CN116506073B - 一种工业计算机平台数据快速传输方法及系统 - Google Patents

一种工业计算机平台数据快速传输方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及数据传输技术领域，具体涉及一种工业计算机平台数据快速传输方法及系统，获取数据序列，获得理想字符的最小间隔，根据理想字符的所有间隔数据中每种字符的频率以及所有种字符在霍夫曼编码表中的编码结果，获得理想字符对应的每种字符的优选度，进而获得理想字符的优化字符，根据霍夫曼编码表和所有种字符的优化字符，对数据序列进行编码，获得数据序列的压缩结果，对数据序列的压缩结果进行传输，据霍夫曼编码表和所有种字符的优化字符，对数据序列进行解码获得解码序列，对解码序列进行解压处理获得数据序列。本发明用短编码结果替换最短间隔内的长编码结果，减少数据量，提高工业数据的压缩传输效率。

Description

一种工业计算机平台数据快速传输方法及系统
技术领域
本发明涉及数据传输技术领域，具体涉及一种工业计算机平台数据快速传输方法及系统。
背景技术
工业计算机平台数据快速传输系统传输并存储大量工业数据，工业数据具有数据类型复杂多样的特点，为了减轻数据存储和传输的负担，提高工业计算机平台数据快速传输系统的功能和效率，需要先对工业计算机平台数据快速传输系统中的工业数据进行压缩后再传输存储。
考虑到工业数据具有数据类型复杂多样的特点，而霍夫曼编码相对于其他的编码方式，具有更快的解码速度，适合于大规模数据处理，不依赖于任何特定领域或数据类型，适用范围很广，可用于文本、图像、音频等各种类型数据的压缩，不需要大量的硬件和软件支持，具备易于实现的优势；因此，本发明考虑通过霍夫曼编码对工业计算机平台数据快速传输系统中的工业数据进行压缩。
因此，如何通过对霍夫曼编码进行改进，提高霍夫曼编码的压缩效率，进而提高工业计算机平台数据快速传输系统中的工业数据的压缩效率，是减轻数据存储和传输的负担并提高工业计算机平台数据快速传输系统的功能和效率的关键。
发明内容
本发明提供一种工业计算机平台数据快速传输方法及系统，以解决现有的问题。
本发明的一种工业计算机平台数据快速传输方法及系统采用如下技术方案：
本发明提供了一种工业计算机平台数据快速传输方法，该方法包括以下步骤：
根据每种类型的每条记录获得数据序列，将数据序列中相同的数据记为一种字符，给数据序列中的每个数据分配序号；
统计每种字符在数据序列中的频率，获得的霍夫曼编码表，将任意一种字符记为理想字符，获得理想字符的最小间隔：如果理想字符的最小间隔等于 1，则理想字符没有优化字符；如果理想字符的最小间隔大于1，则获得理想字符的优化字符，包括：计算理想字符对应的每种字符的优选度，获得优选度最大的字符，如果优选度最大的字符的优选度大于0，则将优选度最大的字符记为理想字符的优化字符，如果优选度最大的字符的优选度小于等于0，则理想字符没有优化字符；同理，获得所有种字符的优化字符；
根据霍夫曼编码表和所有种字符的优化字符，按照从左往右的顺序对数据序列进行编码，将获得的所有数据的编码结果按照顺序组成的序列记为数据序列的压缩结果；对数据序列的压缩结果进行传输；
根据霍夫曼编码表和所有种字符的优化字符，按照从左往右的顺序对数据序列的压缩结果进行解码，将获得的所有解码结果按照顺序组成的序列记为解码序列，对解码序列进行解压处理获得数据序列。
进一步地，所述获得理想字符的最小间隔，包括的具体步骤如下：
获得数据序列中等于理想字符的所有数据，记为理想数据，将所有理想数据的序号按照从小到大的顺序组成的序列记为理想字符的序号序列，获得序号序列的一阶差分序列，将一阶差分序列中的最小值记为理想字符的最小间隔。
进一步地，所述计算理想字符对应的每种字符的优选度，包括的具体步骤如下：
在数据序列中，将所有理想数据后面的J-1个数据记为理想字符的间隔数据，统计理想字符的所有间隔数据中每种字符的频率，记为每种字符的间隔频率；
理想字符对应的每种字符的优选度的计算公式为：
式中，表示理想字符对应的第i种字符的优选度，/>表示第i种字符的间隔频率，表示第i种字符的编码结果的长度，/>表示理想字符的编码结果的长度。
