CN115438653A

CN115438653A - 一种遥测数据分析表达式重复计算方法及系统

Info

Publication number: CN115438653A
Application number: CN202211134350.8A
Authority: CN
Inventors: 徐兴业; 徐勤政
Original assignee: Nanjing Jieqi Information Technology Co ltd
Current assignee: Nanjing Jieqi Information Technology Co ltd
Priority date: 2022-09-17
Filing date: 2022-09-17
Publication date: 2022-12-06

Abstract

本发明公开了一种遥测数据分析表达式重复计算方法及系统，该方法包括：遥测数据分析表达式进行词法分析，获得词法单元序列；对所述词法单元序列进行分析，判断所述词法单元序列是否满足语法规则；在判断结果为词法单元序列满足语法规则的情况下，根据遥测数据的分析表达式的块类型和词法单元序列，生成词法单元结构体，并根据词法单元结构体生成对应块类型的代码文件并编译；根据生成的代码文件，动态更新遥测数据分析表达式计算过程程序。本发明对于相同的工业遥测数据分析表达式只需解析一次，就可重复计算。省略了反复解析，出栈、入栈和判断过程，极大的节省了时间，提高了数据的实时性，有效满足面对大数据量分析表达式计算时效率的要求。

Description

一种遥测数据分析表达式重复计算方法及系统

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，具体来说，涉及一种遥测数据分析表达式重复计算方法及系统。

背景技术

随着信息时代的到来，新一代信息和通信技术将充分运用到各行各业，即把传感器、感应器等智能装置嵌入到电网、交通、建筑、工厂、货物等各种物体和环境中，并且通过有线和无线网络加以连接，形成物联网，再通过超级计算机和云计算将物联网和互联网整合起来，实现人类社会活动与物理系统的整合。遥测数据正是这些传感器传递的实时数据，它反应了遥测对象的数字特征或状态，包含温度、风速、蒸发量等。因为传感器数量众多和为了保证数据的实时性，产生遥测数据的数量大到令人吃惊。

为了建设数字化产业链，光光依靠原始遥测数据远远不够，只有根据分析表达式对原始数据进行分析才能更好的达成这一目的。数据分析是做出正确企业决策的一个重要依据。分析表达式的作用就是指示系统对工业遥测数据进行多步骤的统计和计算，然后获得可以用于企业决策的数据。通过分析表达式制定的企业决策可以帮助企业优化运营时间、持续改进流程、预防问题发生，帮助企业实时监控运营数据和找出潜在的设备故障，使生产保持在最优级别运行，减少企业的成本并增加企业的利润。

目前，大多数的解决方法通常会将分析表达式解析成函数名，运算符和参数，然后将它们分别放入不同的操作栈中，再依次出栈判断应该调用哪一函数。但为了遥测数据的实时性，传感器每秒将会产生几十个数据，若每次都需对新的数据根据分析表达式进行计算，每秒都需解析、入栈、出栈、判断几十次，且需要执行的代码却是一样的，面对大量数据，这样操作很可能无法及时计算，达到快速对出现的问题做出反应的目的。也就是说，传统方法利用栈对此进行计算，这种方法每次都要入栈出栈，即使计算分析表达式的流程完全相同，每次对栈的操作也不可省略。换言之，程序无法直接保存分析表达式的计算顺序，只能通过栈间接保存。面对如此大量的计算需求，传统方法利用栈保存分析表达式的运算顺序会拖慢程序运行效率，降低了遥测数据的实时性，使得决策分析滞后

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种遥测数据分析表达式重复计算方法及系统，以解决在对复杂分析表达式计算时发生延时的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一方面，提供了一种遥测数据分析表达式重复计算方法。

该遥测数据分析表达式重复计算方法包括：

对遥测数据分析表达式进行词法分析，获得词法单元序列；

对所述词法单元序列进行分析，判断所述词法单元序列是否满足语法规则；

在判断结果为词法单元序列满足语法规则的情况下，根据遥测数据的分析表达式的块类型和词法单元序列，生成词法单元结构体，并根据词法单元结构体生成对应块类型的代码文件并编译；

