[发明专利]基于变电站数字化通信的智能记录分析系统

权利要求书

1.基于变电站数字化通信的智能记录分析系统，包括主模块、第一串口模块、第二串口模块、第一网络模块、第二网络模块、电源模块、人机交换模块、存储模块和加密模块，其特征在于主模块的信号传输端口分别与第一串口模块的信号输入端口、第二串口模块的信号输出端口、第一网络模块的信号输出端口、第二网络模块的信号输入端口、人机交换模块的信号传输端口、加密模块的信号传输端口相连，加密模块的信号传输端口与存储模块的信号传输端口相连，电源模块的电源输出端口分别与主模块的电源输入端口、第一串口模块的电源输入端口、第二串口模块的电源输入端口、第一网络模块的电源输入端口、第二网络模块的电源输入端口、人机交换模块的电源输入端口、存储模块的电源输入端口、加密模块的电源输入端口相连；

所述第二串口模块的信号输入端口分别与串口通道的信号输出端口、综合采集装置的信号输出端口相连，串口通道的信号传输端口与综合采集装置的信号传输端口相连，综合采集装置的信号传输端口与数据网交换机的信号传输端口相连，数据网交换机的信号输出端口与第一网络模块的信号输入端口相连；第一串口模块的信号输出端口与主站的信号输入端口相连，第二网络模块的信号输出端口与主站的信号输入端口相连；

首先通过网络模块与数据网交换机通过网线连接采集电力网络规约、串口模块通过双绞线连接在串口通道的收和发上分别采集电力串口报文；其次经过主模块的协议分析模块，协议分析模块对收集到的报文进行分析整理，然后通过控制主模块的数据压缩模块进行数据压缩，接着把压缩好的数据经过加密模块后传送给存储模块存储；提取存储模块里的数据通过主模块的转发模块传送给主站，其中要经过加密模块的加密；电源模块控制当每个模块不工作时停止供电；

所述电源模块首先给每个模块提供输出电压；采集输出的电压以及电流，判断电压电流的稳定性；如果电流或者电压不稳定，调整输出电压保持稳定，若调节不成功发出报警提示电压、电流有问题；

所述数据压缩模块进行数据压缩包括以下步骤：

1）按照符号出现概率大小的顺序对符号进行排序；

2）把概率最小的两个符号组成一个节点P1；

3）重复步骤2，得到节点P2，P3，P4，…..，PN，形成一棵树，其中的PN称为根节点；

4）从根节点PN开始到每个符号的树叶，从上到下标上0和1，概率大的为1，概率小的为0；

5）从根节点PN开始顺着树枝到每个叶子分别写出每个符号的代码；

压缩公式如下：

；

所述加密模块的加密过程是在一个4×4的字节矩阵上运作，其初值是一个明文区块；加密时，各轮加密循环均包含以下4个步骤：

1）矩阵中的每一个字节都与该次轮子密钥做XOR运算；每个子密钥由密钥生成方案产生；

2）通过一个非线性的替换函数，用查找表的方式把每个字节替换成对应的字节；

3）将矩阵中的每个横列进行循环式移位；

4）使用线性转换来混合每列的四个字节；

最后一个加密循环中省略步骤4），而以另一个步骤1）取代；

所述加密模块的变换方式为：

1）输入或中间态的每一个字节映射为另一个字节；映射方法是：把输入字节的高4位作为行值，低4位作为列值，然后取出对应行和列的元素作为输出；

2）进行列混淆变换，其方法是：

其中， ，{x}内的数表示是字节； 用矩阵表示为

3）行移位变换

在中间态的行上，第0行不动，第1行循环左移1个字节，第2行循环左移2个字节，第3行循环左移3个字节；

4）轮密钥加变换

将输入或中间态S的每一列与一个密钥字W[i]进行按位异或，其中，由原始密钥通过密钥扩展产生；

所述协议分析模块从匹配串的最右端的第一个字符开始从右至左扫描匹配字符串，一旦发生不匹配就用两种规则向右移动模式串直到匹配；所述两种规为好后缀规则和坏字符规则；

好后缀规则：

假设在模式串的字符x[i]=a，字符串的字符y[i+j]=b处不匹配，即x[i+1..m-1]=y[i+j+1..j+m-1]=u，and x[i]=y[i+j]；有两种情况发生：

1）如果在x后面的其他位置还包括好后缀u,且与u相邻左端的字符x[i-n]=c不等于x[i]=a,这时把在x后面的其他位置出现的u与y中的u对齐并比较x[i-n]与y[i+j]；

2）如果没有出现与u相同的字符串则找到与u的后缀相同的x的最长前缀u向右移动x,使v与y中u的后缀相对应；

坏字符规则：

1）从右到左的扫描过程中发现x[i]与y[j]不同，如果x中存在一个字符x[k]与y[i]相同且k<i那么就将直接将x向右移使x[k]与y[i]对齐，然后再从右到左进行匹配；

2）如果x中不存在任何与y[i]相同的字符则直接将x的第一个字符与y[i]的下一个字符对齐，再从右到左进行比较；

当文本字符串与模式字符不匹配时，通过函数坏字符规则和好后缀规则计算出的偏移值，取两者中的大者；

1）存放坏字符规则的数组为BadChar[]，则BadChar[c]=min｛i|1≤i≤m-1 and x [m-1-i]=c｝,如果c未在模式字符中出现则BadChar[c]m，m为x的长度；

2）存放好后缀规则的数组为GoodSuffix[]，则suff[i]=max{k|y[i-k+1..i]=x[m-k..m-1]，1≤i<m}；即suff是P[0..i]和T的最长一般后缀；计算suff数组使得计算GoodSuffix函数变得简洁GoodSuffix[m-1-suff[i]]=m-1–i；

最后取BadChar[c]和GoodSuffix[c]的最大值；

所述当文本字符串与模式字符不匹配时，通过函数Dist(x)对Dist[]数组进行初始化，然后再进行字符串的匹配；Dist(x)-m+j是在产生一次匹配失败时，根据当前样本字符P[j]所对应的文本字符x，以及x与样本P[1…m] 的m个字符的关系之间的关系计算出的Pattern右移的距离；Dist(x)函数的定义域为字符表Σ，值域为{1,…,m}；

其中j=Max{k|P k =x,1≤k<𝑚}。