进一步地，所述按照从左往右的顺序对数据序列进行编码，包括的具体步骤如下：
K1，设置一个计数器Q，计数器的初始值为1；
K2，对于数据序列中的第Q个数据，首先判断第Q个数据是否已经被编码过：如果被编码过，则将计数器加1，执行K2；如果没有被编码过，则执行K3；
K3，根据霍夫曼编码表对第Q个数据进行编码，获得第Q个数据的编码结果；
K4，判断第Q个数据对应的字符是否有优化字符/>，如果没有，则将计数器加1，执行K2；如果有，判断在数据序列中，第Q个数据后面的/>个数据中是否存在等于优化字符/>的数据，其中，/>表示第Q个数据对应的字符的最小间隔：如果存在，根据霍夫曼编码表对等于优化字符/>的数据进行编码，即将字符/>的编码结果作为等于优化字符/>的数据的编码结果，获得等于优化字符/>的数据的编码结果，将计数器加1，执行K2；如果不存在，将计数器加1，执行K2；
K5，重复执行K2到K4，直至计数器Q=N+1即获得数据序列中所有数据的编码结果时停止，N表示数据序列的长度。
进一步地，所述对解码序列进行解压处理获得数据序列，包括的具体步骤如下：
按照从左往右的顺序解码序列进行解压处理，对于解码序列中的第S个解码结果，判断第S个解码结果对应的字符是否有优化字符/>：如果没有，则对第S+1个解码结果进行解压处理，如果有，则判断在解码序列中，第S个解码结果后面的/>个解码结果中是否存在等于字符/>的解码结果，其中，/>表示第S个解码结果对应的字符/>的最小间隔：如果存在，则将等于字符/>的解码结果转换为优化字符/>，如果不存在，则对第S+1个解码结果进行解压处理；所有解码结果的解压结果组成的序列为数据序列。
进一步地，所述给数据序列中的每个数据分配序号，包括的具体步骤如下：
在数据序列中，按照从左往右的顺序，所有数据的序号分别为1到N，其中，N表示数据序列的长度。
本发明另外还提供了一种工业计算机平台数据快速传输系统，包括数据采集模块、数据压缩传输模块和数据接收存储模块；数据采集模块用于获取包括生产经营数据、设备物联和外部数据的工业数据；数据压缩传输模块实现上述方法的步骤；数据接收存储模块用于对接收的工业数据进行存储。
本发明的技术方案的有益效果是：本发明将任意一种字符作为理想字符，结合理想字符在数据序列中的某个位置上出现后，在该位置后面的最短间隔内不会再次出现的分布特点，获得在理想字符的最短间隔内，理想字符的编码结果不会被再次使用的编码特点，考虑通过理想字符的编码结果去替换最短间隔内编码结果比理想字符的编码结果长的字符的编码结果，以此实现通过较短的编码结果来替换较长的编码结果，较少数据量，提高压缩效率；考虑到压缩结果的可解压性，在理想字符的最短间隔内，只能用理想字符的较短的编码结果去替代最短间隔内一种字符的编码结果，为了使压缩效率的提高程度最大化，本发明结合所有种字符在理想字符的最短间隔内的间隔频率以及每种字符在霍夫曼编码表中的编码结果的长度，获得每种字符相对与理想字符的优选度，将优选度最大的字符作为理想字符的优化字符，获得所有种字符的优化字符；根据霍夫曼编码表和所有种字符的优化字符，对数据序列进行编码，获得数据序列的压缩结果；提高了压缩效率，减少了数据序列的数据量，减轻数据存储和传输的负担并提高工业计算机平台数据快速传输系统的功能和效率。
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，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明的一种工业计算机平台数据快速传输方法的步骤流程图；
图2为本发明的一种工业计算机平台数据快速传输系统的系统框图。
具体实施方式
为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种工业计算机平台数据快速传输方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种工业计算机平台数据快速传输方法的具体方案。
请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种工业计算机平台数据快速传输方法的步骤流程图，该方法包括以下步骤：
S001，获取数据序列。
