用于异构非标系统的数据采集过程统一方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铁路信号系统，尤其是涉及一种用于异构非标系统的数据采集过程统一方法O
【背景技术】
[0002]数据采集过程统一方法针对异构非标系统中数据采集接入过程进行优化及提升。采集基础数据的分类、采集过程统一描述语言的设计、数据通信过程和业务规则解析过程的统一化封装、语义解释器的设计及实现等都依赖于数据采集过程统一方法。
[0003]由于异构非标系统需要同时接入众多跨系统、跨专业的外部系统信息，因此对于数据采集的开发占据了大量的开发时间和成本。在传统的数据采集实现中，通常是针对一个接入过程，采用编码级的解析过程来完成面向具体业务应用细节的实现。由此，大量的接口实现都是相对独立且没有统一标准的，不利于系统的复用及统一，同时提高了接口开发人员的开发难度和成本。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于异构非标系统的数据采集过程统一方法，通过采用统一的数据基础定义及采集过程描述语言，实现对异构非标系统的各类业务系统采集数据的标准化接入，从而为系统的数据汇总提供了标准化基础，同时降低了接口开发人员的工作难度及开发成本。
[0005]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0006]—种用于异构非标系统的数据采集过程统一方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0007](I)建立采集基础数据类型定义表，用于全面定义采集数据的基础分类方法及内容，分类结果作为采集过程统一描述规范的基础；
[0008](2)基于数据通信过程的统一封装及实现，根据业务通信方式，实现同类通信方式的底层封装；
[0009](3)基于数据业务规则的可扩展性封装及实现，基于数据业务规则，提取并建立一套满足通用性处理要求的基础处理单元集，实现对数据帧校验和数据解析阶段的可复用化处理；同时提供一套可扩展性的机制，实现对差异化处理过程的处理；
[0010](4)建立数据采集过程统一描述语言规范，将数据采集过程划分为数据帧校验过程和数据解析过程，并分别定义两个过程的统一描述语言规范的具体细节；
[0011 ] (5)实现语义解释器解释执行采集运算表达式，根据该采集运算表达式，实现一套语义解释器来解释并驱动执行整个采集过程的按序进行；
[0012](6)实现采集基础数据的统一输出及存储，通过统一的内部交互格式实现采集基础数据的标准化输出和存储。
[0013]所述的采集基础数据类型定义表按层次定义接口采集基础数据，具体为:
[0014]101)第一层级按数据特性分；
[0015]102)第二层级按业务要求根据第一层级分类进行进一步的细化分类；
[0016]103)将上述分类关系整理为具备唯一标识表示特定业务类型的数据表形式，供采集过程统一过程引用。
[0017]所述的基于数据通信过程的统一封装具体包括:
[0018]201)通信过程的封装，实现网络通信、串口通信、CAN通信的通信过程的底层封装，将通信连接、通信初始化、数据接收、数据发送、通信异常处理、通信状态跟踪的通用通信过程作为组件形式提供；
[0019]202)通信接收数据管理的封装，根据通信过程的差异，采用队列缓存机制实现通信接收数据的统一管理；
[0020]203)通信数据处理参数的封装，通过配置决策的方式实现通信过程数据处理参数的选择。
[0021]所述的步骤(4)中的数据帧校验过程的统一描述语言规范包括:
[0022]4011)对数据帧进行分段处理；
[0023]4012)对数据帧序号进行管理，并预留接口实现数据帧重复应答、数据帧丢失应答、数据帧次序混乱应答、数据帧错误应答的异常状况。
[0024]所述的4011)对数据帧进行分段处理，具体包括:
[0025]40111)每个数据帧段具有唯一的处理类名，根据该类名实现数据帧段对象的动态创建，并标识是通用处理方法还是扩展处理方法；
[0026]40112)每个数据帧段具有以字符串分隔的参数列表，参数列表信息应满足数据帧段的可复用处理要求；
[0027]40113)应通过标记标识出数据帧头、数据帧尾、数据头这三种特殊帧段。
[0028]所述的数据解析过程的统一描述语言规范包括:
[0029]4021)定义接收数据处理模式，对于结构简单的接收数据，直接使用一个数据解析单元完成数据解析;对于结构复杂的接收数据，需要通过多个解析单元结合表达式运算来构建整个解析过程；
[0030]4022)定义发送数据处理模式，包括按周期发送、定点发送、重启/重连发送；
