CN113328920A - 一种对设备数据的采集与存储方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及数据存储领域，具体涉及一种对设备数据的采集与存储方法，对存储数据采用P2P模式，在设备与存储节点间、存储节点与存储节点间通过TCP Modbus通信模式采集并传输数据；采用矩阵式异构架构，以维护节点替代本地中心控制节点；采用数据库+区块链存储模式，对非关系数据采用区块链非关系库存储模式；对设备实时状态数据采用关系数据库存储模式。本发明实现对本地设备数据多余度存储，提升数据存储安全；解决节点存储容量过大导致存储性价比不高的问题，实现数据安全与存储的平衡。

Description

一种对设备数据的采集与存储方法
技术领域
本发明涉及数据存储领域，具体涉及一种对设备数据的采集与存储方法。
背景技术
目前，在设备维护与管理领域，基于设备状态及履历参数数据的采集与存储，主要采用服务器客户端的单一技术模式，服务器客户端技术虽然有利于减轻终端节点的计算与存储压力，方便集中管理与控制，但也存在以下的一些问题：
一是设备数据的分赛采集与集中存储，带来了由于网络等故障导致数据的丢失和不可访问；
二是集中存储增加了服务器的存储及处理压力，只有通过减少终端数据采集量等措施来释放压力，而在大数据与人工智能时代，存储设备数据量的多少影响了通过数据对设备及系统的分析、管理及控制能力与效率；
三是设备及管理数据采集及存储安全通常通过服务器数据备份、核心属性数据加密等技术与机制，但数据的可恢复及可访问性受到数据服务器的影响较大，而大多数数据以明文方式存储存在安全隐患。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种对设备数据的采集与存储方法，包括以下步骤，
步骤101，对存储数据采用P2P模式，在设备与存储节点间、存储节点与存储节点间通过TCP Modbus通信模式采集并传输数据建立存储架构；
步骤102，采用矩阵式异构架构，以维护节点替代本地中心控制节点；
步骤103，在矩阵式异构架构内建立数据库+区块链存储模式，对非关系数据采用区块链非关系库存储模式；对设备实时状态数据采用关系数据库存储模式。
进一步，所述采用矩阵式异构架构，包括设置维护节点和存储节点，存储节点连接设备，存储节点采集并控制设备的本地数据；存储节点和维护节点均采用区块链的非关系库存储模式存储非关系数据，存储节点和维护节点均采用关系数据库存储模式存储实时状态数据的备份。
进一步，所述维护节点提供存储节点、维护节点以及用户的身份认证；维护节点提供软件升级。
进一步，所述非关系数据包括设备、用户及软件的属性、履历、日志数据。
进一步，所述对非关系数据采用区块链非关系库存储模式，包括以下步骤，
步骤1.1，存储节点采集并存储设备数据，存储节点创建区块链非关系库，将非关系数据存储于区块链非关系库中；
步骤1.2，当前存储节点P2P广播寻找备份存储节点，当当前存储节点的非关系数据存储量超过当前区块链非关系库最大容量或时间限定，当前存储节点向所有存储节点广播数据备份请求；
步骤1.3，将最先收到满足数据备份应答的存储节点作为本次数据的备份存储节点，当前存储节点向备份存储节点发送本次备份非关系数据；
步骤1.4，当当前备份存储节点达到备份容量或时间上限，重复步骤1.2-1.3；
步骤1.5，通过P2P模式向所有存储节点广播备份存储节点与备份信息，备份存储节点完成数据备份后，向所有存储节点广播当前节点区块链非关系库的备份信息；
步骤1.6，对未完成备份的存储节点，发出提示与警告。
进一步，所述对设备实时状态数据采用关系数据库存储模式，包括以下步骤，
步骤2.1，采集设备实时状态数据，创建关系数据库，将设备实时状态数据存储于关系数据库文件中；
步骤2.2，当当前存储节点的关系数据存储量超过当前关系数据库最大容量或时间限定，当前存储节点向所有存储节点广播数据备份请求；
步骤2.3，将最先收到满足数据备份应答的存储节点作为本次关系数据的备份存储节点，当前存储节点向备份存储节点发送本次备份关系数据；
步骤2.4，通过P2P模式向所有存储节点广播备份存储节点与备份信息，备份存储节点完成数据备份后，向所有存储节点广播当前节点关系库的备份信息；
步骤2.5，对未完成备份的存储节点，发出提示与警告。
进一步，当系统发生网络故障重新恢复后，对于区块非关系数据库，若存在两个及以上区块链非关系数据库需要备份，或存在某备份存储节点满足多个区块链非关系数据库的存储条件，则将非关系数据库存储与该存储节点；如果不存在满足条件的备份存储节点，或只存在一个区块链非关系库需要备份，则按照步骤1.1至步骤1.4进行。
进一步，当系统发生网络故障重新恢复后，对于关系数据库，若系统中有存储节点满足备份要求，则按照步骤2.1至步骤2.4进行；若系统中没有备份存储节点能单独满足备份条件，几个备份存储节点能共同满足备份条件，则按照各备份节点容量大小分割待存储数据，按数据分割大小，将备份数据传送给不同备份存储节点。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.针对设备测控及管理中存在的数据存储安全问题，本方案采用“数据库+区块链”的设备状态、履历参数及管理信息的双存储模式，实现对本地设备数据多余度存储，提升数据存储安全；