根据生成的代码文件，动态更新遥测数据分析表达式计算过程程序。

可选的，所述词法单元序列包括：界符、保留字段、标识符、算术运算符、关系运算符。

可选的，所述语法规则包括：

当遥测数据分析表达式以数字开头时，在正数的情况下，第一个词法单元为数字，在负数的情况下，第一个词法单元为负号且第二个词法单元为数字；

当遥测数据分析表达式以函数开头时，第一个词法单元为标识符，第二个词法单元需为左括号，之后的单元序列以逗号为分隔符各部分可组成单独的分析表达式，并以右括号结尾；

当遥测数据分析表达式以括号开头时，第一个词法单元为左括号中间的元素序列，并以右括号结尾；

当遥测数据分析表达式是由多个表达式组成时，表达式整体的头部符合对应规则要求，并且头部之后的语法规范为任意多组操作符和表达式的组合，并以结束符为整个表达式的结尾。

可选的，所述遥测数据的分析表达式的块类型包括括号内的表达式块、函数表达式块和算术表达式块。

其中，根据遥测数据的分析表达式的块类型和词法单元序列，生成词法单元结构体，并根据词法单元结构体生成对应块类型的代码文件并编译包括：

根据块类型和词法单元的值，构成词法单元结构体；

并根据词法单元结构体，生成对应的块类型的计算过程代码；并将计算结果赋值给计算过程代码中的变量；形成计算代码；

将获得的计算代码以代码字符串的形式通过输出流写成代码文件并编译。

根据本发明的另一方面，提供了一种遥测数据分析表达式重复计算系统。

该遥测数据分析表达式重复计算系统，包括：

词法分析模块，用于对遥测数据分析表达式进行词法分析，获得词法单元序列；

规则判断模块，用于对所述词法单元序列进行分析，判断所述词法单元序列是否满足语法规则；

代码生成模块，用于在判断结果为词法单元序列满足语法规则的情况下，根据遥测数据的分析表达式的块类型和词法单元序列，生成词法单元结构体，并根据词法单元结构体生成对应块类型的代码文件并编译；

代码更新模块，用于根据生成的代码文件，动态更新遥测数据分析表达式计算过程程序。

可选的，所述语法规则包括：

其中，所述代码生成模块包括：词法单元结构体生成子模块、计算代码生成子模块以及代码文件生成子模块；词法单元结构体生成子模块，用于根据块类型和词法单元的值，构成词法单元结构体；计算代码生成子模块，用于根据词法单元结构体，生成对应的块类型的计算过程代码；并将计算结果赋值给计算过程代码中的变量；形成计算代码；代码文件生成子模块，用于将获得的计算代码以代码字符串的形式通过输出流写成代码文件并编译。

有益效果：本发明对于相同的工业遥测数据分析表达式只需解析一次，就可重复计算。省略了反复解析，出栈、入栈和判断过程，极大的节省了时间，提高了数据的实时性，有效满足面对大数据量分析表达式计算时效率的要求。此外，本发明将关键信息记录(块类型和词法单元的值)在新生成的代码文件当中，不必频繁的访问数据库，降低了数据库的访问压力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的一种遥测数据分析表达式重复计算方法的流程示意图；

图2是根据本发明实施例的一种遥测数据分析表达式重复计算系统的结构框图；

图3是根据本发明实施例的生成遥测数据分析表达式的代码文件的流程示意图；

图4是根据本发明实施例的词法单元结构体的类图；

图5是根据本发明实施例的计数器的类图；

图6是根据本发明实施例的函数表达式代码生成流程示意图；

图7是根据本发明实施例的算术表达式代码生成流程示意图；

图8是根据本发明实施例的动态更新遥测数据分析表达式计算过程程序的流程示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种遥测数据分析表达式重复计算方法及系统。

如图1所示，根据本发明实施例的一种遥测数据分析表达式重复计算方法，包括：

步骤S101，对遥测数据分析表达式进行词法分析，获得词法单元序列；

步骤S103，对所述词法单元序列进行分析，判断所述词法单元序列是否满足语法规则；

步骤S105，在判断结果为词法单元序列满足语法规则的情况下，根据遥测数据的分析表达式的块类型和词法单元序列，生成词法单元结构体，并根据词法单元结构体生成对应块类型的代码文件并编译；

步骤S107，根据生成的代码文件，动态更新遥测数据分析表达式计算过程程序。

对应的，如图2所示，根据本发明实施例的一种遥测数据分析表达式重复计算系统，包括：词法分析模块201，用于对遥测数据分析表达式进行词法分析，获得词法单元序列；规则判断模块203，用于对所述词法单元序列进行分析，判断所述词法单元序列是否满足语法规则；代码生成模块205，用于在判断结果为词法单元序列满足语法规则的情况下，根据遥测数据的分析表达式的块类型和词法单元序列，生成词法单元结构体，并根据词法单元结构体生成对应块类型的代码文件并编译；代码更新模块207，用于根据生成的代码文件，动态更新遥测数据分析表达式计算过程程序。

