CN117375630B - 一种针对带电作业预警系统的监控数据压缩方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及一种针对带电作业预警系统的监控数据压缩方法，该方法针对任一类传感器数据，获取带电作业预警系统的传感器时序数据；对传感器时序数据进行数据简化和数据转换，得到一维的二进制数据序列；获取目标尺寸的划分窗口对二进制数据序列进行数据分段得到的至少两个二进制数据子段；获取目标尺寸对应的二进制位数下编码转换路径最短所对应的目标二进制编码，获取所有二进制数据子段中的目标二进制数据子段，利用目标二进制数据子段转换为目标二进制编码的转换方式，得到转换后的二进制数据子段；使用游程编码对转换后的二进制数据子段进行编码压缩，对压缩后的数据进行存储，实现了高效压缩的目的。

Description

一种针对带电作业预警系统的监控数据压缩方法

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及一种针对带电作业预警系统的监控数据压缩方法。

背景技术

带电作业预警系统是一种用于监控带电设备和工作人员位置的系统，以减少电力事故的风险，这种系统通常包括传感器、定位设备、数据处理单元和预警机制。带电作业预警系统通常根据存储的监控数据（例如传感器数据和定位数据）进行数据分析，以根据分析结果改进系统性能，但是带电作业预警系统需要监控的数据较多，而传统的数据库可能无法满足带电作业预警系统对大规模数据存储和快速检索的需求，因此，高效的数据存储方法对于带电作业预警系统的性能优化至关重要。

由于监控数据有较强的时序性，在进行数据分析时通常需要分析时序数据中的某一段数据，而传统的熵编码方式不适用时序性较强的数据，熵编码在进行解码时需要从数据的头部开始解码，无法快速切精准的定位到目标数据段，导致在进行数据分析时难以达到快速分析的目的，因此，游程编码更适用于时序性较强的数据。但是监控数据的连续冗余程度较低，相邻数据间存在一定的差异性，直接利用游程编码对带电作业预警系统的监控数据进行编码压缩，导致难以达到有效的压缩效果。

因此，如何提高游程编码对带电作业预警系统的监控数据的编码压缩效果成为亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种针对带电作业预警系统的监控数据压缩方法，以解决如何提高游程编码对带电作业预警系统的监控数据的编码压缩效果的问题。

本发明实施例中提供了一种针对带电作业预警系统的监控数据压缩方法，所述监控数据压缩方法包括：

针对任一类传感器数据，获取带电作业预警系统的传感器时序数据；

对所述传感器时序数据进行数据简化，得到简化的传感器时序数据，将所述简化的传感器时序数据转换为一维的二进制数据序列；

利用预设尺寸范围内每个尺寸的划分窗口，对所述二进制数据序列进行数据分段，获取目标尺寸的划分窗口，获取所述目标尺寸的划分窗口对所述二进制数据序列进行数据分段得到的至少两个二进制数据子段；

根据所述目标尺寸对应的二进制位数和预设数量个二值编码方式之间的编码转换路径，获取所述二进制位数下编码转换路径最短所对应的目标二进制编码，获取所有二进制数据子段中的目标二进制数据子段，利用所述目标二进制数据子段转换为所述目标二进制编码的转换方式，对每个所述目标二进制数据子段进行编码转换，得到所有转换后的二进制数据子段；

使用游程编码对所有转换后的二进制数据子段进行编码压缩，得到压缩后的数据，对所述压缩后的数据进行存储。

进一步的，所述对所述传感器时序数据进行数据简化，得到简化的传感器时序数据，包括：

以传感器数据为横轴，以数据数量为纵轴，构建得到所述传感器时序数据的统计直方图，以所述统计直方图中的最大数据数量为宽度，构建预设长度的滑窗，利用所述滑窗从所述统计直方图的原点处按照预设滑动步长开始滑动，得到至少一个滑窗区域；

分别统计每个所述滑窗区域中所包含的传感器数据的总数量，将最大总数量对应的滑窗区域中所包含的每个传感器数据作为初始基准传感器数据；

获取所述统计直方图中的传感器数据均值、最大传感器数据和最小传感器数据，获取所述传感器数据均值分别与所述最大传感器数据、最小传感器数据之间对应的第一差值和第二差值，将所述第一差值和所述第二差值分别进行二进制转换，得到最大二进制位数；

根据所有初始基准传感器数据、所述最大传感器数据、所述最小传感器数据和所述最大二进制位数，获取基准传感器数据；

获取所述传感器时序数据中的每个传感器数据与所述基准传感器数据之间的差值，将所有差值组成简化的传感器时序数据。

进一步的，所述根据所有初始基准传感器数据、所述最大传感器数据、所述最小传感器数据和所述最大二进制位数，获取基准传感器数据，包括：

按照所有初始基准传感器数据从小到大的顺序，针对任一初始基准传感器数据，获取所述初始基准传感器数据与所述最大传感器数据之间的第三差值，获取所述初始基准传感器数据与所述最小传感器数据之间的第四差值；