2.通过优化采集与存储方法，解决节点存储容量过大导致存储性价比不高的问题，实现数据安全与存储的平衡。
附图说明
图1为本发明实施例的系统结构示意图；
图2为本发明实施例存储节点与设备、数据库存储、区块链存储之间逻辑关系图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例
参照附图1-附图2，本实施例提供了一种对设备数据的采集与存储方法，本方案涉及的存储系统包括n个存储节点，每个存储节点连接有多个设备，存储系统对存储数据采用P2P模式，在设备与存储节点间、存储节点与存储节点间通过TCP Modbus通信模式采集并传输数据；采用矩阵式异构架构，以维护节点替代本地中心控制节点；采用数据库+区块链存储模式，对非关系数据采用区块链非关系库存储模式；对设备实时状态数据采用关系数据库存储模式。
存储节点只用于连接设备，通过对设备的数据采集及对设备的控制实现对设备的管理。通过接口的扩展，单个存储节点可以实现对多个设备的管理。存储节点以区块链的形式存储与本存储节点关联的设备、用户及软件的属性、履历、日志数据等数据，以关系数据库的形式存储本节点管理设备的实时状态数据。
维护节点以区块链的形式存储所有节点的设备、用户及软件的属性、履历、日志数据等，以关系数据库的形式存储所有设备实时状态数据的备份。此外，维护节点还具有实现系统节点、用户身份认真，软件升级等维护功能。
设备是本方案被监控的目标对象，通过对该设备的属性、履历等的模拟量、数据量的实时监控、采集、存储等，实现对设备的管理。
节点中均采用“数据库+区块链”双存储模式，对设备、用户及软件的属性、履历、日志数据采用区块链非关系数据库的存储模式，对设备的实时状态采用关系数据库的存储模式。
所述设备、用户及软件的属性、履历、日志数据采用区块链非关系数据库的存储模式，对非关系数据采集和存储的具体存储步骤如下：
步骤1.1，存储节点采集并存储设备数据存储于本地。存储节点1实时采集处理设备、用户及软件的属性、履历、日志数据，在本地创建数据区块1，存储于本地非关系库数据文件中；
步骤1.2，存储节点1通过P2P广播寻找备份存储节点。当存储节点1的非关系数据存储量超过区块链非关系库1的最大容量，存储节点1向所有节点广播存储节点1签名的设备数据备份请求。存储节点2收到广播信息后，通过存储节点1的公鈅验证签名，验证通过后计算存储节点2的存储容量，如满足存储要求则向存储节点1发送满足备份设备数据请求；
步骤1.3，存储节点1通过P2P将数据备份传输至存储节点并存储。存储节点1以最先收到满足设备数据备份应答的存储节点为区块链非关系库1的备份存储节点，向备份存储节点发送区块链非关系库1的数据，备份存储节点收到区块链非关系库1的数据将数据存储在本地LevelDB数据库文件中；
步骤1.4，通过P2P模式向所有存储节点广播备份存储节点与备份信息，当存储节点达到设定的备份容量或者时间限定，存储节点1向所有存储节点广播存储节点1签名的数据备份请求。存储节点2-存储节点n收到广播信息后，对存储节点1的公钥验证签名进行验证，验证通过后计算本存储节点的存储容量，如满足存储要求则向存储节点1发送满足备份数据请求；
步骤1.5，P2P传输至数据备份存储节点并存储。存储节点1以最先收到满足数据备份应答的存储节点作为本次关系数据备份数据的备份存储节点，向备份存储节点发送本次备份数据，备份存储节点收到本次备份数据后存储在本地关系数据库文件中；
步骤1.6，备份存储节点向所有存储节点广播数据备份存储节点与备份信息。数据备份节点备份成功后，备份存储节点向所有存储节点广播区块链非关系库1备份存储节点的备份与备份信息；
步骤1.7，若存储节点1出现网络故障。当网络故障恢复后，存在两种情况，当只有一个区块链非关系库需要备份，按照步骤1.1至步骤1.4进行处理；当存在两个及两个以上区块链非关系库需要备份，如果某备份存储节点满足多个区块链非关系数据库的存储条件，则将非关系库数据存储于该存储节点，如果不存在满足条件的备份节点，则以单独区块模式存储非关系数据。
步骤1.8，对未完成备份的存储节点，发出提示与警告。
对于设备的实时状态数据采用关系数据库的存储模式，对关系数据采集和存储的具体存储步骤如下：
步骤2.1：采集设备实时状态数据存储于本地。创建关系数据库文件，存储节点1实时采集设备实时状态数据，存储于本地关系数据库文件中；
步骤2.2：广播寻找数据备份节点。当当前存储节点的关系数据存储量超过当前关系数据库最大容量或时间限定或者时间限定，存储节点1向所有存储节点广播存储节点1签名的数据备份请求。存储节点2-存储节点n收到广播信息后，对存储节点1的公钥验证签名进行验证，验证通过后计算本节点存储容量，如满足存储要求则向存储节点1发送满足备份数据请求。
