CN112416949A - 一种基于数字化交付的结构数据的封装方法 - Google Patents

一种基于数字化交付的结构数据的封装方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于公开一种基于数字化交付的结构数据的封装方法，包括如下步骤：步骤1、梳理数据主脉络；步骤2、结构化数据编目封装；步骤3、自定义步长用户身份认证；与现有技术相比，采用主脉络数据梳理、编目、封装，结合自定义步长用户身份认证等成体系的设计、发明，创造出安全、可靠、完整、可复原的可交付数据规格，为授权用户提供物有所值的数据消费服务，挖掘出数据的商业化应用潜能，实现本发明的目的。

Description

一种基于数字化交付的结构数据的封装方法
技术领域
本发明涉及一种结构数据的封装方法，特别涉及一种结构化数据梳理、重构、认证授权等方面的基于数字化交付的结构数据的封装方法。
背景技术
随着BIM建筑信息模型不断推广、应用，数据作为商品、产生价值的时代已经到来。数据价值链业已成为一种引领社会变革的驱动力量。
顺应时代发展潮流，在数字化交付领域，为了使最终用户能够得到物有所值的数据资源，和其他有价商品一样，有价数据同样需要保值、增值，避免、杜绝非法用户截获、窃取行为发生的同时，降低交易风险，打造互惠共赢的数据消费生态。
目前，数字化交付正处于技术探索阶段，对于数据的价值仅停留于自身使用需要，没有一种基于信息流转的技术保障机制，来实现利益相关各方间，数据的互联、互通。
因此，特别需要一种基于数字化交付的结构数据的封装方法，以解决上述现有存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于数字化交付的结构数据的封装方法，针对现有技术的不足，为数字化交付业务的全面落地保驾护航，可靠且有效。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种基于数字化交付的结构数据的封装方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、梳理数据主脉络：
对可交付数据定义主脉络体系，包括元数据类(Master)、关系数据类(Relate)和属性数据类(Property)；
步骤2、结构化数据编目封装：
根据梳理出的倒挂树形结构的数据主脉络，结合需交付的原始数据，构架出具备快速定位特性的N维数组结构化封装编目；
步骤3、自定义步长用户身份认证：
按不同项目随机选用自定义步长的数组切块方式，将一个报文表头数组切割成两个及以上独立数组，并分别采用至少两种规格的离散算法，形成不可逆的密文组合；并结合MAC地址、Pid标识绑定技术，启用握手认证机制，识别用户身份，确保数据交付给合约用户。
在本发明的一个实施例中，元数据类(Master)是指由物项类码、空间位码和系统标识码组成的定义关系型数据的数据类。
在本发明的一个实施例中，关系数据类(Relate)是元数据类的衍生，是由物项定位码、构筑物-标高-区域-房间和系统-子系统组成的连接属性类数据的关系。
在本发明的一个实施例中，属性数据类(Property)是数据的基础细胞，关联由抗震等级、防腐等级、消防等级、长度、壁厚、管段、材料编码、备品备件和专用工具组成的关系数据类。
在本发明的一个实施例中，N维数组的第一层包括物项类码、空间码和系统码。
在本发明的一个实施例中，N维数组的第二层包括：设备码位、管道码位、泵阀码位、桥架码位、支吊架码位和法兰码位组成的物项定位码；设备、大宗材料和模块组成的物项的构筑物、标高、区域和房间位置信息；物项所在系统和子系统的功能用途信息，包括但不限于通讯系统EFS、主交流系统ECS和消防系统FPS。
在本发明的一个实施例中，N维数组的第三层数据类根据二层关系的组织结构定义，包括管道类：管段号、长度、壁厚和材质组成的参数字段；设备类：抗震等级、防腐等级、消防等级和材料编码组成的参数字段；设计下游参数字段：合同、建设方和供应商组成的参数字段。
本发明的基于数字化交付的结构数据的封装方法，与现有技术相比，采用主脉络数据梳理、编目、封装，结合自定义步长用户身份认证等成体系的设计、发明，创造出安全、可靠、完整、可复原的可交付数据规格，为授权用户提供物有所值的数据消费服务，挖掘出数据的商业化应用潜能，实现本发明的目的。
本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。
