多源异构数据交互方法、装置、电子设备及存储介质与流程

本技术涉及火力发电燃料管理，具体涉及多源异构数据交互方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、商品煤采制化数据是火力发电厂燃料验收、成本核算及锅炉燃烧优化的核心依据。近年来，全自动采样机、联合制样机组、机器人化验系统等智能采制化设备在火电企业中得到逐步推广应用。

2、相关技术中，不同厂商的采样、制样、化验设备采用的通信协议各不相同如modbus、opc ua、tcp/ip、私有api等，数据格式也不统一，各业务环节数据孤立运行、互不关联，形成“数据孤岛”。同时，采制化数据在传输过程中缺乏完整性校验机制，存在被拦截、篡改或注入虚假数据的风险。

技术实现思路

1、本技术提供了一种多源异构数据交互方法、装置、电子设备及存储介质，以解决相关技术中因采制化设备接口互不兼容导致数据无法贯通且易被篡改的问题。

2、第一方面，本技术提供了一种多源异构数据交互方法，包括：获取各采制化设备的数据，识别各所述采制化设备的通信协议类型，根据识别结果从各所述采制化设备采集原始数据，并将各所述采制化设备的原始数据映射为标准数据对象，所述标准数据对象包括样本标识、时间戳、设备状态、测量值和数字签名；对每个环节生成的所述标准数据对象进行哈希值计算，并将当前环节计算得到的哈希值作为下一环节哈希值计算的输入，形成哈希链；根据所述哈希链对所述标准数据对象进行验证，并在验证通过的情况下将所述标准数据对象发送至数据管理平台，或在验证失败的情况下触发熔断操作。

3、有益效果：本技术通过获取各采制化设备的数据并识别各采制化设备的通信协议类型，能够根据识别结果从各采制化设备采集原始数据，并将原始数据映射为标准数据对象，使不同厂商设备产生的异构数据具备统一的数据结构和字段定义，解决了因协议不兼容导致的数据无法贯通的问题。通过对每个环节生成的标准数据对象进行哈希值计算并将当前哈希值作为下一环节的输入形成哈希链，使得各环节数据之间建立了不可分割的逻辑关联，任一环节的数据被篡改均会导致后续哈希值无法匹配。根据哈希链对标准数据对象进行验证，验证通过时予以发送、验证失败时触发熔断，实现了在数据传输前完成完整性校验和异常拦截。上述手段共同实现了多源异构数据的标准化接入和全链路防篡改传输，使得发送至数据管理平台的数据具有可信性。

4、在一种可选的实施方式中，所述识别各所述采制化设备的通信协议类型，包括：扫描各所述采制化设备的端口，发送特征探测报文；根据返回报文的帧头、帧尾及字节序特征匹配协议指纹库，识别通信协议类型。

5、有益效果：本技术通过扫描端口后发送特征探测报文，并根据返回报文的帧头、帧尾及字节序特征匹配协议指纹库来识别通信协议类型，能够在不依赖人工配置的情况下自动发现并识别各采制化设备的通信协议，避免了因协议类型未知或人工配置错误导致的数据采集失败，为后续数据标准化和哈希链生成提供了准确的原始数据来源，降低了多厂商设备接入时的人工集成配置工作量。

6、在一种可选的实施方式中，所述根据识别结果从各所述采制化设备采集原始数据，包括：根据识别结果加载对应的驱动包；通过所述驱动包解析设备数据点表，获取寄存器地址与数据含义的映射关系；基于所述映射关系从各所述采制化设备采集原始数据。

7、有益效果：本技术通过根据识别结果加载对应的驱动包，使网关能够动态加载与设备协议匹配的驱动程序，无需停机即可适应不同厂商设备的接入。通过驱动包解析设备数据点表并获取寄存器地址与数据含义的映射关系，使网关能够准确理解各寄存器数值所代表的物理量含义，基于该映射关系采集原始数据可避免因地址映射错误导致的数据采集错误，为后续标准化映射提供了准确的原始数据输入。

8、在一种可选的实施方式中，所述将各所述采制化设备的原始数据映射为标准数据对象，包括：建立虚拟设备模型，所述虚拟设备模型中定义了标准数据对象的格式规范；根据所述虚拟设备模型，将不同格式的原始数据转换为统一格式的标准数据对象。

