本发明属于轨道交通技术领域，特别涉及一种用于铁路列控设备多源数据的分析评价方法及系统。
背景技术：
列控系统组成复杂、接口异构，某一设备的状态往往和与其有连接关系的其它设备状态息息相关，同样，由于系统内部数据流交互频繁，数据交互的有效性和数据收发的一致性也是列控系统正常运转的关键，要想实现对整个列控系统的实时、动态、闭环监测和综合评价，就必须对列控系统各子系统进行并行监测，通过对并行监测数据的聚类和分析，挖掘某一时刻或某一时间段内列控系统设备或数据的异常状态。
所谓列控系统的多源数据，就是反映某列控设备单元模块的运行状态在不同列控设备中的分别表述，列控系统依据此类数据和联锁关系模型，实现信号显示和列车控制的信息联锁，比如某轨道区段的占用状态，在轨道电路设备、列控中心设备、计算机联锁设备、调度集中设备中都分别进行显示并将该状态作为本设备的联锁逻辑运算参数进行相关控制。
列控系统的运行状态如列车的位置、速度、轨道电路编码信息、轨道电路占用信息、信号机状态、道岔转辙机状态、列车进路状态等属于列控系统的运行信息，随着地面信号的开放、列车在轨道上的行驶，其状态实时变化，状态关系模型如图1所示。
图1中，以103g为例，当列车压入该轨道区段时，该区段为“占用”状态，对应信号机显示红灯，当列车进入102g驶离103g时，该区段则变化为“空闲”状态，同时该区段轨道编码由l5（l5码对应的频率为21.3hz，准许列车按规定速度运行，表示运行前方至少7个闭塞分区空闲）变为hu（hu码对应的频率为26.8hz，要求及时采取停车措施），正常情况下，随着列车继续向下一个闭塞分区前行，该区段的编码以hu-u-lu-l-l2-l3-l4-l5的码序自动变化。
由此可见，列控系统的运行状态具有显著的“时变”特点。
所谓接口交互，实际上就是两个设备之间或多个设备之间通过接口通信进行的数据收发，此类数据具有鲜明的“窗口”特性，即系统间的交互往往都是在某一时间窗口内进行的，而且随着列控系统的运行，交互数据也在实时变化。
以轨道电路编码信息为例，列控中心根据列车进路和列车占用情况负责将所辖区域内每个轨道区段的轨道电路编码信息发送给轨道电路设备，轨道电路设备接收该编码信息并以特定低频信号加载频信号的方式将编码信息通过钢轨传递给占压至该区段的车载atp设备，车载atp通过轨道电路接收天线接收该信息并据此控制列车运行速度。
如图2所示，当列车占压103g之前的时间窗口（记为tw1），列控中心与轨道电路交互的该轨道区段编码为l5码；当列车占压至103g的时间窗口（记为tw2），列控中心与轨道电路、轨道电路与车载atp交互的该轨道区段编码是占用检查码；当列车驶离103g进入102g的时间窗口（记为tw3），列控中心与轨道电路交互的该轨道区段编码为hu码，当列车驶入103g前方第8个区段时（记为tw4），列控中心与轨道电路交互的该轨道区段编码恢复为l5码。
也就是说，正常情况下，随着列车位置的移动，在不同的时间窗口，对于同一信号设备，列控系统间交互的数据是变化的，只有对交互时间“窗口”内的数据进行记录和检查才是有意义的。
如果忽略时间窗口的限制对交互数据的一致性进行检查，以103g为例，以列控中心在tw1时间窗口发送的l5码与轨道电路tw3时间窗口接收的hu码比较是不一致的，与轨道电路tw4时间窗口接收的l5码比较又是一致的，但这两次比较都是错误的。
目前通常对列控系统内外部交互数据的一致性校验的做法，主要是对非同步到达的实时数据进行一些固定时间延迟等待进行数据对齐，或者将实时数据存入数据库或数据文件，通过尾部时间戳的识别，对交互数据进行数据对齐，以此来实现同一时刻交互数据的一致性校验，但此类方法存在系统运算资源消耗大、判断滞后、效率不高、误判漏判等一系列问题。