在具体应用时，所述词法单元序列包括：界符、保留字段、标识符、算术运算符、关系运算符。具体的，将用户编写的工业遥测数据分析表达式解析为程序可以识别的词法单元序列是实现计算过程可重复的第一阶段。通过正则表达式规则扫描表达式获取语法分析需要的词法单元，其中包括界符包括分割符、左括号、右括号、单引号、双引号；保留字段包括：逻辑与、逻辑非、逻辑或；标识符包括：方法名；算术运算符包括：加号、减号、乘号、除号；关系运算符包括：大于号、小于号、等于号。

而所述语法规则则包括如下形式：1)、当遥测数据分析表达式以数字开头时，在正数的情况下，第一个词法单元为数字，在负数的情况下，第一个词法单元为负号且第二个词法单元为数字；2)、当遥测数据分析表达式以函数开头时，第一个词法单元为标识符，第二个词法单元需为左括号，之后的单元序列以逗号为分隔符各部分可组成单独的分析表达式，并以右括号结尾；3)、当遥测数据分析表达式以括号开头时，第一个词法单元为左括号中间的元素序列，并以右括号结尾；4)、当遥测数据分析表达式是由多个表达式组成时，表达式整体的头部符合对应规则要求，并且头部之后的语法规范为任意多组操作符和表达式的组合，并以结束符为整个表达式的结尾。

而所述遥测数据的分析表达式的块类型包括括号内的表达式块、函数表达式块和算术表达式块三种，它们之间又可以任意嵌套，若各块为嵌套表达式，则可以继续分块，将继续分块获得的结果作为父表达式的参数使用，最终将所有代码字符串通过输出流写入指定的代码文件中。

在根据遥测数据的分析表达式的块类型和词法单元序列，生成词法单元结构体，并根据词法单元结构体生成对应块类型的代码文件并编译时，则可如图3所示，流程如下：

根据块类型和词法单元的值，构成词法单元结构体；并根据词法单元结构体，生成对应的块类型的计算过程代码；并将计算结果赋值给计算过程代码中的变量；形成计算代码；将获得的计算代码以代码字符串的形式通过输出流写成代码文件并编译。

对应的，所述代码生成模块805包括：词法单元结构体生成子模块(图中未视出)、计算代码生成子模块(图中未视出)以及代码文件生成子模块(图中未视出)；词法单元结构体生成子模块，用于根据块类型和词法单元的值，构成词法单元结构体；计算代码生成子模块，用于根据词法单元结构体，生成对应的块类型的计算过程代码；并将计算结果赋值给计算过程代码中的变量；形成计算代码；代码文件生成子模块，用于将获得的计算代码以代码字符串的形式通过输出流写成代码文件并编译。

实际应用时，词法单元结构体可如图4所示，根据词法单元的值和类型组成类图的词法单元结构体，然后依次放入栈中。使用带类别的词法单元序列更加便捷。而在代码生成过程中，可利用如图5所示的计数器帮助程序确认此次新生成的变量名；在整个分析表达式生成一个代码文件时，在整个代码文件中需要定义变量来保存整个计算过程的中间量，这些中间量会有很多，所以定义的变量也会有很多。为了保证变量名的唯一性，系统定义变量名为“var”+“编号”的格式。其中“var”为固定字符串，“编号”则由计数器保证在生成的代码中的唯一性。同时系统也会记录在代码中定义的变量的名字，最后生成联合计算返回最终结果的代码时则可以直接根据变量名生成代码。而上述计算结果则指在分析表达式中指定的函数调用的结果，或者是表达式中算术运算的结果，或者是表达式中指定的逻辑运算的结果。

在实用代码生成时，对于函数表达式代码生成来说，其流程可如图6所示，当分析表达式由嵌套函数组成时，优先生成最里层函数代码。对函数参数栈进行出栈操作，并将出栈后的函数参数放入主要参数栈stack_main，若出栈结构体类型为函数右括号，对主要参数栈stack_main进行出栈操作，将元素依次放入辅助参数栈stack_assist，直至出栈结构体类型为函数左括号，然后主要参数栈stack_main再次出栈则获得方法名。接着根据函数名和辅助参数栈stack_assist中的参数生成代码(代码包括利用方法名反射出方法名指定的函数)，将辅助参数栈stack_assist中的元素依次出栈组成函数参数集合，带参数调用函数获得结果，通过计数器确认此次获得的结果应该赋值给的变量名，将结果赋值给变量，计数器调用新增个数方法，根据变量名创建类型为变量的结构体，将结构体重新放入主要参数栈stack_main。