附图说明
图1为本发明的数字化交付逻辑结构的示意图；
图2为本发明的N维树构数据关系链路结构的示意图；
图3为本发明的数据阵列资源表的示意图；
图4为本发明的符号阵列资源表的示意图；
图5为本发明的数据(编码)资源包封装逻辑关系的示意图；
图6为本发明的数组拆解加密的示意图；
图7为本发明的认证授权逻辑关系的示意图；
图8为本发明的解码还原逻辑关系的示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
实施例
如图1至图8所示，本发明的基于数字化交付的结构数据的封装方法，包括：数据选用建模、关系结构转换、数据封装、授权认证、解码还原。
步骤1：数据选用建模
EPC工程具备这样一个特点：工程源于设计。而作为设计基础的物项、空间、系统三要素有机组合，可形成工程标的的唯一识别码，就是通常所述的设备编码、管道号、泵阀编码等。
综合考虑以上因素，可以定制出基于物项、空间、系统三个角度的数字化选用模型，便于数据使用方按需选定所需交付的数据范围。该模型可以概括为：M＝{[C1,C2,C3,……，Cn],[R12,R13,R23,……,Rmn]}。其中：
M代表EPC工程数据选用模型；
Ci代表核电工程中某个维度的信息集合，集合内的每个元素代表当前维度的一条具体信息，作为选用条件。假设一个具体物项：MD01，一个具体空间：11号构筑物，亦或是一个系统：ECS等；
Rij代表Ci，Cj两个不同维度(或者同一个维度内)信息间的数据交集。假设存在一个即属于Ci集合，又属于Cj集合的数据，就可以形成作为范围定位类数据选用模型的算法基础。
选用模型包含的信息定义如下：
(1)物项定位码
物项信息在不同阶段的创建和使用涉及不同编码规则。在设计阶段一般采用四位标识编码；采购阶段会增加备品/备件、专用工具位，往往采用五位编码；安装/施工阶段，会补充诸如管段号，以注明同一管线号的安装/施工阶段，采用六位编码规则；调试阶段往往沿用安装/施工阶段的编码，编码位数不变。对于可能会产生相同型号的物项，则由功能位置Tag，物理物项Physical两种对象来描述完整的物项信息。
(1.1)功能位置tag
功能位置用来标识一个功能部件的任务或角色，作为设备识别的最小单元。一般情况下，赋予一个贯穿EPC工程全生命周期而保持不变的功能位置唯一编号(Tag Number)。
(1.2)物理物项physical
物理物项是在真实世界中可以唯一辨识的机械、仪表、管道等的一个实物；通常由制造商赋予一个序列号。物理物项用于执行设计所赋予的功能。
(2)系统System
系统—子系统(即功能分类)将工厂按照其所履行的特定任务分解成功能性单元。这通常是一个两层的逻辑结构，当然主要系统可以按功能需要分解成更小的逻辑单元。通常情况下，所有功能位置均分布于某个系统或者子系统中。
(3)空间Position
空间是按照物项所处的位置范围作为数据分类依据。逻辑上从大到小，依次将空间划分成构筑物-标高-区域-房间等四个层次，或更细分类。特殊情况下用S表示电梯/楼梯间，譬如11S10。
(4)建模算法：
捕捉授权用户的数据选用行为，运用范围界定矩阵算法，预估、判断数据选用条件，预置内存，以智能化方式应对数据消费需求。数据选用的预估精度随操作频度的增加，呈几何提升趋势。
假设一个对象有y个需选用条件C1、C2，…，Cy，i对象和j对象有t个关联关系R1、R2，…，Rt，以及有k个用户触发频度E1、E2，…，Ek。用户触发频度Ez对选用条件Ci在关联关系Rj下的决策值作为数据选用范围的决策依据，表示为
Figure BDA0002836782000000051
其中
Figure BDA0002836782000000052
作为数据依附性En对该领域关联度，
Figure BDA0002836782000000053
表示数据依附性En对该领域无关度，
Figure BDA0002836782000000054
为数据依附性对该领域的偏差修正。
计算公式：设dg＝(usg,vsg)(g＝1,2,…，z)为一组范围数值，通过设置ITWR算式得到预估选值：
Figure BDA0002836782000000055
假设
Figure BDA0002836782000000056
作为dg(g＝1,2,…,z)权值，
Figure BDA0002836782000000057
且
Figure BDA0002836782000000058
根据用户触发频度Ez(z＝1,2,…,h)行为逻辑预判范围界定，形成数据选用模型。