需要说明的是，工业计算机平台数据快速传输系统传输并存储大量工业数据，工业数据具有数据类型复杂多样的特点，为了减轻数据存储和传输的负担，提高工业计算机平台数据快速传输系统的功能和效率，需要先对工业计算机平台数据快速传输系统中的工业数据进行压缩后再传输存储。
具体的，工业数据包括生产经营数据、设备物联和外部数据，其中，生产经营数据包括来自于ERP、PLM系统的数据，以及CAD，CAE等企业内部的数据，是企业运行的必要数据；设备物联包括设备等其他通过物联网连接的元素所产生的数据；外部数据包括企业活动产生的其他数据、环保相关的数据、市场相关的数据等。将每种类型的每条记录中的若干个数据组成的序列记为数据序列。
按照从左往右的顺序，将数据序列中所有数据的序号分别记为1到N，其中，N表示数据序列的长度；数据序列中相同的数据记为一种字符，获得数据序列中的所有字符。
S002，获得理想字符的最小间隔，根据理想字符的所有间隔数据中每种字符的频率以及所有种字符在霍夫曼编码表中的编码结果，获得理想字符对应的每种字符的优选度，进而获得理想字符的优化字符。
需要说明的是，考虑到工业数据具有数据类型复杂多样的特点，而霍夫曼编码相对于其他的编码方式，具有更快的解码速度，适合于大规模数据处理，不依赖于任何特定领域或数据类型，适用范围很广，可用于文本、图像、音频等各种类型数据的压缩，不需要大量的硬件和软件支持，具备易于实现的优势；因此，本发明考虑通过霍夫曼编码对工业计算机平台数据快速传输系统中的工业数据进行压缩。因此，如何通过对霍夫曼编码进行改进，提高霍夫曼编码的压缩效率，进而提高工业计算机平台数据快速传输系统中的工业数据的压缩效率，是减轻数据存储和传输的负担并提高工业计算机平台数据快速传输系统的功能和效率的关键。
进一步需要说明的是，在霍夫曼编码表中，有些字符的编码结果的长度较短，对应的数据量小，则压缩效率高，而有些字符的编码结果的长度较长，对应的数据量大，则压缩效率低，为了提高压缩效率，考虑通过较短的编码结果来替换编码结果较长的字符的编码结果，具体为：对于编码结果较短的字符，其在数据序列中的分布具有一个规律，当字符在数据序列中的某个位置上出现后，在该位置后面的最短间隔内不会再次出现，因此，在最短间隔内，字符的编码结果不会被再次使用，因此，用字符的较短的编码结果去替代最短间隔内编码结果较长的字符的编码结果，以此实现通过较短的编码结果来替换编码结果较长的字符的编码结果，较少数据量，提高压缩效率。为了保证压缩结果的可解压性，在字符的最短间隔内，只能用字符的较短的编码结果去替代编码结果较长的一种字符的编码结果，如何选择编码结果较长的一种字符，使压缩效率的提高程度最大化，因此，本实施例结合所有种字符在字符的最短间隔内的频率，获得每种字符相对与该字符的优选度，将优选度最大的字符作为选择结果。
具体的，统计每种字符在数据序列中的频率，根据所有种字符的频率构建霍夫曼树，进而获得的霍夫曼编码表，霍夫曼编码表中包括所有种字符的编码结果。
进一步，将任意一种字符记为理想字符，获得数据序列中等于理想字符的所有数据，记为理想数据，将所有理想数据的序号按照从小到大的顺序组成的序列记为理想字符的序号序列，获得序号序列的一阶差分序列，将一阶差分序列中的最小值记为理想字符的最小间隔J。如果理想字符的最小间隔J等于 1，则理想字符没有优化字符；如果理想字符的最小间隔J大于1，则获得理想字符的优化字符，具体为：
（1）在数据序列中，将所有理想数据后面的J-1个数据记为理想字符的间隔数据，统计理想字符的所有间隔数据中每种字符的频率，记为每种字符的间隔频率，计算理想字符对应的每种字符的优选度，理想字符对应的每种字符的优选度的计算公式为：
式中，表示理想字符对应的第i种字符的优选度，/>表示第i种字符的间隔频率，表示第i种字符的编码结果的长度，/>表示理想字符的编码结果的长度。
（2）获得优选度最大的字符，如果优选度最大的字符的优选度大于0，则将优选度最大的字符记为理想字符的优化字符，如果优选度最大的字符的优选度小于等于0，则理想字符没有优化字符。
进一步，根据上述方法获得所有种字符的优化字符。
S003，根据霍夫曼编码表和所有种字符的优化字符，对数据序列进行编码，获得数据序列的压缩结果。