具体地说，由于多源数据的并发和异步特征，导致数据校验效率低下，校验结果难以准确反映数据的一致性，导致误判较多；另外由于多源数据的快速时变特征和系统处理性能的瓶颈，存在大量数据漏校验现象，难以有效实现对列控系统交互数据全时段、全过程的安全隐患监督。
综上，亟需开发一种克服上述缺陷的用于多源数据的分析评价方法及系统。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提供一种用于铁路列控设备多源数据的分析评价方法，其中，包括：
步骤s1：从列控设备上获取所述多源数据，并对所述多源数据进行分类处理；
步骤s2：利用滑动窗口策略对分类处理后的所述多源数据进行关联、综合分析及状态评价，后输出评价结果；
步骤s3：根据所述评价结果进行相应处理。
上述的分析评价方法，其中，所述步骤s1中包括：
步骤s11：分析挖掘某一时间窗口内的多源数据信息以获取多个所述多源数据；
步骤s12：对每一所述多源数据设置标签；
步骤s13：根据所述标签对所述多源数据进行分类整理。
上述的分析评价方法，其中，所述步骤s2中包括：
步骤s21：设置所述滑动窗口的尺寸；
步骤s22：当数据一致性比较队列内每收到某设备的一包有效的多源数据时，则在设定的所述滑动窗口内对与其相关的同一数据进行评价并输出评价结果。
上述的分析评价方法，其中，所述步骤s21中还包括：结合车速信息对所述滑动窗口的尺寸进行动态调整。
上述的分析评价方法，其中，所述步骤s22中还包括：
当与其相关的同一数据在设定的所述滑动窗口内存在且一致时，输出数据一致的评价结果，否则输出数据不一致的评价结果。
上述的分析评价方法，其中，所述步骤s22中还包括：
当与其相关的同一数据在设定的所述滑动窗口内存在且一致时，以及多源数据及与其相关的同一数据的时间戳在一预设范围内时输出数据一致的评价结果，否则输出数据不一致的评价结果。
上述的分析评价方法，其中，当所述车速信息低于一阈值时，放大所述滑动窗口的尺寸；当所述车速信息高于一阈值时，减小所述滑动窗口的尺寸。
上述的分析评价方法，其中，所述步骤s3中包括：
当输出数据一致的评价结果时，则对该多源数据进行匹配标记；或，
当输出数据不一致的评价结果时，则进行报警。
本发明还提供一种用于铁路列控设备多源数据的分析评价系统，其中，包括：
数据处理单元，从列控设备上获取所述多源数据，并对所述多源数据进行分类处理；
评价单元，利用滑动窗口策略对分类处理后的所述多源数据进行关联、综合分析及状态评价，后输出评价结果；
评价结果处理单元，根据所述评价结果进行相应处理。
上述的分析评价系统，其中，所述数据处理单元包括：
数据获取模块，分析挖掘某一时间窗口内的多源数据信息以获取多个所述多源数据；
标签设置模块，对每一所述多源数据设置标签；
整理模块，根据所述标签对所述多源数据进行分类整理。
上述的分析评价系统，其中，所述评价单元包括：
窗口设置模块，设置所述滑动窗口的尺寸；
结果输出模块，当数据一致性比较队列内每收到某设备的一包有效的多源数据时，则在设定的所述滑动窗口内对与其相关的同一数据进行评价并输出评价结果。
上述的分析评价系统，其中，所述滑动窗口的尺寸设置完成后，所述窗口设置模块还结合车速信息对所述滑动窗口的尺寸进行动态调整。
上述的分析评价系统，其中，当与其相关的同一数据在设定的所述滑动窗口内存在且一致时，所述结果输出模输出数据一致的评价结果，否则所述结果输出模输出数据不一致的评价结果。
上述的分析评价系统，其中，当与其相关的同一数据在设定的所述滑动窗口内存在且一致时，以及多源数据及与其相关的同一数据的时间戳在一预设范围内时，所述结果输出模输出数据一致的评价结果，否则所述结果输出模输出数据不一致的评价结果。
