的读写状态，工作日志会记录实时时钟下u盘的插拔及读写状态，为事后分析u盘数据的完整性提供依据；提供独立的usb电源，不再依赖av3的usb接口电源，电源的可靠性更高，且保护了av3的并口通信不至于过载损坏；对usb接口的全方位保护，包括抗震、esd防护和雷击浪涌防护；完整的人机界面，清晰明了的状态显示和自然语音提示；rs485通信接口，可将usb总线状态日志传输到手持设备并双向通信；物理隔离u盘与av3板卡的双向实时通讯，从而防止病毒传播，防止u盘本身的损坏导致av3板卡无法正常运行，保护视频数据完整记录；实现视频数据的av3硬盘和u盘双备份，保证视频数据的完整性；自动化、智能化程度高。