9、有益效果：本技术通过建立虚拟设备模型并在其中定义标准数据对象的格式规范，构建了独立于具体设备协议的中间层数据标准。根据该虚拟设备模型将不同格式的原始数据转换为统一格式的标准数据对象，使来自不同厂商设备的数据能够以统一的字段结构和编码方式表达，解决了因数据格式不统一导致的数据无法贯通的问题，为哈希链在全流程各环节的一致生成和验证提供了结构统一的数据基础。

10、在一种可选的实施方式中，所述数字签名的生成方式为：通过安全芯片对所述标准数据对象中的样本标识、时间戳、设备状态和测量值进行哈希运算，生成所述数字签名。

11、有益效果：本技术通过安全芯片对标准数据对象中的样本标识、时间戳、设备状态和测量值进行哈希运算生成数字签名，并将数字签名作为标准数据对象的组成部分。安全芯片独立于主处理器运行，其内部存储的私钥不可导出，使数字签名具备来源真实性和不可否认性，确保即使网关主程序被攻破，攻击者也无法获取私钥伪造合法数字签名，为哈希链验证提供了可信的起点。

12、在一种可选的实施方式中，所述形成哈希链，包括：对采样环节的样本标识进行哈希运算，得到首个哈希值；对前一环节的哈希值与当前环节数据进行哈希运算，得到当前环节的哈希值。

13、有益效果：本技术通过对采样环节的样本标识进行哈希运算得到首个哈希值，使数据链条的起点与物理样品的唯一标识绑定，保证了每一批次数据的可追溯性。后续各环节通过对前一环节的哈希值与当前环节数据进行哈希运算得到当前环节的哈希值，使每一环节的哈希值均依赖于前一环节的哈希值，形成层层递进的链式结构。该机制使任一环节的数据被篡改均会导致该环节及后续所有环节的哈希值发生变化，最终被验证环节识别为验证失败，实现了采制化全流程数据的逐级防篡改保护。

14、在一种可选的实施方式中，所述验证失败的情况包括连续多个样本的测量值波动超过预设物理极限阈值或所述数字签名无法通过验证；所述触发熔断操作包括向对应的采制化设备发送停机指令或停止向所述数据管理平台发送数据。

15、有益效果：本技术将连续多个样本的测量值波动超过预设物理极限阈值或数字签名无法通过验证作为验证失败的情形。连续多个样本的测量值波动超过物理极限阈值能够在数据发送前识别因设备故障或恶意注入导致的数据异常；数字签名无法通过验证能够在数据发送前识别数据在采集或传输过程中被篡改的情形。在验证失败时向对应的采制化设备发送停机指令，同时停止向数据管理平台发送数据，实现了对异常数据源和传输通道的双重阻断。

16、在一种可选的实施方式中，所述将所述标准数据对象发送至数据管理平台之后，还包括：所述数据管理平台接收所述标准数据对象后，对所述哈希链进行验证；在验证通过的情况下，存储所述标准数据对象；在验证失败的情况下，丢弃所述标准数据对象并发出告警。

17、有益效果：本技术通过数据管理平台在接收标准数据对象后对哈希链进行再次验证，与边缘网关侧的验证形成双重校验，能够发现网关侧验证可能遗漏的异常情形。在验证通过时存储标准数据对象，确保入库数据的完整性；在验证失败时丢弃标准数据对象并发出告警，阻止异常数据进入数据库并通过告警通知运维人员介入排查，形成了从异常发现、数据拦截到人工处置的完整闭环。

18、第二方面，本技术提供了一种多源异构数据交互装置，所述装置包括：协议适配模块，用于获取各采制化设备的数据，识别各所述采制化设备的通信协议类型，并根据识别结果从各所述采制化设备采集原始数据；数据标准化模块，用于将各所述采制化设备的原始数据映射为标准数据对象，所述标准数据对象包括样本标识、时间戳、设备状态、测量值和数字签名；安全校验模块，用于对每个环节生成的所述标准数据对象进行哈希值计算，并将当前环节计算得到的哈希值作为下一环节哈希值计算的输入，形成哈希链；熔断控制模块，用于根据所述哈希链对所述标准数据对象进行验证，并在验证通过的情况下将所述标准数据对象发送至数据管理平台，或在验证失败的情况下触发熔断操作。

19、第三方面，本技术提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的多源异构数据交互方法。

20、第四方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的多源异构数据交互方法。