上述的分析评价系统，其中，当所述车速信息低于一阈值时，放大所述滑动窗口的尺寸；当所述车速信息高于一阈值时，减小所述滑动窗口的尺寸。
上述的分析评价系统，其中，当输出数据一致的评价结果时，所述评价结果处理单元对该多源数据进行匹配标记；或，当输出数据不一致的评价结果时，所述评价结果处理单元则进行报警。
本发明相对于现有技术其功效在于：本发明能够有效消除列控系统在交互数据一致性校验时存在问题导致的安全隐患，实现对列控系统交互数据全时段、全过程的安全隐患监督。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为列控系统的运行状态关系模型示意图；
图2列控交互数据时间“窗口”效应示意图；
图3为本发明分析评价方法的流程图；
图4为图3中步骤s1的分步骤流程图；
图5为图3中步骤s2的分步骤流程图；
图6为动态滑动窗口处理示意图；
图7为本发明分析评价系统的结构示意图；
图8为分析评价系统的应用示意图。
其中，附图标记为；
数据处理单元：11
数据获取模块：111
标签设置模块：112
整理模块：113
评价单元：12
窗口设置模块：121
结果输出模块：122
评价结果处理单元：13
显示单元：14
存储单元：15。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”。
本发明所采用的用于铁路列控设备多源数据的分析评价方法，既包含多源数据综合分析，还包含了一致性评价方法，具体地说，就是从各列控设备的动态感知设备中获取列控系统内外部多源交互数据，将多源数据以时间和位置为坐标进行分类、分设备处理，构建设备状态参数、关键部件间交互实时数据和历史数据模型，以此为基础，利用时间、对象关联技术，对多源数据进行关联、综合分析及状态评价，当检测到数据不一致或联锁关系异常时，立即进行报警提示。
多源数据来源于列控系统间的接口交互，实际反映在列控系统各设备的运行状态中，基于前述交互数据的“时变”和“窗口”特点，多源数据同样具有交互数据的特点，对多源数据进行综合分析和动态一致性检查的关键技术在于如何在有限的时间“窗口”内，并行处理难以同步到达的无限多源监测数据，并对数据进行实时分析，由此，发明人提出了用于多源数据的分析评价方法。
请参照图3，图3为本发明分析评价方法的流程图。如图3所示，本发明用于铁路列控设备多源数据的分析评价方法，包括：
步骤s1：从列控设备上获取所述多源数据，并对多源数据进行分类处理。
请参照图4，图4为图3中步骤s1的分步骤流程图。如图4所示，其中，于所述步骤s1中包括：
步骤s11：分析挖掘某一时间窗口内的多源数据信息以获取多个多源数据；
步骤s12：对每一多源数据设置标签；
步骤s13：根据标签对所述多源数据进行分类整理。
具体地说，在本实施例中，首先，分析挖掘某一时间窗口内列控系统多源数据信息以获得多源数据，其中，在本实施例中，多源数据信息包括：应答器报文信息、轨道占用信息、轨道编码信息、列车进路信息、临时限速信息、行车许可信息、紧急停车信息中的至少一者；将每一多源数据均打上标签，其中在本实施例中，标签包括数据源标签和时间戳标签中的至少一者；采用数据封锁、多进程、多线程并行读写方法，根据标签对多源数据进行调度和管理，即对多源数据进行整理。
值得注意的是，在本实施例中，采用异步控制和线程间同步的机制，保证对数据的封闭与隔离，防止数据在访问过程中遭到破坏。
步骤s2：利用滑动窗口策略对分类处理后的多源数据进行关联、综合分析及状态评价，后输出评价结果。
