一种环境监测过程中数据防篡改加密方法与流程

本发明涉及数据处理，具体涉及一种环境监测过程中数据防篡改加密方法。

背景技术：

1、在环境监测过程中，传感器负责采集环境参数（如温度、湿度、气体浓度等）的数据，这些数据对于监测环境状况和进行科学研究至关重要，因此对于数据的防篡改加密具有重要意义。

2、现有技术对环境监测数据的防篡改大多采用md5算法（md5 message-digestalgorithm）与数字签名进行验证，其是将整个数据进行哈希计算压缩为固定长度的数字串，使得所分析数据的任何篡改都会导致哈希计算的结果发生变化，从而保证原本环境监测数据的完整性。由于监测设备可能受到各种干扰或攻击，数据在加密或存储过程中可能被篡改或伪造，导致监测结果的不准确和不可靠，进而影响数据的安全，导致数据容易被篡改。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种环境监测过程中数据防篡改加密方法。

2、本发明的一种环境监测过程中数据防篡改加密方法采用如下技术方案：

3、本发明一个实施例提供了一种环境监测过程中数据防篡改加密方法，该方法包括以下步骤：

4、获取环境监测过程中的若干项数据，对每项数据中的参数值进行标准化处理，得到每项数据的标准数据；

5、将任意一项数据的标准数据，记为目标标准数据；对目标标准数据进行峰值检测，得到目标标准数据的若干变动点，所述变动点对应一个时间和一个参数值；根据目标标准数据的变动点和变动点对应的时间，得到目标标准数据的时间特征；根据目标标准数据的变动点和变动点对应的参数值，得到目标标准数据的变动曲线；根据时间特征和变动曲线得到目标标准数据的变动参量；

6、根据目标标准数据，得到目标标准数据的若干第一矩阵和目标标准数据的卷积核；利用目标标准数据的卷积核对目标标准数据的每个第一矩阵进行卷积操作，得到目标标准数据的若干第二矩阵；根据变动参量对第二矩阵中的元素值进行替换，得到目标标准数据的若干第三矩阵；对第三矩阵中的元素值进行转换，得到目标标准数据的若干特征序列；

7、获取公共密钥，对公共密钥进行转换得到公共密钥序列；根据特征序列和公共密钥序列，得到每个特征序列的转换密钥；根据转换密钥得到每个特征序列的加密密钥，根据加密密钥对所有项数据的标准数据的特征序列进行加密并存储。

8、进一步地，所述根据目标标准数据的变动点和变动点对应的时间，得到目标标准数据的时间特征，包括的具体步骤如下：

9、将目标标准数据中第个变动点对应的时间减去第个变动点对应的时间，得到的差值作为目标标准数据的一个相邻变动点的时间间隔，获取目标标准数据的所有相邻变动点的时间间隔，将目标标准数据的所有相邻变动点的时间间隔的平均值，记为第一平均值，将目标标准数据的所有相邻变动点的时间间隔中的最大值与第一平均值的差值绝对值，记为第一差异，将第一差异加1得到的和值作为目标标准数据的时间特征。

10、进一步地，所述根据目标标准数据的变动点和变动点对应的参数值，得到目标标准数据的变动曲线，包括的具体步骤如下：

11、将目标标准数据中第个变动点对应的时间，记为第一时间，将第一时间的前一个时间，记为第二时间，将第二时间在目标标准数据中对应的参数值，记为第一参数值，将目标标准数据中第个变动点对应的参数值，减去第一参数值，得到的差值作为第个变动点的变动值，将第个变动点的变动值，作为第个变动点的纵坐标，将第个变动点在目标标准数据中对应的时间，作为第个变动点的横坐标，获取目标标准数据中每个变动点的横坐标和纵坐标，根据目标标准数据中所有变动点的横坐标和纵坐标，构建一个散点图，记为目标标准数据的散点图；对目标标准数据的散点图中所有的点进行拟合，得到一条拟合曲线，记为目标标准数据的变动曲线。

12、进一步地，所述根据时间特征和变动曲线得到目标标准数据的变动参量，包括的具体步骤如下：

13、将目标标准数据的变动曲线中与目标标准数据的时间特征相等的时间，记为第三时间；将第三时间在目标标准数据的变动曲线中对应的参数值，作为目标标准数据的变动参量。

14、进一步地，所述根据目标标准数据，得到目标标准数据的若干第一矩阵和目标标准数据的卷积核，包括的具体步骤如下：

15、将目标标准数据中每个参数值按照从左到右从上到下的顺序进行排列，构成一个的矩阵，记为目标标准数据的第一矩阵，为预设的一个第一数值；获取目标标准数据中所有参数值的均值、方差及参数值的极差，分别记为；