对所述第三差值和所述第四差值分别进行二进制转换，得到二进制转换后的最大位数；获取所述最大位数和所述最大二进制位数之间的对比结果，根据所述对比结果，获取基准传感器数据。

进一步的，所述根据所述对比结果，获取基准传感器数据，包括：

若所述对比结果为所述最大位数大于所述最大二进制位数，则获取所述初始基准传感器数据的上一个初始基准传感器数据作为基准传感器数据；

若所述对比结果为所述最大位数小于或等于所述最大二进制位数，则获取所述初始基准传感器数据的下一个初始基准传感器数据，直至所述下一个初始基准传感器数据为所有初始基准传感器数据中数据量最大所对应的初始基准传感器数据，并将所述数据量最大所对应的初始基准传感器数据作为基准传感器数据。

进一步的，所述将所述简化的传感器时序数据转换为一维的二进制数据序列，包括：

针对所述简化的传感器时序数据中的任一数据，将所述数据转换为所述最大二进制位数的初始二进制数据，根据所述数据的正负性，在所述初始二进制数据的首位前添加一个标识位，得到所述数据对应的二进制数据；

将所述简化的传感器时序数据中的每个数据的二进制数据，组成一维的二进制数据序列。

进一步的，所述利用预设尺寸范围内每个尺寸的划分窗口，对所述二进制数据序列进行数据分段，获取目标尺寸的划分窗口，包括：

针对所述预设尺寸范围内的任一尺寸的划分窗口，通过所述尺寸的划分窗口将所述二进制数据序列划分为m个数据段，m>1，获取所述m个数据段中每类数据段的出现频率，根据所有出现频率计算出现频率的方差；

获取所述尺寸与所述预设尺寸范围内的最大尺寸之间的尺寸差值，对所述尺寸差值进行负映射，得到对应的负映射结果，将所述负映射结果和所述出现频率的方差之间的乘积作为所述尺寸的划分窗口的优选程度；

根据所述预设尺寸范围内每个尺寸的划分窗口的优选程度，将最大优选程度所对应尺寸的划分窗口作为目标尺寸的划分窗口。

进一步的，所述根据所述目标尺寸对应的二进制位数和预设数量个二值编码方式之间的编码转换路径，获取所述二进制位数下编码转换路径最短所对应的目标二进制编码，包括：

根据所述目标尺寸对应的二进制位数，将所述二进制位数下的所有编码按照编码的首位取值划分为正极部分和负极部分；

利用所述预设数量个二值编码方式，获取将所述正极部分中的每个编码转换为完全冗余编码的编码转换路径，对比所有编码转换路径，获取所述正极部分中编码转换路径最短所对应的编码作为第一目标二进制编码；

利用所述预设数量个二值编码方式，获取将所述负极部分中的每个编码转换为完全冗余编码的编码转换路径，对比所有编码转换路径，获取所述负极部分中编码转换路径最短所对应的编码作为第二目标二进制编码。

进一步的，所述预设数量个二值编码方式包括自然二进制编码、折叠二进制编码和雷格码。

进一步的，所述获取所有二进制数据子段中的目标二进制数据子段，包括：

按照首位取值将所述所有二进制数据子段划分为目标正极部分和目标负极部分；

获取所述目标正极部分中数量最多的二进制数据子段作为第一目标二进制数据子段，获取所述目标负极部分中数量最多的二进制数据子段作为第二目标二进制数据子段。

进一步的，所述利用所述目标二进制数据子段转换为所述目标二进制编码的转换方式，对每个所述目标二进制数据子段进行编码转换，得到所有转换后的二进制数据子段，包括：

获取第一目标二进制数据子段转换为第一目标二进制编码的第一编码转换方式，利用所述第一编码转换方式分别对每个所述第一目标二进制数据子段进行编码转换，得到转换后的第一目标二进制数据子段；

获取第二目标二进制数据子段转换为第二目标二进制编码的第二编码转换方式，利用所述第二编码转换方式分别对每个所述第二目标二进制数据子段进行编码转换，得到转换后的第二目标二进制数据子段；

将所有转换后的第一目标二进制数据子段、所有转换后的第二目标二进制数据子段和非目标二进制数据子段组成所有转换后的二进制数据子段，其中，所述非目标二进制数据子段和所述目标二进制数据子段组成所有二进制数据子段。

本发明实施例至少具有如下有益效果：

本发明针对带电作业预警系统的任一类传感器数据，通过获取的传感器时序数据进行数值简化，使得简化的传感器时序数据中的每个元素值均较小，能够减少后续编码存储时所占用的存储空间，然后，将简化的传感器时序数据进行二进制转换，得到一个一维的二进制数据序列，通过对二进制数据序列进行自适应数据分段处理，得到若干个二进制数据子段，使得二进制数据子段中单一相同类型的二进制数据子段的数量尽可能多，且子段的长度尽可能长，进而通过二值编码方式的编码转换路径，将所有二进制数据子段中出现频率最大的数据子段转换成编码转换路径最短所对应类型的二进制编码，能够花费最小的计算量使所有二进制数据子段的冗余程度尽可能大，从而使用游程编码对转换后的所有二进制数据子段进行编码压缩，得到压缩后的数据，并对压缩后的数据进行存储，实现了高效压缩的目的。