步骤2.3，P2P传输至数据备份节点并存储。存储节点1将最先收到满足数据备份应答的存储节点为本次备份数据的备份存储节点，向备份存储节点发送本次备份的关系数据，备份存储收到本次备份数据后存储在本地关系数据库文件中；
步骤2.4，备份存储节点向所有节点广播数据备份节点与备份信息。数据备份节点备份成功后，向所有节点广播本次备份数据的备份节点备份与备份信息；
步骤2.5，如果没有满足条件的备份节点，发出提示与警告。
步骤2.6，当存储节点1出现网络故障，网络故障恢复后，若系统中有存储节点满足备份要求，则按照步骤2.1至步骤2.4进行；若系统中没有存储节点能单独满足备份条件，几个备份存储节点能共同满足备份条件，则按照各 备份节点容量大小分割待存储数据，按数据分割大小，将备份数据传送给不同备份存储节点；
步骤2.7，对未完成备份的存储节点，发出提示与警告。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (8)

1.一种对设备数据的采集与存储方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤101，对存储数据采用P2P模式，在设备与存储节点间、存储节点与存储节点间通过TCP Modbus通信模式采集并传输数据建立存储架构；
步骤102，采用矩阵式异构架构，以维护节点替代本地中心控制节点；
步骤103，在矩阵式异构架构内采用数据库+区块链存储模式，对非关系数据采用区块链非关系库存储模式；对设备实时状态数据采用关系数据库存储模式。
2.根据权利要求1所述的一种对设备数据的采集与存储方法，其特征在于，所述采用矩阵式异构架构，包括设置维护节点和存储节点，存储节点连接设备，存储节点采集并控制设备的本地数据；存储节点和维护节点均采用区块链的非关系库存储模式存储非关系数据，存储节点和维护节点均采用关系数据库存储模式存储实时状态数据的备份。
3.根据权利要求2所述的一种对设备数据的采集与存储方法，其特征在于，所述维护节点提供存储节点、维护节点以及用户的身份认证；维护节点提供软件升级。
4.根据权利要求1所述的一种对设备数据的采集与存储方法，其特征在于，所述非关系数据包括设备、用户及软件的属性、履历、日志数据。
5.根据权利要求1所述的一种对设备数据的采集与存储方法，其特征在于，所述对非关系数据采用区块链非关系库存储模式，包括以下步骤，
步骤1.1，存储节点采集并存储设备数据，存储节点创建区块链非关系库，将非关系数据存储于区块链非关系库中；
步骤1.2，当前存储节点P2P广播寻找备份存储节点，当当前存储节点的非关系数据存储量超过当前区块链非关系库最大容量或时间限定，当前存储节点向所有存储节点广播数据备份请求；
步骤1.3，将最先收到满足数据备份应答的存储节点作为本次数据的备份存储节点，当前存储节点向备份存储节点发送本次备份非关系数据；
步骤1.4，当当前备份存储节点达到备份容量或时间上限，重复步骤1.2-1.3；
步骤1.5，通过P2P模式向所有存储节点广播备份存储节点与备份信息，备份存储节点完成数据备份后，向所有存储节点广播当前节点区块链非关系库的备份信息；
步骤1.6，对未完成备份的存储节点，发出提示与警告。
6.根据权利要求1所述的一种对设备数据的采集与存储方法，其特征在于，所述对设备实时状态数据采用关系数据库存储模式，包括以下步骤，
步骤2.1，采集设备实时状态数据，创建关系数据库，将设备实时状态数据存储于关系数据库文件中；
步骤2.2，当当前存储节点的关系数据存储量超过当前关系数据库最大容量或时间限定，当前存储节点向所有存储节点广播数据备份请求；
步骤2.3，将最先收到满足数据备份应答的存储节点作为本次关系数据的备份存储节点，当前存储节点向备份存储节点发送本次备份关系数据；
步骤2.4，通过P2P模式向所有存储节点广播备份存储节点与备份信息，备份存储节点完成数据备份后，向所有存储节点广播当前节点关系库的备份信息；
步骤2.5，对未完成备份的存储节点，发出提示与警告。
7.根据权利要求5所述的一种对设备数据的采集与存储方法，其特征在于，当系统发生网络故障重新恢复后，对于区块非关系数据库，若存在两个及以上区块链非关系数据库需要备份，或存在某备份存储节点满足多个区块链非关系数据库的存储条件，则将非关系数据库存储与该存储节点；如果不存在满足条件的备份存储节点，或只存在一个区块链非关系库需要备份，则按照步骤1.1至步骤1.4进行。
8.根据权利要求6所述的一种对设备数据的采集与存储方法，其特征在于，当系统发生网络故障重新恢复后，对于关系数据库，若系统中有存储节点满足备份要求，则按照步骤2.1至步骤2.4进行；若系统中没有备份存储节点能单独满足备份条件，几个备份存储节点能共同满足备份条件，则按照各备份节点容量大小分割待存储数据，按数据分割大小，将备份数据传送给不同备份存储节点。
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