CN113505813A - 一种基于云计算的高压断路器分布式大数据存储方法 - Google Patents

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周一飞
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Abstract

本发明公开一种基于云计算的高压断路器分布式大数据存储方法，包括以下步骤：S1、对采集获取的高压断路器的图像数据进行图像处理，得到RGB直方图；S2、提取RGB直方图的特征值；S3、将RGB直方图的特征值作为样本数据，进行K均值聚类，以获取高压断路器的图像数据分类；S4、将步骤S3中完成分类的高压断路器的图像数据存储至相应的分布存储节点。得到高压断路器的图像数据所对应的RGB直方图，将RGB直方图的特征值作为样本数据进行K均值聚类，获取高压断路器的图像数据分类，并根据分类结果进行分布式存储，提升了高压断路器图像数据的存储效率，同时也提升了数据的读取效率，间接提升了后续故障识别模型的故障识别速度。

Description

一种基于云计算的高压断路器分布式大数据存储方法
技术领域
本发明涉及数据存储技术领域，尤其涉及一种基于云计算的高压断路器分布式大数据存储方法。
背景技术
在现有的技术中，对高压断路器进行故障识别时，会采用图像监测设备拍取高压断路器各待监测部件的图像，然后通过由机器学习、神经网络等构成的识别模型对图像监测设备所拍摄的图像进行故障识别。在图像监测设备拍取图像与识别模型对图像进行故障识别的中间过程中，图像需进行存储。因此图像的存储效率与后续识别模型的故障识别效率相关联。
而图像与其余字符型数据相比，由于其文件较大，存储的速率以及效率相比其余的字符型数据较低。因此，需要对图像的存储效率进行提升。
例如，中国专利文献CN101499090公开了“图像数据存储装置和图像数据存储方法”，具有用于存储图像数据及其相关数据的至少一个数据存储单元，该存储单元包括：数据头存储区，存储所述数据存储单元的结构信息；关键检索信息存储区，存储对图像数据及其相关数据进行检索的关键信息，上述关键信息至少包括图像序号、图像特征信息、图像标记的特征信息、图像数据及其相关数据在存储结构中的起始地址；图像数据及相关数据存储区，存储采集到的图像数据及其相关数据，所述相关数据至少包括图像序号、图像的标记信息、图像采集的时间数据、作为外部设备的体外便携式图像接收仪的接收天线阵列的信号强度值数据。上述专利的不足之处在于图像数据存储效率较低。
发明内容
本发明主要解决原有的高压断路器的图像数据存储效率较低的技术问题；提供一种基于云计算的高压断路器分布式大数据存储方法，得到高压断路器的图像数据所对应的RGB直方图，将RGB直方图的特征值作为样本数据进行K均值聚类，获取高压断路器的图像数据分类，并根据分类结果进行分布式存储，提升了高压断路器图像数据的存储效率。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括以下步骤：
S1、对采集获取的高压断路器的图像数据进行图像处理，得到RGB直方图；
S2、提取RGB直方图的特征值；
S3、将RGB直方图的特征值作为样本数据，进行K均值聚类，以获取高压断路器的图像数据分类；
S4、将步骤S3中完成分类的高压断路器的图像数据存储至相应的分布存储节点。
得到高压断路器的图像数据所对应的RGB直方图，将RGB直方图的特征值作为样本数据进行K均值聚类，获取高压断路器的图像数据分类，并根据分类结果进行分布式存储，提升了高压断路器图像数据的存储效率，同时也提升了数据的读取效率，间接提升了后续故障识别模型的故障识别速度。
作为优选，所述的步骤S1中，对采集获取的高压断路器的图像数据进行噪声分析和降噪处理，得到其对应的RGB直方图。
作为优选，所述的步骤S2具体包括：
S21、基于步骤S1中获取的RGB直方图，从其中分离出R、G、B三个颜色通道，并根据所述三个颜色通道分别建立直方图；
S22、对每个颜色的直方图的灰度值进行提取；
S23、将步骤S22中获取的每个颜色的直方图的灰度值与该颜色所对应的标准灰度值进行比较，当比较值大于1时，对灰度值进行正向运算，当比较值小于1时，对灰度值进行逆向运算，以此获取每个颜色对应的直方图的特征值。
作为优选，所述的步骤S3具体包括：
S31、对步骤S2中的特征值进行标准化，将进行标准化后的特征值作为样本数据，计算公式如下：
Figure BDA0003113254500000021
其中，xk为样本数据中的第k个样本值，
Figure BDA0003113254500000022
为当前k个样本的均值，s(Xk)为当前k个样本的标准差；
S32、设定分类数M和算法循环次数上限N；
S33、在样本数据中随机选择M个数据作为初始聚类中心；
S34、对于样本数据中的所有特征值，选择距离最短的聚类中心作为其所属类别；
S35、根据归类结果更新聚类中心，求各个聚类中心所有样本的平均值，将平均值作为新的聚类中心；
S36、根据聚类中心，重复步骤S34～S35，直至聚类中心不再变化，或者算法循环次数达到上限N，此时输出聚类结果作为高压断路器的图像数据分类。
作为优选，所述的步骤S4具体包括：
S41、根据高压断路器的图像数据的分类结果，选择其相对应的所有分布存储节点；
S42、在所有分布存储节点中选择传输路径最短的分布存储节点作为该高压断路器的图像数据的分布存储节点；