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和优点，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的介绍，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它附图。

图1为本发明实施例提供的一种针对带电作业预警系统的监控数据压缩方法的步骤流程图；

图2为本发明实施例提供的一种四位数的二进制编码的负极部分所对应的编码转换路径的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种二进制编码之间的运算方式的示意图。

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针对带电作业预警系统的监控数据压缩方法，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针对带电作业预警系统的监控数据压缩方法的具体方案。

请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种针对带电作业预警系统的监控数据压缩方法的步骤流程图，所述监控数据压缩方法包括以下步骤：

步骤S101，针对任一类传感器数据，获取带电作业预警系统的传感器时序数据。

具体的，在带电作业预警系统中，传感器数据是通过各种传感器获取的有关电力设备状态和工作环境的信息，且这些传感器数据对于实时监测电力设备的健康状况以及预测潜在的危险情况至关重要。一些常见的传感器类型以及采集对应传感器数据的方法如下：

电流传感器，用于测量电流的强度，以根据电流检测电力设备是否正常运行。其中，利用电流传感器采集电流数据的方法为：将电流传感器安装在电力线路上，根据预设的采样频率对电力线路上的电流进行实时采集，当电流传感器检测到电流突然升高时，说明可能存在过载或其他问题。

电压传感器，用于测量电力设备的电压，以根据电压判断设备的电气状态。其中，利用电压传感器采集电压数据的方法为：将电压传感器安装在电力设备上，根据预设的采样频率对电力设备上的电压进行实时采集，当电压传感器检测到电压异常波动时，说明电力设备存在故障或不稳定的电源，因此，可以通过监测电压的变化来检测电力设备的工作状态。

温度传感器，用于测量环境中的湿度水平，以根据采集的湿度判断电力设备是否在潮湿的环境下运行。将湿度传感器安装在电力设备周围，通过预设的采样频率采集湿度数据，进而监测湿度的变化来检测潮湿的环境，以提醒工作人员电力设备可能受潮，需要采取防护措施。

烟雾/气体传感器，用于监测电力设备周围空气中的烟雾或有害气体的浓度，将烟雾/气体传感器安装在电力设备周围或特定的检测点上，通过预设的采样频率采集气体浓度，根据气体浓度监测空气质量来提前发现潜在的危险，比如：烟雾传感器可以在电力设备冒烟时发出警报，预防火灾事故。

通过设置的传感器采集实时采集的传感器数据传输到带电作业预警系统的数据处理单元，带电作业预警系统根据数据处理的结果生成相对应的预警，以实时监测和防范潜在的电力事故，提高工作人员的安全性。

因此，本发明实施例针对任一类传感器数据，根据该类传感器数据对应的传感器，通过预设的采样频率获取带电作业预警系统的传感器时序数据，例如，电压时序数据、电流时序数据等。

步骤S102，对传感器时序数据进行数据简化，得到简化的传感器时序数据，将简化的传感器时序数据转换为一维的二进制数据序列。

具体的，传感器数据的数据值较大，在进行编码存储时会占用较大的存储空间，因此，本发明实施例通过数据简化将传感器时序数据中的每个数据值均较小，以便于编码存储，则对传感器时序数据进行数据简化，得到简化的传感器时序数据的方法包括：

（1）以传感器数据为横轴，以数据数量为纵轴，构建得到所述传感器时序数据的统计直方图，以所述统计直方图中的最大数据数量为宽度，构建预设长度的滑窗，利用所述滑窗从所述统计直方图的原点处按照预设滑动步长开始滑动，得到至少一个滑窗区域。

具体的，本发明实施例以电压数据为例，则传感器时序数据也即为电压时序数据，统计电压时序数据中每个电压的电压数量，进而以电压为横轴、电压数量为纵轴，构建电压时序数据的统计直方图，其中，统计直方图中最大电压数量记为。

构建大小的滑窗，其中c为预设长度，本发明实施例中c取经验值10，实施者可根据不同情况自行设置。滑窗从统计直方图的原点处开始滑动，且滑动步长为1个单位的电压，进而能够得到统计直方图的多个滑窗区域。

（2）分别统计每个所述滑窗区域中所包含的传感器数据的总数量，将最大总数量对应的滑窗区域中所包含的每个传感器数据作为初始基准传感器数据。

针对任一滑窗区域，根据该滑窗区域中所包含的电压以及每个电压的电压数量，统计该滑窗区域中的电压总数量，记为d，同理，获取每个滑窗区域中的电压总数量，以得到电压总数量最大所对应的滑窗区域作为目标滑窗区域，进而将目标滑窗区域中所包含的每个电压作为初始基准电压值。