[0031]4023)定义接收数据的解析方式，通过数据解析单元和表达式构建发送数据信息。
[0032]所述的实现语义解释器解释执行采集运算表达式具体为:
[0033]501)语义解释器启动时，加载并分析采集运算表达式，将表达式展开分解为只包含数据解析单元标记和动态前置参数标记两部分内容的内部结构；
[0034]502)语义解释器执行时，根据表达式分解结果依次执行各个标记单元；
[0035]5021)当执行单元为数据解析单元标记时，直接执行该数据解析单元的解析过程，并保存输出结果；
[0036]5022)当执行单元为动态前置参数标记时，首先通过该标记动态获取对应数据解析单元的解析结果信息，然后结合表达式进行二次展开过程，将二次展开过程的执行单元列表作为新的预执行单元开始执行；
[0037]503)当所有执行单元都执行完成且没有异常时，该解析过程成功完成。
[0038]与现有技术相比，本发明通过数据采集过程统一方法，对外部异构、非标系统的数据接入过程进行了统一描述及封装，能够有效简化数据接口采集的开发过程，同时提供了足够的扩展性来满足差异化的采集过程，形成了完善的数据采集开发模式。通过该方法，为数据接入层提供了统一化的采集基础，降低了数据接口开发人员的工作难度及开发成本，有助于提升系统的稳定性及扩展性。
【附图说明】
[0039]图1是本发明中对于数据帧校验过程规范的示意图；
[0040]图2是本发明中对于数据解析过程规范的示意图；
[0041 ]图3是本发明中语义解释器解释执行的流程图。
【具体实施方式】
[0042]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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
[0043]本发明具体过程如下:
[0044]1、建立采集基础数据类型定义表
[0045]首先需要建立采集基础数据类型定义表。通过该表按层次定义接口采集基础数据，如下:
[0046](I)第一层级按数据特性分为以下主要类型，包括开关量、多状态量、模拟量、字符量、曲线、文本、二进制等；
[0047](2)第二层级按业务要求根据第一层级分类进行进一步的细化分类，如开关量可进一步细分为轨道占用开关量、道岔表示状态开关量;模拟量可进一步细分为轨道电压模拟量、道岔表示电压模拟量等；
[0048](3)将上述分类关系整理为具备唯一标识表示特定业务类型的数据表形式，供采集过程统一过程引用。
[0049]2、基于数据通信过程的统一封装及实现
[0050]根据异构非标系统业务通信过程的特点，通过将同类通信过程封装为通用的可复用组件的形式提供给后续接口开发使用。
[0051](I)通信过程的封装
[0052]实现网络通信(TCP、UDP)、串口通信、CAN通信等通信过程的底层封装，将通信连接、通信初始化、数据接收、数据发送、通信异常处理、通信状态跟踪等通用的通信过程作为组件形式提供。
[0053](2)通信接收数据管理的封装
[0054]根据通信过程的差异，采用队列缓存机制实现通信接收数据的统一管理。针对TCP通信、串口通信过程采用基于数据流管理方式结合数据帧校验来实现数据包的识别及解析;针对UDP通信、CAN通信过程采用基于数据报管理方式直接对数据进行校验及解析。
[0055](3)通信数据处理参数的封装
[0056]通过配置决策的方式实现通信过程数据处理参数的选择，可选择的处理参数主要包括通信线程创建模式(单线程、发送/接收处理双线程、发送/接收/处理三线程)、通信数据缓冲区参数(发送、接收缓冲区大小)、通信超时参数、通信异常处理方式等。
[0057]3、基于数据业务规则的可扩展性封装及实现
[0058]数据业务规则主要由接口应用层的通信协议来约束，因此可以严格划分为数据帧校验过程和数据解析过程。通过对接口业务规则共通部分的封装来实现接口解析过程的可复用性，同时通过预留可扩展性的方式来满足差异化的接口解析过程。
[0059](I)数据帧、数据帧段，如图1所示。
[0060]数据帧根据业务规则可分解为独立的数据帧段，每个数据帧段作为数据帧校验过程的一个单元，只有严格按序完成所有数据帧段的逐段校验，才认为该帧数据是可靠的数据帧。
[0061]数据帧段的实现:数据帧段在实现上可定义为基类，供通用和扩展的数据帧段继承，并实现校验过程。
[0062]通用的数据帧段:通用的数据帧段可实现局部数据帧类似的校验过程，通过配置参数化可进一步提升通用性(如字节长度、数据标志等)。例如:帧头、帧尾、长度-数据等基本数据帧段都可以采用这种方法实现复用性。
[0063]扩展的数据帧段:扩展的数据帧段可实现差异化的局部数据帧校验过程，由此提供了灵活性和可扩展性。
[0064]所有的数