请参照图5，图5为图3中步骤s2的分步骤流程图。如图5所示，其中，于所述步骤s2中包括：
步骤s21：设置滑动窗口的尺寸，当所述车速信息低于一阈值时，放大所述滑动窗口的尺寸；当所述车速信息高于一阈值时，减小所述滑动窗口的尺寸。
其中，于步骤s21中，结合车速信息对滑动窗口的尺寸进行动态调整，具体地说，结合采集到车速信息，将滑动窗口的大小td大小进行动态调整，当车速信息低时，自动放大滑动窗口的大小td尺寸，即将滑动窗口的大小td设为td tx。
本发明通过可变尺寸的动态滑动窗口对交互数据流的分析和处理，可以对网络数据的接收延迟进行自适应，在保证动态评价系统的容差性能的同时最大限度地降低了等待数据的时延，从而保证了对列控系统多源数据一致性比较的准确性和实时性。
步骤s22：当数据一致性比较队列内每收到某设备的一包有效的多源数据时，则在设定的滑动窗口内对与其相关的同一数据进行评价并输出评价结果。
其中，于步骤s22中，当与其相关的同一数据在设定的滑动窗口内存在且一致时，输出数据一致的评价结果，否则输出数据不一致的评价结果。
具体地说，对多源数据的一致性比较检查实际上就是对数据流的挖掘，由于需要对多源数据进行实时不间断检查，感知的数据输入是无界的，无界输入流需要无界的内存，显然这是不实际的，同时基于列控系统实时运行数据的时效性，对多源数据的一致性检查必须限定在其最小变化周期时效窗口内。因此在实际的无界流处理中采用一种“窗口策略”以限制每个输入流存储下来的元组数量。
滑动窗口是指在数据流上设定的一个区间，该区间只包括数据流最近的部分数据，其起始和结束时间戳都可以变化，随着新数据的到来，窗口向前移动，用新数据替换旧数据。因此，滑动窗口可以看作是数据流有限部分的历史性快照，同时利用滑动窗口的特点来满足数据流的实时性和无界的要求。本发明基于变尺度动态滑动窗口机制的频繁集挖掘算法，根据列控系统内外部实时交互数据流的流速变化以及数据分布的变化自适应地调整时间窗口大小，达到最小的内存空间和处理时间的消耗，提高数据挖掘的效率和准确性。
滑动窗口的大小的设置不能超过多源数据变化窗口的大小，多源数据变化的窗口大小tw与列车时速v、列车长度l1、轨道区段长度l2等因素直接相关，列车时速越快，列车越短，窗口就越小，窗口尺寸与列车时速、车长的关系为：
tw=（l1 l2）÷v
一般情况下，列车长度最小以8编组200米计算，轨道区段长度分别以最小45米、最大2000米计算，列车时速以350千米/小时计算，得出窗口大小为：
2.52s≦tw≦22.6s
需要说明的是，本发明虽然公开了上述数值，但本发明并不以此为限。
因此，本发明采用的方法，首先是取多源数据变化窗口tw的最小值为滑动窗口的大小，记为td。监测设备对窗口内的实时数据流进行实时分析，数据一致性比较队列内每收到某设备的一包有效数据，则实时查找与其相关（交互）的同一数据在设定的滑动窗口内是否存在，如果存在，则输出数据一致的评价结果，如果不存在，则输出数据不一致的评价结果。
在本发明的另一实施例中，步骤s22还可包括：当与其相关的同一数据在设定的所述滑动窗口内存在且一致时，以及多源数据及与其相关的同一数据的时间戳在一预设范围内时输出数据一致的评价结果，否则输出数据不一致的评价结果。
具体地说，考虑到设备信息网络延时、各设备数据发送周期不同步等因素的影响，步骤s22中还可包括将多源数据的时间戳标签纳入比较因子，进行二次确认时间戳的时间是不是在预设范围内，当处于预设范围内时则输出数据一致的评价结果，如果不处于预设范围内时，则输出数据不一致的评价结果。
由此，本发明确保最大限度内对进入窗口的交互数据流进行全面充分的一致性校验，避免数据漏判、误判现象的发生，有效提高数据校验效率。
步骤s3：根据评价结果进行相应处理。