（3）获取所述统计直方图中的传感器数据均值、最大传感器数据和最小传感器数据，获取所述传感器数据均值分别与所述最大传感器数据、最小传感器数据之间对应的第一差值和第二差值，将所述第一差值和所述第二差值分别进行二进制转换，得到最大二进制位数。

根据统计直方图中的电压和每个电压的电压数量，获取电压均值、最大电压值和最小电压值。分别计算电压均值与最大电压值之间的第一差值/>，以及电压均值与最小电压值之间的第二差值/>，将第一差值和第二差值分别转换成二进制数，对比转换后的每个二进制数的位数，获取最大的位数作为最大二进制位数z。

（4）根据所有初始基准传感器数据、所述最大传感器数据、所述最小传感器数据和所述最大二进制位数，获取基准传感器数据。

具体的，为了便于解压缩，即可随意从数据中的某一段开始解压获取原始数据，在进行编码转换时需要采用定长编码，故z值的大小决定了二进制编码串的长度，二进制编码串的长度越长，所占用的空间越大。由于初始基准传感器数据的数量很多，若将基准传感器数据更靠近初始基准传感器数据时，可令大量的传感器数据差值在编码转换后冗余程度较大，其中传感器数据差值的获取方法为任意一个传感器数据与基准传感器数据的差值。则获取基准传感器数据的方法如下：

按照所有初始基准传感器数据从小到大的顺序，针对任一初始基准传感器数据，获取所述初始基准传感器数据与所述最大传感器数据之间的第三差值，获取所述初始基准传感器数据与所述最小传感器数据之间的第四差值；

对所述第三差值和所述第四差值分别进行二进制转换，得到二进制转换后的最大位数；获取所述最大位数和所述最大二进制位数之间的对比结果，根据所述对比结果，获取基准传感器数据。

若所述对比结果为所述最大位数大于所述最大二进制位数，则获取所述初始基准传感器数据的上一个初始基准传感器数据作为基准传感器数据；

若所述对比结果为所述最大位数小于或等于所述最大二进制位数，则获取所述初始基准传感器数据的下一个初始基准传感器数据，直至所述下一个初始基准传感器数据为所有初始基准传感器数据中数据量最大所对应的初始基准传感器数据，并将所述数据量最大所对应的初始基准传感器数据作为基准传感器数据。

举例说明，针对于电压数据，将所有的初始基准电压值按照从小到大的顺序依次遍历，则针对任一初始基准电压值，分别计算初始基准电压值/>与最大电压值之间的第三差值/>，以及初始基准电压值/>与最小电压值之间的第四差值/>，将第三差值和第四差值/>分别转换成二进制数，对比转换后的每个二进制数的位数，获取最大的位数/>，若最大的位数/>小于或等于最大二进制位数z，则获取初始基准电压值/>的下一个初始基准电压值/>，直至下一个初始基准电压值/>为所有初始基准电压值中数据量最大所对应的初始基准电压值，停止对初始基准电压值的遍历，并将数据量最大所对应的初始基准电压值作为基准电压值；若最大的位数/>大于最大二进制位数z，则立即停止遍历，获取初始基准电压值/>的上一个初始基准电压值/>作为基准电压值。

（5）获取所述传感器时序数据中的每个传感器数据与所述基准传感器数据之间的差值，将所有差值组成简化的传感器时序数据。

具体的，在得到传感器时序数据的基准传感器数据之后，根据传感器时序数据中的每个传感器数据与基准传感器数据之间的差值，并将所有的差值组成简化的传感器时序数据。

进一步的，在得到简化的传感器时序数据之后，将简化的传感器时序数据转换为一维的二进制数据序列，具体转换方法为：

（1）针对所述简化的传感器时序数据中的任一数据，将所述数据转换为所述最大二进制位数的初始二进制数据，根据所述数据的正负性，在所述初始二进制数据的首位前添加一个标识位，得到所述数据对应的二进制数据。

具体的，由简化的传感器时序数据中的每个数据是传感器数据与基准传感器数据之间的差值，且差值存在正负性，因此，增添一位标识位，故简化的传感器时序数据中的每个数据转换为二进制数据的位数为z+1，其中二进制数据的第一位为标识位，0代表负值，1代表正值。

（2）将所述简化的传感器时序数据中的每个数据的二进制数据，组成一维的二进制数据序列。

具体的，依次将简化的传感器时序数据中的每个数据转换位对应的二进制数据，对应组成一个一维的二进制数据序列。

步骤S103，利用预设尺寸范围内每个尺寸的划分窗口，对二进制数据序列进行数据分段，获取目标尺寸的划分窗口，获取目标尺寸的划分窗口对二进制数据序列进行数据分段得到的至少两个二进制数据子段。

具体的，将一维的二进制数据序列进行自适应分段处理，令每个数据子段中单一相同类型的二进制数据子段的数量尽可能多，且二进制数据子段的长度尽可能长，从而令更多不规则的二进制数据子段通过转换运算后达到最大冗余，实现高效压缩，则本发明实施例中对二进制数据序列进行自适应分段处理，得到多个二进制数据子段的方法如下：