16、目标标准数据的卷积核为：。

17、进一步地，所述根据变动参量对第二矩阵中的元素值进行替换，得到目标标准数据的若干第三矩阵，包括的具体步骤如下：

18、将目标标准数据的任意一个第二矩阵，记为目标第二矩阵，将目标标准数据的变动参量，记为；获取目标第二矩阵中第个元素值除以之后的余数，若余数为偶数，将目标第二矩阵中第个元素值替换为1，若余数为奇数，将目标第二矩阵中第个元素值替换为0，对目标第二矩阵中每个元素值进行替换，得到目标标准数据的一个第三矩阵。

19、进一步地，所述对第三矩阵中的元素值进行转换，得到目标标准数据的若干特征序列，包括的具体步骤如下：

20、将目标标准数据的任意一个第三矩阵，记为目标第三矩阵，将目标第三矩阵中每8位元素值利用ascii码进行转换，得到目标第三矩阵中每8位元素值对应的字符，记为第一字符，获取目标第三矩阵的所有第一字符，将目标第三矩阵的所有第一字符按照获取顺序进行横向排列，得个一个字符序列，记为目标标准数据的一个特征序列。

21、进一步地，所述对公共密钥进行转换得到公共密钥序列，包括的具体步骤如下：

22、利用ascii码对公共密钥中每个字符进行转换，得到公共密钥中每个字符对应的二进制序列，将公共密钥中所有字符对应的二进制序列按照获取顺序进行横向排列，得到一个序列，记为公共密钥序列。

23、进一步地，所述根据特征序列和公共密钥序列，得到每个特征序列的转换密钥，包括的具体步骤如下：

24、将目标标准数据的任意一个特征序列，记为目标特征序列；对于公共密钥序列的第个二进制序列，将除以预设超参数后得到的余数并加1，得到和值记为；在目标特征序列中获取字符的次序值为整数倍的所有字符，记为目标特征序列的第二字符，将目标特征序列的每个第二字符利用ascii码进行转换，得到目标特征序列的每个第二字符的二进制序列，对目标特征序列的所有第二字符的二进制序列进行异或运算，并将异或运算的结果与公共密钥序列的第个二进制序列进行与运算，将与运算的结果利用ascii码进行转换，得到的字符记为目标特征序列的第个转换密钥字符，获取目标特征序列的所有转换密钥字符，将目标特征序列的所有转换密钥字符按照顺序进行横向排列，得到一个序列，记为目标特征序列的转换密钥。

25、进一步地，所述根据转换密钥得到每个特征序列的加密密钥，根据加密密钥对所有项数据的标准数据的特征序列进行加密并存储，包括的具体步骤如下：

26、预设一个第二数值，记为，将目标特征序列的转换密钥中除最后一个转换密钥字符外，将每个转换密钥字符向右平移位，并将目标特征序列的转换密钥中最后一个转换密钥字符移动到目标特征序列的转换密钥的第一个转换密钥字符处，得到的结果作为目标特征序列的加密密钥；

27、根据目标标准数据的每个特征序列的加密密钥，对目标标准数据中对应的特征序列进行des加密，得到目标标准数据的每个特征序列的密文数据，将目标标准数据的所有特征序列的密文数据按照特征序列的获取顺序进行横向排列，得到一个序列，记为目标标准数据的密文数据，获取环境监测过程中的每项数据的标准数据的密文数据，将环境监测过程中的所有项数据的标准数据的密文数据进行存储。

28、本发明的技术方案的有益效果是：本发明在获取到环境监测过程中的若干项数据后，通过标准化处理得到环境监测过程中的每项数据的标准数据，通过标准数据的变动点和变动点对应的时间，得到标准数据的时间特征，反映标准数据的时间变动的均匀程度，通过标准数据的时间特征和变动曲线得到标准数据的变动参量，通过构建标准数据的第一矩阵和标准数据的卷积核对第一矩阵进行卷积操作，得到第二矩阵，进而通过变动参量对第二矩阵中的元素值进行替换，得到标准数据的第三矩阵，在获取卷积核时通过对标准数据的分布特征确定合适的卷积核对第一矩阵进行卷积操作，使得后续数据特征更加准确，最终通过获取加密密钥对依据第三矩阵得到的特征序列进行加密并存储，提高了环境监测数据的安全性，使得环境监测数据不易被篡改。