其中，于所述步骤s3中包括：
当输出数据一致的评价结果时，则对该多源数据进行匹配标记；或，
当输出数据不一致的评价结果时，则进行报警。
以下举一具体实施例进行说明，请参照图6，图6为动态滑动窗口处理示意图。如图6所示，设启动时间为ts，滑动窗口尺寸为td，数据扫描周期为△t=1s，当s1秒接收到接口1监测数据流中的多源数据x时，系统则查询列控数据关系模型中与其相关的接口2及接口n的在当前时间前后td/2时间的数据，如果相关时间窗口内的数据与该数据一致，则对该数据进行匹配标记，继续下一包数据的评判，如果不一致或未在时间窗口内查询到该数据，则系统生成不一致报警，针对当前数据与后td/2时间数据的比较，系统通过定时器中断查询方式进行。
在本发明的一实施例中，还可包括显示评价结果的步骤；及/或；通过不同的插件(线程)，将多源数据进行存储的步骤；从而便于历史查询和统计分析。
请参照图7及图8，图7为本发明分析评价系统的结构示意图；图8为分析评价系统的应用示意图。如图7-图8所示，本发明用于铁路列控设备多源数据的分析评价系统包括：
数据处理单元11，从列控设备上获取所述多源数据，并对所述多源数据进行分类处理；
评价单元12，利用滑动窗口策略对分类处理后的所述多源数据进行关联、综合分析及状态评价，后输出评价结果；
评价结果处理单元13，根据所述评价结果进行相应处理，当输出数据一致的评价结果时，所述评价结果处理单元对该多源数据进行匹配标记；或，当输出数据不一致的评价结果时，所述评价结果处理单元则进行报警。
其中，所述数据处理单元11包括：
数据获取模块111，分析挖掘某一时间窗口内的多源数据信息以获取多个所述多源数据；
标签设置模块112，对每一所述多源数据设置标签；
整理模块113，根据所述标签对所述多源数据进行分类整理。
其中，所述评价单元12包括：
窗口设置模块121，设置所述滑动窗口的尺寸，其中当所述车速信息低于一阈值时，放大所述滑动窗口的尺寸；当所述车速信息高于一阈值时，减小所述滑动窗口的尺寸；
结果输出模块122，当数据一致性比较队列内每收到某设备的一包有效的多源数据时，则在设定的所述滑动窗口内对与其相关的同一数据进行评价并输出评价结果。
其中，所述滑动窗口的尺寸设置完成后，所述窗口设置模块121还结合车速信息对所述滑动窗口的尺寸进行动态调整。
在本发明的一实施例中，当与其相关的同一数据在设定的所述滑动窗口内存在且一致时，所述结果输出模输出数据一致的评价结果，否则所述结果输出模输出数据不一致的评价结果。
在本发明的一实施例中，当与其相关的同一数据在设定的所述滑动窗口内存在且一致时，以及多源数据及与其相关的同一数据的时间戳在一预设范围内时，所述结果输出模输出数据一致的评价结果，否则所述结果输出模输出数据不一致的评价结果。
在本发明的一实施例中，还可包括：
显示单元14，显示评价结果；
存储单元15，通过不同的插件(线程)，将多源数据进行存储。
在本发明的另一实施例中，显示单元14还可显示评价结果处理单元13输出的报警信息。
综上所述，本发明能够有效消除列控系统交互数据一致性校验时存在的系统运算资源消耗大、判断滞后、效率不高、误判漏判等一系列问题，实现对列控系统交互数据全时段、全过程的安全隐患监督。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
1.一种用于铁路列控设备多源数据的分析评价方法，其特征在于，包括：
步骤s1：从列控设备上获取所述多源数据，并对所述多源数据进行分类处理；
步骤s2：利用滑动窗口策略对分类处理后的所述多源数据进行关联、综合分析及状态评价，后输出评价结果；
步骤s3：根据所述评价结果进行相应处理。