（1）针对所述预设尺寸范围内的任一尺寸的划分窗口，通过所述尺寸的划分窗口将所述二进制数据序列划分为m个数据段，m>1，获取所述m个数据段中每类数据段的出现频率，根据所有出现频率计算出现频率的方差。

具体的，建立尺寸为的划分窗口，n的取值与二进制编码的位数相等，n的预设取值范围为/>，经验最大值可根据实施者的具体需求进行选择，经验最大值越大，二进制编码的长度越长，例如：4位二进制编码的种类有16种，5位二进制编码的种类有32种。因此，本发明实施例以n=4所对应的划分窗口为例，利用尺寸为/>的划分窗口，将二进制数据序列划分为m个数据段，m>1，由于4位二进制编码的种类有16种，因此，获取每类数据段的出现频率，其中，出现频率的计算公式为/>，/>表示第h类数据段的出现频率，表示第h类数据段的数量，根据所有类数据段的出现频率计算出现频率的方差/>，H表示数据段的种类数量，/>表示出现频率的均值。

（2）获取所述尺寸与所述预设尺寸范围内的最大尺寸之间的尺寸差值，对所述尺寸差值进行负映射，得到对应的负映射结果，将所述负映射结果和所述出现频率的方差之间的乘积作为所述尺寸的划分窗口的优选程度。

具体的，获取n=4的尺寸与预设尺寸范围内的最大尺寸N=8之间的尺寸差值，则根据尺寸差值和出现频率的方差，获取尺寸n=4的划分窗口的优选程度，其中优选程度的计算表达式为：

其中，表示尺寸为n的划分窗口的优选程度，N表示预设尺寸范围内的最大尺寸，表示以自然常数e为底数的指数函数。

需要说明的是，划分窗口越大，对应划分得到的数据段的类型分布越不均匀，数据段的类型分布越不均匀，说明每个数据段的类型的出现频率很大或很小，从而对出现频率很大的数据段进行编码转换时，可以达到更好的冗余效果，因此，n的值与尺寸为n的划分窗口的优选程度之间呈反比例关系，出现频率的方差/>与尺寸为n的划分窗口的优选程度/>之间呈正比例关系。

（3）根据所述预设尺寸范围内每个尺寸的划分窗口的优选程度，将最大优选程度所对应尺寸的划分窗口作为目标尺寸的划分窗口。

具体的，利用上述步骤（1）和（2）的方法获取预设尺寸范围内每个尺寸的划分窗口的优选程度，将最大优选程度所对应尺寸的划分窗口作为目标尺寸的划分窗口。

至此，根据确认的目标尺寸的划分窗口，对二进制数据序列进行数据分段，得到至少两个二进制数据子段，进而能够获取目标尺寸的划分窗口对二进制数据序列进行数据分段得到的至少两个二进制数据子段。

步骤S104，根据目标尺寸对应的二进制位数和预设数量个二值编码方式之间的编码转换路径，获取二进制位数下编码转换路径最短所对应的目标二进制编码，获取所有二进制数据子段中的目标二进制数据子段，利用目标二进制数据子段转换为目标二进制编码的转换方式，对每个目标二进制数据子段进行编码转换，得到所有转换后的二进制数据子段。

具体的，二进制编码中仅仅存在0、1两个值，可以通过编码转换可以尽可能的将无规则的乱码转换成有规律的编码。其中，0、1二值所涉及的编码有自然二进制编码、折叠二进制编码和格雷码，其中，自然二进制编码可以和折叠二进制编码、格雷码进行相互转换，具体转换方法为现有技术，此处不再赘述。因此，通过自然二进制编码、折叠二进制编码和格雷码之间的编码转换，将二进制数据子段转换成为冗余程度大的二进制数据子段。

首先，根据目标尺寸对应的二进制位数和预设数量个二值编码方式之间的编码转换路径，获取二进制位数下编码转换路径最短所对应的目标二进制编码，则获取目标二进制编码的方法包括：

根据所述目标尺寸对应的二进制位数，将所述二进制位数下的所有编码按照编码的首位取值划分为正极部分和负极部分；

利用所述预设数量个二值编码方式，获取将所述正极部分中的每个编码转换为完全冗余编码的编码转换路径，对比所有编码转换路径，获取所述正极部分中编码转换路径最短所对应的编码作为第一目标二进制编码；

利用所述预设数量个二值编码方式，获取将所述负极部分中的每个编码转换为完全冗余编码的编码转换路径，对比所有编码转换路径，获取所述负极部分中编码转换路径最短所对应的编码作为第二目标二进制编码。

