一种基于PLC的数据预警方法、装置、电子设备和介质与流程

本发明涉及plc工业系统数据传输，尤其涉及一种基于plc的数据预警方法、装置、电子设备和介质。

背景技术：

1、plc（distributed control system，分布式控制系统）是一种用于监控和控制工业过程的自动化系统。它由多个控制器组成，分布在整个工厂或生产设施中，通过网络连接在一起，实现对生产过程的集中监控和控制。plc系统通常用于连续生产过程中，如化工厂、电力厂、石油炼制厂、制药厂等，以实现对生产过程的高效控制和管理。plc系统通过分布式架构和集中控制的方式，实现了对工业生产过程的高效监控和控制，为工业企业提供了更高效、更安全、更可靠的生产运行环境。

2、尽管现有的plc系统能够监控数据以及控制工业过程，但是系统仍存在着不能自动识别关键和非关键报文，导致非关键报文传输抢占关键报文传输通道的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，有必要提供一种基于plc的数据预警方法、装置、电子设备和介质，用以解决现有技术中如何对plc系统非关键报文抢占流量通道导致关键报文传输延迟的风险作出预警的问题。

2、为了解决上述问题，本发明提供一种基于plc的数据预警方法，包括：

3、每隔预设时间间隔，获取一次plc报文数据，得到包含多个数据类型的第一报文序列；

4、根据所述plc报文的协议种类和报文内容，优化第一报文序列中每个时间点对应的报文数据的优先级，得到第二报文序列；

5、根据所述第二报文序列，得到表征过去一段时间内plc系统数据流异常风险的历史风险特征值，以及表征未来一段时间内plc系统数据流异常风险的预测风险特征值；

6、根据所述历史风险特征值和所述预测风险特征值，得到plc系统数据管控预警结果。

7、在一种可能的实现方式中，预设实时性需求按照其代表的关键程度从高到低依次包括：一级、二级和三级；所述根据所述plc报文的协议种类和报文内容，优化第一报文序列中每个时间点对应的报文数据的优先级，得到第二报文序列，包括：

8、若每个报文的协议种类和报文内容对应的预设实时性需求为一级，则增大第一报文序列中目标协议种类和目标报文内容的优先级；

9、若每个报文的协议种类和报文内容对应的预设实时性需求为二级，则保持第一报文序列中目标协议种类和目标报文内容的优先级不变；

10、若每个报文的协议种类和报文内容对应的预设实时性需求为三级，则减小第一报文序列中目标协议种类和目标报文内容的优先级；

11、其中，目标协议种类和目标报文内容为当前待优化的报文数据对应的协议种类和报文内容，第一报文序列中每个报文数据均优化完后得到的优化后的第二报文序列。

12、在一种可能的实现方式中，通过下式增大第一报文序列中目标协议种类和目标报文内容的优先级：

13、

14、其中， y为优化后的优先级， x为第一报文序列中的报文数据， ω1为单位调整系数，单位调整系数基于报文数据的报文内容得到， ω2为偏移系数。

15、在一种可能的实现方式中，根据所述第二报文序列，得到表征过去一段时间内plc系统数据流异常风险的历史风险特征值，以及表征未来一段时间内plc系统数据流异常风险的预测风险特征值，包括：

16、基于预设聚类算法聚类第二报文序列，得到第一聚类结果，并根据第一聚类结果得到历史风险特征值；

17、根据第二报文序列，基于预设预测算法预测未来一段时间内每隔预设时间间隔的预测距离数据，得到预测报文序列；

18、基于预设聚类算法聚类预测报文序列，得到第二聚类结果，并根据第二聚类结果得到预测风险特征值。

19、在一种可能的实现方式中，所述基于预设聚类算法聚类第二报文序列，得到第一聚类结果，并根据第一聚类结果得到历史风险特征值，包括：

20、删除第二报文序列中的0值，将第二报文序列中剩余的优化后的报文数据作为目标数据集；

21、基于预设时间间隔，得到邻域半径和最小邻居数；

22、基于邻域半径和最小邻居数，聚类第二报文序列，得到多簇优化后的报文数据作为第一聚类结果；

23、根据第一聚类结果的簇数及每簇中优化后的报文数据的优先级，得到历史风险特征值。

24、在一种可能的实现方式中，所述基于预设时间间隔，得到邻域半径和最小邻居数，包括：

25、通过下式得到邻域半径：

26、

27、其中， ε为邻域半径， a为第一调整系数， t为预设时间间隔， p为目标数据集， pmax为目标数据集 p中的最大值， pmin为目标数据集 p中的最小值， d(p)为目标数据集的方差；

28、通过下式得到最小邻居数：

29、

30、其中， minpts为最小邻居数， b为第二调整系数， q为第二报文序列， n(p)为目标数据集的数据个数， n(q)为第二报文序列的数据个数。

31、在一种可能的实现方式中，所述根据第一聚类结果的簇数及每簇中优化后的报文数据的优先级，得到历史风险特征值，包括：

32、

33、其中， vhr为历史风险特征值， α、β、γ分别为不同的权重系数， c为由第一聚类结果中每一簇的平均值构成的平均值序列， n1(c,r1)为平均值序列中，大于预设阈值 r1的平均值的数量， n2(c,r1)为平均值序列中，所有大于第一预设阈值 r1的平均值对应的簇中，优化后的报文数据的总数， d(c)为平均值序列的方差。

34、第二方面，本发明还提供一种基于plc的数据预警装置，包括：

35、获取模块，用于每隔预设时间间隔，获取一次plc报文数据，得到包含多个数据类型的第一报文序列；

36、序列优化模块，用于根据所述plc报文的协议种类和报文内容，优化第一报文序列中每个时间点对应的报文数据的优先级，得到第二报文序列；

37、风险预测模块，用于根据所述第二报文序列，得到表征过去一段时间内plc系统数据流异常风险的历史风险特征值，以及表征未来一段时间内plc系统数据流异常风险的预测风险特征值；

38、报警模块，用于根据所述历史风险特征值和所述预测风险特征值，得到plc系统数据管控预警结果。

39、第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器；

40、所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；

41、所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如上所述的基于plc的数据预警方法中的步骤。

42、第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上所述的基于plc的数据预警方法中的步骤。

43、本发明的有益效果是：首先每隔预设时间间隔，获取一次plc报文数据，得到包含多个数据类型的第一报文序列；随后根据所述plc报文的协议种类和报文内容，优化第一报文序列中每个时间点对应的报文数据的优先级，得到第二报文序列；以使报文序列更加利于计算，并且通过对报文数据的优先级进行设定从而以区别关键报文和非关键报文，从而能够判断在一段时间内的非关键报文与关键报文通过的情况，从而对非关键报文抢占关键报文导致系统控制的紧急指令下发延迟的情况进行预警。最后根据所述第二报文序列，得到表征过去一段时间内plc系统数据流异常风险的历史风险特征值，以及表征未来一段时间内plc系统数据流异常风险的预测风险特征值；根据所述历史风险特征值和所述预测风险特征值，得到plc系统数据管控预警结果。通过同时从过去和未来两个维度分别分析第二报文序列，使分析结果不仅包含了当前的规律状态，还包含了对未来的预测信息，从而使预警更加科学合理化。