一种集群网络终端设备的老化状态监测方法

本发明涉及老化状态监测领域，具体为一种集群网络终端设备的老化状态监测方法。

背景技术：

1、集群网络是一种普遍的网络模式，将多个网络终端设备通过网络连接在一起形成一个统一的系统，实现网络终端设备相互之间的数据共享，网络终端设备在使用过程中通常通过电路板上电路的逻辑运算实现电信号的传输功能，因此集群网络终端设备的老化主要体现在其内部电路上。

2、目前，用来监测该类设备老化状态的方式主要有两种，一种是通过附加电路的方式，这种方式的检测精度较高，但是成本较高，另一种是通过老化监测模型，通过监测电路板运行过程中的电压和电流等参数实现对老化状态的监测，这种方式对于老化监测模型建立时所依据的环境因素和设备自身生产时的电路稳定性要求较高，因此在使用过程中的适应性较弱，一旦所处环境发生变化并与老化监测模型建立时的环境相差较大，则可能导致实际结果与老化模型的预测曲线发生偏移，导致预测结果不准。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种集群网络终端设备的老化状态监测方法，解决了目前的老化监测模型受到建立时所依据的环境因素和设备自身生产时的电路结构影响，导致预测模型的适应性较差的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种集群网络终端设备的老化状态监测方法，包括：

4、s1、获取包含输入和输出电路板的电信号传输时间，并按照采集周期进行分割以获得若干组基本参数；

5、s2、根据基本参数计算电信号的实际时延和其集中度，以及根据最小的实际时延和集中度最大的实际时延计算平均时延；

6、s3、根据平均时延和基本参数计算任一采集周期相对上一相邻的采集周期的突变度；

7、s4、设定突变度阈值，并根据突变度修正平均时延，以及根据修正后的平均时延建立老化曲线；

8、s5、计算老化曲线上各点的差异度，并根据差异度设置差异度范围，以及根据差异度和差异度范围输出设备的老化状态。

9、作为优选，在步骤s2中，具体包括如下步骤：

10、s21、根据基本参数计算电信号的实际时延以获得第一时延数据；

11、；

12、上式中，表示电信号经过电路板的实际时延，表示该电信号从电路板输出时所对应的时刻，表示该电信号输入电路板时所对应的时刻；

13、s22、通过比较法从第一时延数据中获取实际时延数值最小的最小时延；

14、s23、获取第一时延数据的中间值，并提取出第一时延数据中大于中间值的实际时延，作为第二时延数据；

15、s24、计算第二时延数据中任一实际时延的集中度，并根据集中值计算标准时延；

16、s25、根据最小时延和标准时延计算平均时延；平均时延的计算公式为：

17、；

18、上式中，表示平均时延，表示标准时延，表示最小时延。

19、作为优选，在步骤s24中，具体包括如下步骤：

20、s241、设置初始的统计半径和统计区域；

21、初始的统计半径为：

22、；

23、初始的统计区域为：

24、；

25、上式中，为初始的统计半径，为第二时延数据中数值最大的实际时延，为第一时延数据的中间值，表示初始的统计区域，表示第i个时延数据；

26、s242、统计初始为1的迭代次数n；

27、s243、根据第二时延数据计算统计半径；统计半径的计算公式为：

28、；

29、统计区域的计算公式为：

30、；

31、上式中，和分别为第n次和次迭代后计算的统计半径，为缩减系数，为第n次迭代后计算的统计区域的范围，表示自然数，表示第n-1次迭代时集中度最大的实际时延；

32、s244、根据统计半径计算相对应的统计区域中各个实际时延的集中度；集中度的计算公式为：

33、；

34、其中，

35、；

36、上式中，表示第n次迭代时第i个实际时延的集中度，和分别表示第i个和第j个实际时延，表示第n次迭代时的统计半径，表示符号函数，表示第n次迭代时统计区域的范围；

37、s245、判断第n次迭代时所对应统计区域内各个实际时延的集中度是否均相等；

38、若是，则进入步骤s246；

39、若否，则返回步骤s242；

40、s246、根据最后一次迭代后的统计区域内的实际时延计算标准时延；

41、；

42、上式中，表示标准时延，k表示最后一次迭代后统计区域内的实际时延的数据总数，表示最后一次迭代后统计区域内的第m个实际时延。

43、作为优选，在步骤s3中，具体包括如下步骤：

44、s31、以任一采集周期内的标准时延和若干次迭代中最大集中度所对应的实际时延建立对比数据集；

45、s32、计算任一采集周期的对比数据集相对于上一相邻采集周期的对比数据集的突变度。

46、作为优选，在步骤s4中，具体包括如下步骤：

47、s41、设定突变度阈值；

48、s42、根据突变度是否小于突变度阈值，判断两个相邻的采集周期是否为同一个环境集；

49、若是，则将两个相邻的采集周期划分为同一个环境集；

50、若否，则两个相邻的采集周期划分为不同的环境集；

51、s43、计算两个相邻环境集的浓缩率；浓缩率的计算公式为：

52、；

53、上式中，表示在时间上靠前的环境集相对于时间上靠后的相邻环境集的浓缩率，表示时间上靠前的环境集中第a个平均时延数据，该环境集中数据的总数为y个，表示时间上靠后的环境集中第b个平均时延数据，该环境集中的数据总数为h个；