Figure BDA0002836782000000059
步骤2：关系结构转换
部件定位、疲劳度预判效率离不开查询机制的设计、落实，更是用户主要的数据应用服务需求。本发明将公开一种独特的数据逻辑关系，将三维几何、二维数据关系统一转换成N维倒挂树构逻辑，对每层树节点赋予相应权值，作为标识，结合遍历算法，形成具有快速检索特性的数据链路关系。
遵循“范围逐步缩小直至细胞字段”原则，分析数据并梳理编码规范。假设VKS-PL-V389A作为一个闸阀的设备编码，可以从中解读出该闸阀属于加热水系统(VKS)，管道类物项(PL)，一种闸阀(V389A)；假设6600-ET-008c作为通用无卤低烟阻燃电缆编码，可以从中解读出该电缆属于区域(6600)，电机控制台类物项(ET)，一种电缆(008c)；对于备件、专用工具，则会在三位物项定位码后增加第四位识别编码，假设TFS-MG-01-CSSP，前面四位分别代表系统、物项、含义顺序码、CSSP代表备品备件；当然为了区别项目，在三位物项定位码前加上识别码，假设SK-TFS-MG-01-CSSP,就形成了一个带有SK项目区别号的物项定位码。综上，可以建立起如图2所示的N维倒挂树构逻辑链路结构。
根据数据间关系，对每个维度数据项统一设定权值，取值范围按关系层级由低到高划分0-t级，作为Rj取值；应用行为捕捉技术，对用户使用习惯进行分级，从低到高划分0-k级，作为Ek取值，[Rt,Ek]作为选用条件Cy的数据行为取值，以物项定位码作为Rt关联关系，应用步骤1所公开的建模算法，形成数据链路、查询定位的实现依据。
建立数据关系：应用(0,t)树形遍历，形成基于阵列资源表(参见步骤3)的N维树构关系网状数据结构；
查询定位：应用加权最短路径算法实现对所需数据的快速定位；
步骤3：数据封装
结构化数据经过拆解、重组，分别封装成数据关系链路结构(参见步骤2)及数据阵列资源表。数据阵列资源表存放所需交付数据，由Key-Value组成，如图3所示，key值作为字段随机分布于二维列表中，相互间无逻辑关系，Value作为数值以1对多的Key-Value关系存放于dbf数组中。
根据需要，对key值进行随机码(数字结合字母)替换，随机码以一定算法实现二维表单散列分布，采用的算法包括线性、非线性代数、离散数学等，形成定长/不定步长编码，符号化数据阵列资源表，如图4所示。算法可以根据项目不同，Random()随机从算法库中选用，纳入License赋权体系，由步骤4授权认证。
数据关系链路结构、数据(符号)阵列资源表采用相异的算法，各自分别封装。封装形成的数据(符号)资源包作为单独数据交付用户，授权解析。加密算法包括但不限于3DES、AES、RSA、DSA、ECC等，可以通过算法库Random()随机选用。数据(符号)资源包封装逻辑关系见图5。
考虑网络截取、截断风险，封装后的数据(符号)资源包主要以加密物理介质(磁盘、磁带)手递手模式交付用户，封装后的数据间关系的链路结构、数据资源包解码密钥以步骤4授权认证方式交付并载入解码器。
步骤4：授权认证
授权认证包括两方面内容，执行过程参见图7，一方面实现授权用户的认证服务；另一方面，将经过认证服务的授权用户记录在册，将License授权、经加密、封装后的数据关系链路结构以密文方式赋权解码器。
(1)认证服务
从安装于用户端的解码器中获取解码计算机Mac地址及Pid标识，通过至少两种离散算法组合，以自定义步长报文表头格式加密。通过加密私有网络MPLS、加密邮件或手递手方式传输给工程总包方。工程总包方通过实现预设的授权认证服务模块进行认证、授权，形成握手协议。
离散算法组合的应用，采用如下步骤：
(1.1)设定报文表头数组字段长度。根据字段长度，从算法库中选用合适算法设定字段分组步长，将表头切划成按步长划分的若干段数组，如图6所示。
(1.2)对如图6切划好后的数组分别选用诸如MD5、SHA1、SM3、SM9等至少两个离散算法，独立计算、加密后，通过数组链接技术，形成具有混合离散特性的数组密文作为报文表头。
(1.3)以混合离散数组封装的报文表头作为符记，将承载需授权解码的主机Mac地址、Pid标识、用户信息等参数传递给总包方，注册授权。
(1.4)注册授权模块以项目作为标记，根据选用的自定义步长算法计算并预存散列值作为参照表，识别申请报文的合法性。
(2)用户注册