具体的，根据霍夫曼编码表和所有种字符的优化字符，按照从左往右的顺序对数据序列进行编码，获得数据序列的压缩结果，具体为：
K1，设置一个计数器Q，计数器的初始值为1；
K2，对于数据序列中的第Q个数据，首先判断第Q个数据是否已经被编码过：如果被编码过，则将计数器加1，执行K2；如果没有被编码过，则执行K3；
K3，根据霍夫曼编码表对第Q个数据进行编码，获得第Q个数据的编码结果；
K4，判断第Q个数据对应的字符是否有优化字符/>，如果没有，则将计数器加1，执行K2；如果有，判断在数据序列中，第Q个数据后面的/>个数据中是否存在等于优化字符/>的数据，其中，/>表示第Q个数据对应的字符的最小间隔：如果存在，根据霍夫曼编码表对等于优化字符/>的数据进行编码，即将字符/>的编码结果作为等于优化字符/>的数据的编码结果，获得等于优化字符/>的数据的编码结果，将计数器加1，执行K2；如果不存在，将计数器加1，执行K2；
K5，重复执行K2到K4，直至计数器Q=N+1即获得数据序列中所有数据的编码结果时停止，N表示数据序列的长度，将获得的所有数据的编码结果按照顺序组成的序列记为数据序列的压缩结果，对数据序列的压缩结果进行传输。
S004，根据霍夫曼编码表和所有种字符的优化字符，对数据序列进行解码获得解码序列，对解码序列进行解压处理获得数据序列。
具体的，根据霍夫曼编码表和所有种字符的优化字符，按照从左往右的顺序对数据序列的压缩结果进行解码，将获得的所有解码结果按照顺序组成的序列记为解码序列，对解码序列进行解压处理获得数据序列，具体为：
进一步，按照从左往右的顺序解码序列进行解压处理，对于解码序列中的第S个解码结果，判断第S个解码结果对应的字符是否有优化字符/>：如果没有，则对第S+1个解码结果进行解压处理，如果有，则判断在解码序列中，第S个解码结果后面的/>个解码结果中是否存在等于字符/>的解码结果，其中，/>表示第S个解码结果对应的字符/>的最小间隔：如果存在，则将等于字符/>的解码结果转换为优化字符/>，如果不存在，则对第S+1个解码结果进行解压处理。
请参阅图2，其示出了本发明一个实施例提供的一种工业计算机平台数据快速传输系统的系统框图，该系统包括数据采集模块、数据压缩传输模块和数据接收存储模块，具体为：
数据采集模块实现上述S001方法的步骤，获取包括生产经营数据、设备物联和外部数据的工业数据；
数据压缩传输模块实现上述S002到S004法的步骤，实现对工业数据的压缩传输；
数据接收存储模块用于对接收的工业数据进行存储。
本发明将任意一种字符作为理想字符，结合理想字符在数据序列中的某个位置上出现后，在该位置后面的最短间隔内不会再次出现的分布特点，获得在理想字符的最短间隔内，理想字符的编码结果不会被再次使用的编码特点，考虑通过理想字符的编码结果去替换最短间隔内编码结果比理想字符的编码结果长的字符的编码结果，以此实现通过较短的编码结果来替换较长的编码结果，较少数据量，提高压缩效率；考虑到压缩结果的可解压性，在理想字符的最短间隔内，只能用理想字符的较短的编码结果去替代最短间隔内一种字符的编码结果，为了使压缩效率的提高程度最大化，本发明结合所有种字符在理想字符的最短间隔内的间隔频率以及每种字符在霍夫曼编码表中的编码结果的长度，获得每种字符相对与理想字符的优选度，将优选度最大的字符作为理想字符的优化字符，获得所有种字符的优化字符；根据霍夫曼编码表和所有种字符的优化字符，对数据序列进行编码，获得数据序列的压缩结果；提高了压缩效率，减少了数据序列的数据量，减轻数据存储和传输的负担并提高工业计算机平台数据快速传输系统的功能和效率。
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 (7)

1.一种工业计算机平台数据快速传输方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
根据每种类型的每条记录获得数据序列，将数据序列中相同的数据记为一种字符，给数据序列中的每个数据分配序号；