而对于算数表达式代码生成来说，其流程可如图7所示，对整个分析表达式中的算术表达式进行单独运算。利用计数器确定一个新的变量名来创建一个新的变量用来保存算术表达式的结果，将算术表达式的参数放入参数栈中，依次出栈并根据结构体类型转换参数类型，出栈后的元素组成的代码字符串代表了对算术表达式的计算过程，然后将计算得出的结果赋值给变量，将变量名和变量类型组成的结构体放入父栈中。

在代码文件生成后，动态更新遥测数据分析表达式计算过程程序时，其流程可如图8所示，生成分析表达式代码文件后可以通过编译反射将计算过程加载进主程序当中。为了提高效率，创建一个映射关系表用于保存分析表达式名称和指定计算过程程序的映射关系。当需使用指定分析表达式进行计算时，直接获取保存在双列集合中的计算过程程序进行运算。若分析表达式发生更改，则对此分析表达式进行重新编译反射，同时更新双列集合中的映射关系。通过此种方式，程序中调用函数逻辑无需改变就可以自动更新分析表达式的计算过程。

借助于上述技术方案，用户提交分析表达式字符串后，生成代码的系统对字符串进行词法解析，将字符串变为能被系统识别的单元序列，获得这些元素后，为了更加方便的进行语法分析或是代码生成(语法分析指判断分析表达式是否符合系统可以生成代码的语法要求)，系统将获得的元素进行分类，相同的类别进行语法分析或是生成代码的逻辑相同。然后依次将词法单元序列中的元素的值和其类型组合成的词法单元结构体放入栈中。之后系统进行语法分析或是生成代码只根据栈中的词法单元结构体。

获得了包含分析表达式信息的词法单元结构体栈后，根据栈中的元素决定生成什么样的代码，可能包含函数调用，算术运算或是逻辑运算，这些具体操作都会被系统写进代码文件中，直到将分析表达式完全解析就可获得一个代表用户提交的分析表达式的完整代码文件。代码文件中包含一个方法，方法最终会返回一个结果。分析表示式字符串转换为代码文件的工作至此完成。当工业监测系统需要使用分析表达式获得结果时，直接调用生成的代码文件中的方法即可获得分析表达式的结果，最终监测系统决定如何处理得到的结果。

由此可见，本发明对于相同的工业遥测数据分析表达式只需解析一次，就可重复计算。省略了反复解析，出栈、入栈和判断过程，极大的节省了时间，提高了数据的实时性，有效满足面对大数据量分析表达式计算时效率的要求。此外，本发明将关键信息记录(块类型和词法单元的值)在新生成的代码文件当中，不必频繁的访问数据库，降低了数据库的访问压力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种遥测数据分析表达式重复计算方法，其特征在于，包括：

对遥测数据分析表达式进行词法分析，获得词法单元序列；

2.根据权利要求1所述的遥测数据分析表达式重复计算方法，其特征在于，所述词法单元序列包括：界符、保留字段、标识符、算术运算符、关系运算符。

3.根据权利要求2所述的遥测数据分析表达式重复计算方法，其特征在于，所述语法规则包括：

4.根据权利要求3所述的遥测数据分析表达式重复计算方法，其特征在于，所述遥测数据的分析表达式的块类型包括括号内的表达式块、函数表达式块和算术表达式块。

5.根据权利要求4所述的遥测数据分析表达式重复计算方法，其特征在于，根据遥测数据的分析表达式的块类型和词法单元序列，生成词法单元结构体，并根据词法单元结构体生成对应块类型的代码文件并编译包括：

根据块类型和词法单元的值，构成词法单元结构体；

6.一种遥测数据分析表达式重复计算系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的遥测数据分析表达式重复计算系统，其特征在于，所述词法单元序列包括：界符、保留字段、标识符、算术运算符、关系运算符。

8.根据权利要求7所述的遥测数据分析表达式重复计算系统，其特征在于，所述语法规则包括：

9.根据权利要求8所述的遥测数据分析表达式重复计算系统，其特征在于，所述遥测数据的分析表达式的块类型包括括号内的表达式块、函数表达式块和算术表达式块。

10.根据权利要求9所述的遥测数据分析表达式重复计算系统，其特征在于，所述代码生成模块包括：词法单元结构体生成子模块、计算代码生成子模块以及代码文件生成子模块；其中，

词法单元结构体生成子模块，用于根据块类型和词法单元的值，构成词法单元结构体；

计算代码生成子模块，用于根据词法单元结构体，生成对应的块类型的计算过程代码；并将计算结果赋值给计算过程代码中的变量；形成计算代码；

代码文件生成子模块，用于将获得的计算代码以代码字符串的形式通过输出流写成代码文件并编译。