本发明实施例中，将目标尺寸对应的二进制位数下的所有编码按照编码的首位取值划分为正极部分和负极部分，首位为0的属于负极部分，首位为1的属于正极部分，例如：4位数的二进制编码包括16个二进制编码，其中，负极部分的二进制编码包括0000、0001、0011、0100、0010、0110、0101、0111，正极部分的二进制编码包括1000、1001、1010、1011、1100、1101、1110、1111。进而参见图2，其为本发明实施例所提供的一种四位数的二进制编码的负极部分所对应的编码转换路径的示意图，图2中负极部分的二进制编码包括0000、0001、0011、0100、0010、0110、0101、0111，通过自然二进制编码转折叠二进制编码的方式a以及自然二进制编码转格雷码的方式b，将每个二进制编码均转换为了完全冗余的二进制编码0000，根据每个二进制编码的编码转换路径可知二进制编码0111转换为0000的编码转换路径最短，因此，将二进制编码0111作为第二目标二进制编码。同理，通过自然二进制编码转折叠二进制编码的方式a以及自然二进制编码转格雷码的方式b，获取正极部分中的每个二进制编码转换为完全冗余编码1111的编码转换路径，进而得到正极部分中编码转换路径最短所对应的二进制编码作为第一目标二进制编码。

由于步骤S103获取了由目标尺寸的划分窗口对二进制数据序列进行数据分段得到的至少两个二进制数据子段，且每个二进制数据子段的长度与目标尺寸的n相等，因此，获取所有二进制数据子段中出现次数最多的目标二进制数据子段，以通过预设的预算法则，将分布频率最大的二进制数据子段转换成编码转换路径最短的二进制编码，花费最小的计算量令目标二进制数据子段的冗余程度尽可能大，从而实现高效压缩的目的。

优选的，所述获取所有二进制数据子段中的目标二进制数据子段，包括：

按照首位取值将所述所有二进制数据子段划分为目标正极部分和目标负极部分；

获取所述目标正极部分中数量最多的二进制数据子段作为第一目标二进制数据子段，获取所述目标负极部分中数量最多的二进制数据子段作为第二目标二进制数据子段。

进一步的，利用目标二进制数据子段转换为目标二进制编码的转换方式，对每个目标二进制数据子段进行编码转换，得到所有转换后的二进制数据子段，包括：

获取第一目标二进制数据子段转换为第一目标二进制编码的第一编码转换方式，利用所述第一编码转换方式分别对每个所述第一目标二进制数据子段进行编码转换，得到转换后的第一目标二进制数据子段；

获取第二目标二进制数据子段转换为第二目标二进制编码的第二编码转换方式，利用所述第二编码转换方式分别对每个所述第二目标二进制数据子段进行编码转换，得到转换后的第二目标二进制数据子段；

将所有转换后的第一目标二进制数据子段、所有转换后的第二目标二进制数据子段和非目标二进制数据子段组成所有转换后的二进制数据子段，其中，所述非目标二进制数据子段和所述目标二进制数据子段组成所有二进制数据子段。

参照图3，其为本发明实施例所提供的一种二进制编码之间的运算方式的示意图，具体的，本发明实施例中的运算方式为二进制数据的同或、异或、加法、减法，这4种运算方式，其中，图3中每个运算方式对应的表格中加粗的数字为运算基元。首先根据这4种运算方式，确定第一目标二进制数据子段转换为第一目标二进制编码的第一编码转换方式，也即是第一目标二进制数据子段转换为第一目标二进制编码所需要的这4种运算方式种的具体运算方式及每个运算方式的顺序。进而根据第一编码转换方式，分别对每个所述第一目标二进制数据子段进行编码转换，得到转换后的第一目标二进制数据子段，也即是将每个第一目标二进制数据子段都转换为第一目标二进制编码。

同理，根据这4种运算方式，确定第二目标二进制数据子段转换为第二目标二进制编码的第二编码转换方式，利用第二编码转换方式分别对每个第二目标二进制数据子段进行编码转换，得到转换后的第二目标二进制数据子段。

举例说明，假设目标二进制数据子段为0110，对应编码转换路径最短所对应的目标二进制编码为0111，则需要将0110转换为0111，因此，采用二进制数据的同或、异或、加法、减法，获取0110转换为0111的过程中所使用的运算基元、运算方式及运算方式的顺序，并记录这些运算基元、运算方式及运算方式的顺序为编码转换方式，进而利用该编码转换方式，将所有的0110转换为0111。

至此，将所有目标二进制数据子段都转换为了冗余程度最大的二进制数据子段，进而完成了对所有二进制数据子段进行转换的目的，从而得到了所有转换后的二进制数据子段，其中，所有转换后的二进制数据子段包括所有转换后的第一目标二进制数据子段、所有转换后的第二目标二进制数据子段和非目标二进制数据子段，非目标二进制数据子段和所述目标二进制数据子段组成所有二进制数据子段。

步骤S105，使用游程编码对所有转换后的二进制数据子段进行编码压缩，得到压缩后的数据，对压缩后的数据进行存储。

具体的，对所有二进制数据子段进行编码转换后，转换后的二进制数据子段中存在大量连续的0或1，因此，采用游程编码对所有转换后的二进制数据子段进行编码压缩，得到压缩后的数据，此时获取到的压缩数据不仅压缩效果好，同时还有一定的私密性，值得说明的是，若无法获取对应的运算基元与运算法则（编码转换方式），则无法还原得到原始数据，故，在对压缩后的数据进行存储时，同时还需要额外的存储空间存储基准传感器数据、二进制数据子段的长度、运算基元、运算法则和编码转换路径。