S43、将高压断路器的图像数据加密传输至步骤S42中选择的分布存储节点进行存储。
将高压断路器的图像数据通过加密的方式传输至其所对应的分布式存储节点，保证了数据传输的安全性。
作为优选，所述的步骤S43具体包括：
将高压断路器的图像数据的获取时间转换成二进制形式作为加密秘钥A1；
将步骤S42中选择的分布存储节点的编号转换成二进制形式作为加密秘钥A2；
将加密秘钥A1和加密秘钥A2组合生成加密秘钥A；
通过加密秘钥A对高压断路器的图像数据进行加密生成数据密文；
通过公有秘钥对加密秘钥A进行加密生成秘钥密文；
将数据密文和秘钥密文一起传输至分布存储节点；
分布存储节点使用私有秘钥对秘钥密文解密得到加密秘钥A，使用加密秘钥A对数据密文解密得到高压断路器的图像数据，进行存储。
采用双重加密的形式，进一步提高了高压断路器的图像数据在传输过程中被破坏的难度，保证了数据传输的安全性。
作为优选，所述的将加密秘钥A1和加密秘钥A2组合生成加密秘钥A具体包括：
将加密秘钥A1的第一个字符与加密秘钥A2的第一个字符相加、加密秘钥A1的第二个字符与加密秘钥A2的第二个字符相加…以此类推，得到加密秘钥A。
作为优选，所述的将加密秘钥A1和加密秘钥A2组合生成加密秘钥A具体包括：
将加密秘钥A1与加密秘钥A2进行奇偶位交错组合生成加密秘钥A。
本发明的有益效果是：
1)得到高压断路器的图像数据所对应的RGB直方图，将RGB直方图的特征值作为样本数据进行K均值聚类，获取高压断路器的图像数据分类，并根据分类结果进行分布式存储，提升了高压断路器图像数据的存储效率，同时也提升了数据的读取效率，间接提升了后续故障识别模型的故障识别速度；
2)将高压断路器的图像数据通过加密的方式传输至其所对应的分布式存储节点，保证了数据传输的安全性。
附图说明
图1是本发明的一种方法流程图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本实施例的一种基于云计算的高压断路器分布式大数据存储方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1、对采集获取的高压断路器的图像数据进行图像处理，得到RGB直方图，具体包括：
对采集获取的高压断路器的图像数据进行噪声分析和降噪处理，得到其对应的RGB直方图。
S2、提取RGB直方图的特征值，具体包括：
S21、基于步骤S1中获取的RGB直方图，从其中分离出R、G、B三个颜色通道，并根据所述三个颜色通道分别建立直方图；
S22、对每个颜色的直方图的灰度值进行提取；
S23、将步骤S22中获取的每个颜色的直方图的灰度值与该颜色所对应的标准灰度值进行比较，当比较值大于1时，对灰度值进行正向运算，当比较值小于1时，对灰度值进行逆向运算，以此获取每个颜色对应的直方图的特征值。
S3、将RGB直方图的特征值作为样本数据，进行K均值聚类，以获取高压断路器的图像数据分类，具体包括：
S31、对步骤S2中的特征值进行标准化，将进行标准化后的特征值作为样本数据，计算公式如下：
Figure BDA0003113254500000041
其中，xk为样本数据中的第k个样本值，
Figure BDA0003113254500000042
为当前k个样本的均值，s(Xk)为当前k个样本的标准差；
S32、设定分类数M和算法循环次数上限N；
S33、在样本数据中随机选择M个数据作为初始聚类中心；
S34、对于样本数据中的所有特征值，选择距离最短的聚类中心作为其所属类别；
S35、根据归类结果更新聚类中心，求各个聚类中心所有样本的平均值，将平均值作为新的聚类中心；
S36、根据聚类中心，重复步骤S34～S35，直至聚类中心不再变化，或者算法循环次数达到上限N，此时输出聚类结果作为高压断路器的图像数据分类。
S4、将步骤S3中完成分类的高压断路器的图像数据存储至相应的分布存储节点，具体包括：
S41、根据高压断路器的图像数据的分类结果，选择其相对应的所有分布存储节点；
S42、在所有分布存储节点中选择传输路径最短的分布存储节点作为该高压断路器的图像数据的分布存储节点；
S43、将高压断路器的图像数据加密传输至步骤S42中选择的分布存储节点进行存储：
将高压断路器的图像数据的获取时间转换成二进制形式作为加密秘钥A1；
将步骤S42中选择的分布存储节点的编号转换成二进制形式作为加密秘钥A2；
将加密秘钥A1和加密秘钥A2组合生成加密秘钥A，有以下2种方式：
将加密秘钥A1的第一个字符与加密秘钥A2的第一个字符相加、加密秘钥A1的第二个字符与加密秘钥A2的第二个字符相加…以此类推，得到加密秘钥A；或者将加密秘钥A1与加密秘钥A2进行奇偶位交错组合生成加密秘钥A；
通过加密秘钥A对高压断路器的图像数据进行加密生成数据密文；
通过公有秘钥对加密秘钥A进行加密生成秘钥密文；
将数据密文和秘钥密文一起传输至分布存储节点；
分布存储节点使用私有秘钥对秘钥密文解密得到加密秘钥A，使用加密秘钥A对数据密文解密得到高压断路器的图像数据，进行存储。
本发明得到高压断路器的图像数据所对应的RGB直方图，将RGB直方图的特征值作为样本数据进行K均值聚类，获取高压断路器的图像数据分类，并根据分类结果进行分布式存储，提升了高压断路器图像数据的存储效率，同时也提升了数据的读取效率，间接提升了后续故障识别模型的故障识别速度。将高压断路器的图像数据通过加密的方式传输至其所对应的分布式存储节点，保证了数据传输的安全性。