54、s44、根据浓缩率和时间先后顺序依次更新各个环境集中的平均时延数据；环境集中平均时延数据的更新公式如下：

55、；

56、上式中，和分别表示环境集中第c个平均时延更新前和更新后的数值，表示在时间上靠前的环境集相对于时间上靠后的相邻环境集的浓缩率，时间上靠后的环境集即为当前的环境集；

57、s45、以更新后的环境集中的平均时延数据建立老化曲线。

58、作为优选，在步骤s5中，具体包括如下步骤：

59、s51、按照时间先后顺序在老化曲线上设置滑动的分割点，并建立以分割点为中间位置的检测窗口；

60、s52、将检测窗口内的数据从分割点分为两个对比集；

61、s53、分别计算两个对比集中数据的平均值和标准偏差；

62、平均值的计算公式为：

63、；

64、标准偏差的计算公式为：

65、；

66、上式中，表示第i个分割点之前的检测窗口内的数据集的平均值，表示该数据集中的第j个数据，分别表示该数据集中的数据总数，表示第i个分割点所对应的先发生的数据集的标准偏差；

67、s54、分别计算各个分割点的总偏差；

68、s55、根据分割点所对应的总偏差和平均值计算差异度；差异度的计算公式为：

69、；

70、上式中，表示分割点i所对应的差异度，和分别表示分割点i之前和之后的检测窗口内的数据的平均值，表示分割点i的总偏差；

71、s56、根据差异度数据设置差异度范围；

72、s57、从差异度数据中挑选出不属于差异度范围的差异度数据，并标记为异常差异度数据；

73、s58、判断异常差异度数据中是否包含当前采集周期的连续的差异度数据；

74、若是，则输出存在老化现象的提示信息，并输出连续的差异度数据所对应的采集周期；

75、若否，则输出不存在老化现象的提示信息。

76、作为优选，在步骤s52中，具体包括如下步骤：

77、s521、计算两个对比集中数据的时延和；时延和的计算公式为：

78、；

79、上式中，表示时延和，表示对比集中的第d个数据，对比集中的数据总数为s；

80、s522、判断后采集的数据集的时延和是否大于先采集的数据集；

81、若是，则进入步骤s54；

82、若否，则进入步骤s523；

83、s523、更新检测窗口的宽度，并返回步骤s52；更新后的检测窗口宽度的计算公式为：

84、；

85、上式中，表示更新后的位于分割点之前或者之后的检测窗口的宽度，即数据个数，表示更新前的位于分割点之前或者之后的检测窗口的宽度，即数据个数，表示检测窗口宽度的增加量。

86、作为优选，在步骤s56中，具体包括如下步骤：

87、s561、根据总的时间周期，设置提取点；

88、提取点的位置为：；

89、上式中，表示提取点距离初始数据采集点的时间，表示提取比例，表示采集的数据的总时间跨度；

90、s562、提取从最早的采集周期到提取点的差异度数据，以获得基准数据；

91、s563、以基准数据中的最大值和最小值建立差异度范围。

92、作为优选，在步骤s32中，突变度的计算公式为：

93、；

94、上式中，表示突变度和分别表示任一采集周期和其上一采集周期所对应的平均时延，和分别表示任一采集周期和其上一采集周期所对应的第次迭代的最大集中值所对应的实际时延，表示任一采集周期和上一采集周期中的最大迭代次数。

95、作为优选，在步骤s54中，总偏差的计算公式为：

96、；

97、上式中，表示分割点i的总偏差，和分别为分割点i之前和之后的检测窗口内的数据个数，和分别表示分割点i之前和之后的检测窗口内的数据的标准差。

98、与现有技术相比，本发明提供了一种集群网络终端设备的老化状态监测方法，具备以下有益效果：

99、1、本发明通过监测电信号输入集群网络终端设备并进行数据处理的实际时延，结构相对简单，无需附加复杂的检测电路，基于老化的最终影响存在实际时延的延长这一特点，通过计算相对稳定且规律的最小时延和标准时延以获得平均时延，从而建立老化曲线，并根据老化曲线的特点来实现对集群网络终端设备老化状态的监测，判定设备是否存在老化现象，方便运维人员及时进行维护。

100、2、根据集群网络终端设备中逻辑电路处理电信号的特点，以相对稳定的最小时延和标准时延计算获得的平均时延作为老化曲线建立的基础，在计算标准时延时，通过逐步缩小统计半径的方式来获取数据的聚集中心，从而用来反映设备对信号处理时延的参考依据，与最小时延进行计算从而进一步消除最小时延和标准时延各自可能的误差，使计算获得的平均时延能够更加精确地反映设备的时延数据。

101、3、由于通过监测设备的实际时延来实现对设备老化状态的监测，而实际时延不仅受到设备自身电路的影响，还受到外界环境的影响，而外界环境的影响相对迅速，体现为平均时延数值的突变，因此通过突变度和突变度阈值来实现对设备平均时延出现明显变化时的判断，对于由环境变化导致的这类平均时延变化进行修正，并使用经过修正的平均时延进行老化曲线的建立，从而能够更加精准地反映设备平均时延的起伏状态，从而据此判断设备是否出现老化。

102、4.在对老化曲线进行判断时，为了更加精准地判断设备是否出现老化，设定跨越一定时间维度的检测窗口，用并以差异度来反映分割点两侧的数据差异，从而放大老化曲线数据的变化趋势，用差异度范围实现对老化时间的识别，判断设备是否出现了老化现象。