若想要获取某个时段的目标传感器数据，则使用游程编码对存储的压缩数据进行解码，解码完成后，通过获取目标传感器数据在二进制编码中的位置，对相对应位置处的二进制编码数据进行还原操作，还原操作为上述步骤S102-S104操作的逆操作，由此得到原始的目标传感器数据。

需要说明的是，由于解码不属于本发明实施例的要保护的发明范围，因此，此处对如何根据存储的压缩数据获取原始数据的详细过程进行说明。且游程编码的编码压缩和解码都属于现有技术，本发明实施例中也不再赘述。

综上所述，本发明实施例针对任一类传感器数据，获取带电作业预警系统的传感器时序数据；对传感器时序数据进行数据简化，得到简化的传感器时序数据，将简化的传感器时序数据转换为一维的二进制数据序列；利用预设尺寸范围内每个尺寸的划分窗口，对二进制数据序列进行数据分段，获取目标尺寸的划分窗口，获取目标尺寸的划分窗口对二进制数据序列进行数据分段得到的至少两个二进制数据子段；根据目标尺寸对应的二进制位数和预设数量个二值编码方式之间的编码转换路径，获取二进制位数下编码转换路径最短所对应的目标二进制编码，获取所有二进制数据子段中的目标二进制数据子段，利用目标二进制数据子段转换为目标二进制编码的转换方式，对每个目标二进制数据子段进行编码转换，得到所有转换后的二进制数据子段；使用游程编码对所有转换后的二进制数据子段进行编码压缩，得到压缩后的数据，对压缩后的数据进行存储。其中，针对带电作业预警系统的任一类传感器数据，通过获取的传感器时序数据进行数值简化，使得简化的传感器时序数据中的每个元素值均较小，能够减少后续编码存储时所占用的存储空间，然后，将简化的传感器时序数据进行二进制转换，得到一个一维的二进制数据序列，通过对二进制数据序列进行自适应数据分段处理，得到若干个二进制数据子段，使得二进制数据子段中单一相同类型的二进制数据子段的数量尽可能多，且子段的长度尽可能长，进而通过二值编码方式的编码转换路径，将所有二进制数据子段中出现频率最大的数据子段转换成编码转换路径最短所对应类型的二进制编码，能够花费最小的计算量使所有二进制数据子段的冗余程度尽可能大，从而使用游程编码对转换后的所有二进制数据子段进行编码压缩，得到压缩后的数据，并对压缩后的数据进行存储，实现了高效压缩的目的。

需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内，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 (6)

1.一种针对带电作业预警系统的监控数据压缩方法，其特征在于，所述监控数据压缩方法包括：

针对任一类传感器数据，获取带电作业预警系统的传感器时序数据；

对所述传感器时序数据进行数据简化，得到简化的传感器时序数据，将所述简化的传感器时序数据转换为一维的二进制数据序列；

利用预设尺寸范围内每个尺寸的划分窗口，对所述二进制数据序列进行数据分段，获取目标尺寸的划分窗口，获取所述目标尺寸的划分窗口对所述二进制数据序列进行数据分段得到的至少两个二进制数据子段；

根据所述目标尺寸对应的二进制位数和预设数量个二值编码方式之间的编码转换路径，获取所述二进制位数下编码转换路径最短所对应的目标二进制编码，获取所有二进制数据子段中的目标二进制数据子段，利用所述目标二进制数据子段转换为所述目标二进制编码的转换方式，对每个所述目标二进制数据子段进行编码转换，得到所有转换后的二进制数据子段；

使用游程编码对所有转换后的二进制数据子段进行编码压缩，得到压缩后的数据，对所述压缩后的数据进行存储；

所述对所述传感器时序数据进行数据简化，得到简化的传感器时序数据，包括：

以传感器数据为横轴，以数据数量为纵轴，构建得到所述传感器时序数据的统计直方图，以所述统计直方图中的最大数据数量为宽度，构建预设长度的滑窗，利用所述滑窗从所述统计直方图的原点处按照预设滑动步长开始滑动，得到至少一个滑窗区域；

分别统计每个所述滑窗区域中所包含的传感器数据的总数量，将最大总数量对应的滑窗区域中所包含的每个传感器数据作为初始基准传感器数据；

获取所述统计直方图中的传感器数据均值、最大传感器数据和最小传感器数据，获取所述传感器数据均值分别与所述最大传感器数据、最小传感器数据之间对应的第一差值和第二差值，将所述第一差值和所述第二差值分别进行二进制转换，得到最大二进制位数；