2.如权利要求1所述的分析评价方法，其特征在于，所述步骤s1中包括：
步骤s11：分析挖掘某一时间窗口内的多源数据信息以获取多个所述多源数据；
步骤s12：对每一所述多源数据设置标签；
步骤s13：根据所述标签对所述多源数据进行分类整理。
3.如权利要求1所述的分析评价方法，其特征在于，所述步骤s2中包括：
步骤s21：设置所述滑动窗口的尺寸；
步骤s22：当数据一致性比较队列内每收到某设备的一包有效的多源数据时，则在设定的所述滑动窗口内对与其相关的同一数据进行评价并输出评价结果。
4.如权利要求3所述的分析评价方法，其特征在于，所述步骤s21中还包括：结合车速信息对所述滑动窗口的尺寸进行动态调整。
5.如权利要求3所述的分析评价方法，其特征在于，所述步骤s22中还包括：
当与其相关的同一数据在设定的所述滑动窗口内存在且一致时，输出数据一致的评价结果，否则输出数据不一致的评价结果。
6.如权利要求3所述的分析评价方法，其特征在于，所述步骤s22中还包括：
当与其相关的同一数据在设定的所述滑动窗口内存在且一致时，以及多源数据及与其相关的同一数据的时间戳在一预设范围内时输出数据一致的评价结果，否则输出数据不一致的评价结果。
7.如权利要求4所述的分析评价方法，其特征在于，当所述车速信息低于一阈值时，放大所述滑动窗口的尺寸；当所述车速信息高于一阈值时，减小所述滑动窗口的尺寸。
8.如权利要求5或6所述的分析评价方法，其特征在于，所述步骤s3中包括：
当输出数据一致的评价结果时，则对该多源数据进行匹配标记；或，
当输出数据不一致的评价结果时，则进行报警。
9.一种用于铁路列控设备多源数据的分析评价系统，其特征在于，包括：
数据处理单元，从列控设备上获取所述多源数据，并对所述多源数据进行分类处理；
评价单元，利用滑动窗口策略对分类处理后的所述多源数据进行关联、综合分析及状态评价，后输出评价结果；
评价结果处理单元，根据所述评价结果进行相应处理。
10.如权利要求9所述的分析评价系统，其特征在于，所述数据处理单元包括：
数据获取模块，分析挖掘某一时间窗口内的多源数据信息以获取多个所述多源数据；
标签设置模块，对每一所述多源数据设置标签；
整理模块，根据所述标签对所述多源数据进行分类整理。
11.如权利要求9所述的分析评价系统，其特征在于，所述评价单元包括：
窗口设置模块，设置所述滑动窗口的尺寸；
结果输出模块，当数据一致性比较队列内每收到某设备的一包有效的多源数据时，则在设定的所述滑动窗口内对与其相关的同一数据进行评价并输出评价结果。
12.如权利要求11所述的分析评价系统，其特征在于，所述滑动窗口的尺寸设置完成后，所述窗口设置模块还结合车速信息对所述滑动窗口的尺寸进行动态调整。
13.如权利要求11所述的分析评价系统，其特征在于，当与其相关的同一数据在设定的所述滑动窗口内存在且一致时，所述结果输出模输出数据一致的评价结果，否则所述结果输出模输出数据不一致的评价结果。
14.如权利要求11所述的分析评价系统，其特征在于，当与其相关的同一数据在设定的所述滑动窗口内存在且一致时，以及多源数据及与其相关的同一数据的时间戳在一预设范围内时，所述结果输出模输出数据一致的评价结果，否则所述结果输出模输出数据不一致的评价结果。
15.如权利要求12所述的分析评价系统，其特征在于，当所述车速信息低于一阈值时，放大所述滑动窗口的尺寸；当所述车速信息高于一阈值时，减小所述滑动窗口的尺寸。
16.如权利要求13或14所述的分析评价系统，其特征在于，当输出数据一致的评价结果时，所述评价结果处理单元对该多源数据进行匹配标记；或，当输出数据不一致的评价结果时，所述评价结果处理单元则进行报警。
技术总结