统计每种字符在数据序列中的频率，获得的霍夫曼编码表，将任意一种字符记为理想字符，获得理想字符的最小间隔：如果理想字符的最小间隔等于 1，则理想字符没有优化字符；如果理想字符的最小间隔大于1，则获得理想字符的优化字符，包括：计算理想字符对应的每种字符的优选度，获得优选度最大的字符，如果优选度最大的字符的优选度大于0，则将优选度最大的字符记为理想字符的优化字符，如果优选度最大的字符的优选度小于等于0，则理想字符没有优化字符；同理，获得所有种字符的优化字符；
根据霍夫曼编码表和所有种字符的优化字符，按照从左往右的顺序对数据序列进行编码，将获得的所有数据的编码结果按照顺序组成的序列记为数据序列的压缩结果；对数据序列的压缩结果进行传输；
根据霍夫曼编码表和所有种字符的优化字符，按照从左往右的顺序对数据序列的压缩结果进行解码，将获得的所有解码结果按照顺序组成的序列记为解码序列，对解码序列进行解压处理获得数据序列。
2.根据权利要求1所述的一种工业计算机平台数据快速传输方法，其特征在于，所述获得理想字符的最小间隔，包括的具体步骤如下：
获得数据序列中等于理想字符的所有数据，记为理想数据，将所有理想数据的序号按照从小到大的顺序组成的序列记为理想字符的序号序列，获得序号序列的一阶差分序列，将一阶差分序列中的最小值记为理想字符的最小间隔。
3.根据权利要求1所述的一种工业计算机平台数据快速传输方法，其特征在于，所述计算理想字符对应的每种字符的优选度，包括的具体步骤如下：
在数据序列中，将所有理想数据后面的J-1个数据记为理想字符的间隔数据，统计理想字符的所有间隔数据中每种字符的频率，记为每种字符的间隔频率；
理想字符对应的每种字符的优选度的计算公式为：
式中，表示理想字符对应的第i种字符的优选度，/>表示第i种字符的间隔频率，/>表示第i种字符的编码结果的长度，/>表示理想字符的编码结果的长度。
4.根据权利要求1所述的一种工业计算机平台数据快速传输方法，其特征在于，所述按照从左往右的顺序对数据序列进行编码，包括的具体步骤如下：
K1，设置一个计数器Q，计数器的初始值为1；
K2，对于数据序列中的第Q个数据，首先判断第Q个数据是否已经被编码过：如果被编码过，则将计数器加1，执行K2；如果没有被编码过，则执行K3；
K3，根据霍夫曼编码表对第Q个数据进行编码，获得第Q个数据的编码结果；
K4，判断第Q个数据对应的字符是否有优化字符/>，如果没有，则将计数器加1，执行K2；如果有，判断在数据序列中，第Q个数据后面的/>个数据中是否存在等于优化字符/>的数据，其中，/>表示第Q个数据对应的字符的最小间隔：如果存在，根据霍夫曼编码表对等于优化字符/>的数据进行编码，即将字符/>的编码结果作为等于优化字符/>的数据的编码结果，获得等于优化字符/>的数据的编码结果，将计数器加1，执行K2；如果不存在，将计数器加1，执行K2；
K5，重复执行K2到K4，直至计数器Q=N+1即获得数据序列中所有数据的编码结果时停止，N表示数据序列的长度。
5.根据权利要求1所述的一种工业计算机平台数据快速传输方法，其特征在于，所述对解码序列进行解压处理获得数据序列，包括的具体步骤如下：
按照从左往右的顺序解码序列进行解压处理，对于解码序列中的第S个解码结果，判断第S个解码结果对应的字符是否有优化字符/>：如果没有，则对第S+1个解码结果进行解压处理，如果有，则判断在解码序列中，第S个解码结果后面的/>个解码结果中是否存在等于字符/>的解码结果，其中，/>表示第S个解码结果对应的字符/>的最小间隔：如果存在，则将等于字符/>的解码结果转换为优化字符/>，如果不存在，则对第S+1个解码结果进行解压处理；所有解码结果的解压结果组成的序列为数据序列。
6.根据权利要求1所述的一种工业计算机平台数据快速传输方法，其特征在于，所述给数据序列中的每个数据分配序号，包括的具体步骤如下：
在数据序列中，按照从左往右的顺序，所有数据的序号分别为1到N，其中，N表示数据序列的长度。
7.一种工业计算机平台数据快速传输系统，其特征在于，包括数据采集模块、数据压缩传输模块和数据接收存储模块；所述数据采集模块用于获取包括生产经营数据、设备物联和外部数据的工业数据；所述数据压缩传输模块实现如权利要求1到权利要求6的任意一项方法的步骤；所述数据接收存储模块用于对接收的工业数据进行存储。
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