根据所有初始基准传感器数据、所述最大传感器数据、所述最小传感器数据和所述最大二进制位数，获取基准传感器数据；

获取所述传感器时序数据中的每个传感器数据与所述基准传感器数据之间的差值，将所有差值组成简化的传感器时序数据；

所述根据所有初始基准传感器数据、所述最大传感器数据、所述最小传感器数据和所述最大二进制位数，获取基准传感器数据，包括：

按照所有初始基准传感器数据从小到大的顺序，针对任一初始基准传感器数据，获取所述初始基准传感器数据与所述最大传感器数据之间的第三差值，获取所述初始基准传感器数据与所述最小传感器数据之间的第四差值；

对所述第三差值和所述第四差值分别进行二进制转换，得到二进制转换后的最大位数；获取所述最大位数和所述最大二进制位数之间的对比结果，根据所述对比结果，获取基准传感器数据；

所述根据所述对比结果，获取基准传感器数据，包括：

若所述对比结果为所述最大位数大于所述最大二进制位数，则获取所述初始基准传感器数据的上一个初始基准传感器数据作为基准传感器数据；

若所述对比结果为所述最大位数小于或等于所述最大二进制位数，则获取所述初始基准传感器数据的下一个初始基准传感器数据，直至所述下一个初始基准传感器数据为所有初始基准传感器数据中数据量最大所对应的初始基准传感器数据，并将所述数据量最大所对应的初始基准传感器数据作为基准传感器数据；

所述根据所述目标尺寸对应的二进制位数和预设数量个二值编码方式之间的编码转换路径，获取所述二进制位数下编码转换路径最短所对应的目标二进制编码，包括：

根据所述目标尺寸对应的二进制位数，将所述二进制位数下的所有编码按照编码的首位取值划分为正极部分和负极部分；

利用所述预设数量个二值编码方式，获取将所述正极部分中的每个编码转换为完全冗余编码的编码转换路径，对比所有编码转换路径，获取所述正极部分中编码转换路径最短所对应的编码作为第一目标二进制编码；

利用所述预设数量个二值编码方式，获取将所述负极部分中的每个编码转换为完全冗余编码的编码转换路径，对比所有编码转换路径，获取所述负极部分中编码转换路径最短所对应的编码作为第二目标二进制编码。

2.如权利要求1所述的监控数据压缩方法，其特征在于，所述将所述简化的传感器时序数据转换为一维的二进制数据序列，包括：

针对所述简化的传感器时序数据中的任一数据，将所述数据转换为所述最大二进制位数的初始二进制数据，根据所述数据的正负性，在所述初始二进制数据的首位前添加一个标识位，得到所述数据对应的二进制数据；

将所述简化的传感器时序数据中的每个数据的二进制数据，组成一维的二进制数据序列。

3.如权利要求1所述的监控数据压缩方法，其特征在于，所述利用预设尺寸范围内每个尺寸的划分窗口，对所述二进制数据序列进行数据分段，获取目标尺寸的划分窗口，包括：

针对所述预设尺寸范围内的任一尺寸的划分窗口，通过所述尺寸的划分窗口将所述二进制数据序列划分为m个数据段，m>1，获取所述m个数据段中每类数据段的出现频率，根据所有出现频率计算出现频率的方差；

获取所述尺寸与所述预设尺寸范围内的最大尺寸之间的尺寸差值，对所述尺寸差值进行负映射，得到对应的负映射结果，将所述负映射结果和所述出现频率的方差之间的乘积作为所述尺寸的划分窗口的优选程度；

根据所述预设尺寸范围内每个尺寸的划分窗口的优选程度，将最大优选程度所对应尺寸的划分窗口作为目标尺寸的划分窗口。

4.如权利要求1所述的监控数据压缩方法，其特征在于，所述预设数量个二值编码方式包括自然二进制编码、折叠二进制编码和雷格码。

5.如权利要求1所述的监控数据压缩方法，其特征在于，所述获取所有二进制数据子段中的目标二进制数据子段，包括：

按照首位取值将所述所有二进制数据子段划分为目标正极部分和目标负极部分；

获取所述目标正极部分中数量最多的二进制数据子段作为第一目标二进制数据子段，获取所述目标负极部分中数量最多的二进制数据子段作为第二目标二进制数据子段。

6.如权利要求5所述的监控数据压缩方法，其特征在于，所述利用所述目标二进制数据子段转换为所述目标二进制编码的转换方式，对每个所述目标二进制数据子段进行编码转换，得到所有转换后的二进制数据子段，包括：

获取第一目标二进制数据子段转换为第一目标二进制编码的第一编码转换方式，利用所述第一编码转换方式分别对每个所述第一目标二进制数据子段进行编码转换，得到转换后的第一目标二进制数据子段；

获取第二目标二进制数据子段转换为第二目标二进制编码的第二编码转换方式，利用所述第二编码转换方式分别对每个所述第二目标二进制数据子段进行编码转换，得到转换后的第二目标二进制数据子段；

将所有转换后的第一目标二进制数据子段、所有转换后的第二目标二进制数据子段和非目标二进制数据子段组成所有转换后的二进制数据子段，其中，所述非目标二进制数据子段和所述目标二进制数据子段组成所有二进制数据子段。