Claims (8)

1.一种基于云计算的高压断路器分布式大数据存储方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对采集获取的高压断路器的图像数据进行图像处理，得到RGB直方图；
S2、提取RGB直方图的特征值；
S3、将RGB直方图的特征值作为样本数据，进行K均值聚类，以获取高压断路器的图像数据分类；
S4、将步骤S3中完成分类的高压断路器的图像数据存储至相应的分布存储节点。
2.根据权利要求1所述的一种基于云计算的高压断路器分布式大数据存储方法，其特征在于，所述步骤S1中，对采集获取的高压断路器的图像数据进行噪声分析和降噪处理，得到其对应的RGB直方图。
3.根据权利要求1所述的一种基于云计算的高压断路器分布式大数据存储方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
S21、基于步骤S1中获取的RGB直方图，从其中分离出R、G、B三个颜色通道，并根据所述三个颜色通道分别建立直方图；
S22、对每个颜色的直方图的灰度值进行提取；
S23、将步骤S22中获取的每个颜色的直方图的灰度值与该颜色所对应的标准灰度值进行比较，当比较值大于1时，对灰度值进行正向运算，当比较值小于1时，对灰度值进行逆向运算，以此获取每个颜色对应的直方图的特征值。
4.根据权利要求1所述的一种基于云计算的高压断路器分布式大数据存储方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
S31、对步骤S2中的特征值进行标准化，将进行标准化后的特征值作为样本数据，计算公式如下：
Figure FDA0003113254490000011
其中，xk为样本数据中的第k个样本值，
Figure FDA0003113254490000012
为当前k个样本的均值，s(Xk)为当前k个样本的标准差；
S32、设定分类数M和算法循环次数上限N；
S33、在样本数据中随机选择M个数据作为初始聚类中心；
S34、对于样本数据中的所有特征值，选择距离最短的聚类中心作为其所属类别；
S35、根据归类结果更新聚类中心，求各个聚类中心所有样本的平均值，将平均值作为新的聚类中心；
S36、根据聚类中心，重复步骤S34～S35，直至聚类中心不再变化，或者算法循环次数达到上限N，此时输出聚类结果作为高压断路器的图像数据分类。
5.根据权利要求1所述的一种基于云计算的高压断路器分布式大数据存储方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
S41、根据高压断路器的图像数据的分类结果，选择其相对应的所有分布存储节点；
S42、在所有分布存储节点中选择传输路径最短的分布存储节点作为该高压断路器的图像数据的分布存储节点；
S43、将高压断路器的图像数据加密传输至步骤S42中选择的分布存储节点进行存储。
6.根据权利要求5所述的一种基于云计算的高压断路器分布式大数据存储方法，其特征在于，所述步骤S43具体包括：
将高压断路器的图像数据的获取时间转换成二进制形式作为加密秘钥A1；
将步骤S42中选择的分布存储节点的编号转换成二进制形式作为加密秘钥A2；
将加密秘钥A1和加密秘钥A2组合生成加密秘钥A；
通过加密秘钥A对高压断路器的图像数据进行加密生成数据密文；
通过公有秘钥对加密秘钥A进行加密生成秘钥密文；
将数据密文和秘钥密文一起传输至分布存储节点；
分布存储节点使用私有秘钥对秘钥密文解密得到加密秘钥A，使用加密秘钥A对数据密文解密得到高压断路器的图像数据，进行存储。
7.根据权利要求6所述的一种基于云计算的高压断路器分布式大数据存储方法，其特征在于，将加密秘钥A1和加密秘钥A2组合生成加密秘钥A具体包括：
将加密秘钥A1的第一个字符与加密秘钥A2的第一个字符相加、加密秘钥A1的第二个字符与加密秘钥A2的第二个字符相加…以此类推，得到加密秘钥A。
8.根据权利要求6所述的一种基于云计算的高压断路器分布式大数据存储方法，其特征在于，将加密秘钥A1和加密秘钥A2组合生成加密秘钥A具体包括：
将加密秘钥A1与加密秘钥A2进行奇偶位交错组合生成加密秘钥A。
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