通过认证的请求，自动将附着表头后的Mac地址、Pid标识、用户信息等注册参数将从报文中剥离，形成独立字段，遵循“一账户一服务”原则注册于认证服务模块。非法的认证请求，将启用表头销毁机制，注册资料随之失效，并由认证服务模块发送Message通知回传。
(3)访问授权
访问授权包括身份识别、使用授权、解码/解析授权等方面内容。封装后的访问授权将以密文方式传送给用户解码器，装载完成后，启用解码还原功能。
步骤5解码还原
数据解码还原过程以解码器作为解析源头，主要采用符号密钥解析、字符解码、数据密钥解析、数据解码等4个步骤，公开的解码还原逻辑关系参加图8。
(1)符号密钥解析
对采用步骤3封装生成的符号资源包，利用步骤4授权解码机制，将符号资源包中数据释放还原成符号阵列资源表。对于非法/非授权符号资源包，触发解码器中不可逆销毁程序，予以销毁。
(2)字符解码
利用字符解码模块，以字符映射关系作为关系对照，反向生成数据阵列资源表，作为N维倒挂树构转换依据。
(3)数据密钥解析
利用步骤4授权解码器中的数据密钥，将数据资源包还原成数据阵列资源表，作为N维倒挂树构转换依据。对于非法/非授权数据资源包，触发解码器中不可逆销毁程序，予以销毁。
(4)数据解码
利用数据解码模块，以数据关系链路结构作为关联指针，解码数据阵列资源表，并重建关系，参见步骤2，还原成便于查阅的网状N维倒挂树构，作为数据应用服务基础。
本发明的基于数字化交付的结构数据的封装方法，具备如下技术特点：
(1)挖掘数据规律，将需交付的数据以多维方式组织，形成一种称之为“主脉络”的有序化结构，规范交付数据规格，奠定指向性数据服务基石。
(2)分析数据规格、特点，采用有针对性的拆解、重构方法，构建出适合大数据快速定位的系统结构编目，提高数据的组织及查询效率，降低数据自身风险因素，形成具有独创性的数字化交付机制。
(3)以一种随机选用算法自定义步长，作为取值，组合形成具有不可逆特性的混合离散数值封装，结合专网解码主机物理地址绑定授权方式，形成高安全级别的用户身份认证体系，为特定授权用户提供指向性数据交付服务。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种基于数字化交付的结构数据的封装方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、梳理数据主脉络：
对可交付数据定义主脉络体系，包括元数据类(Master)、关系数据类(Relate)和属性数据类(Property)；
步骤2、结构化数据编目封装：
根据梳理出的倒挂树形结构的数据主脉络，结合需交付的原始数据，构架出具备快速定位特性的N维数组结构化封装编目；
步骤3、自定义步长用户身份认证：
按不同项目随机选用自定义步长的数组切块方式，将一个报文表头数组切割成两个及以上独立数组，并分别采用至少两种规格的离散算法，形成不可逆的密文组合；并结合MAC地址、Pid标识绑定技术，启用握手认证机制，识别用户身份，确保数据交付给合约用户。
2.如权利要求1所述的基于数字化交付的结构数据的封装方法，其特征在于，元数据类(Master)是指由物项类码、空间位码和系统标识码组成的定义关系型数据的数据类。
3.如权利要求1所述的基于数字化交付的结构数据的封装方法，其特征在于，关系数据类(Relate)是元数据类的衍生，是由物项定位码、构筑物-标高-区域-房间和系统-子系统组成的连接属性类数据的关系。
4.如权利要求1所述的基于数字化交付的结构数据的封装方法，其特征在于，属性数据类(Property)是数据的基础细胞，关联由抗震等级、防腐等级、消防等级、长度、壁厚、管段、材料编码、备品备件和专用工具组成的关系数据类。
5.如权利要求1所述的基于数字化交付的结构数据的封装方法，其特征在于，N维数组的第一层包括物项类码、空间码和系统码。
6.如权利要求1所述的基于数字化交付的结构数据的封装方法，其特征在于，N维数组的第二层包括：设备码位、管道码位、泵阀码位、桥架码位、支吊架码位和法兰码位组成的物项定位码；设备、大宗材料和模块组成的物项的构筑物、标高、区域和房间位置信息；物项所在系统和子系统的功能用途信息。
7.如权利要求1所述的基于数字化交付的结构数据的封装方法，其特征在于，N维数组的第三层数据类根据二层关系的组织结构定义，包括管道类：管段号、长度、壁厚和材质组成的参数字段；设备类：抗震等级、防腐等级、消防等级和材料编码组成的参数字段；设计下游参数字段：合同、建设方和供应商组成的参数字段。
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