本發(fā)明涉及工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種基于云計(jì)算的工業(yè)設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)信息化技術(shù)的不斷提高以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速普及，需要處理的數(shù)據(jù)也越來(lái)越大，各個(gè)領(lǐng)域?qū)Ａ繑?shù)據(jù)處理的需求也越來(lái)越多。其中，設(shè)備的壽命管理也面臨著同樣的問(wèn)題，因?yàn)樵O(shè)備的壽命管理是一個(gè)延續(xù)時(shí)間可能達(dá)到幾十年的過(guò)程，而且設(shè)備數(shù)量也日益增加，單靠本地服務(wù)端來(lái)處理已經(jīng)不能滿足要求，利用云計(jì)算的強(qiáng)大處理能力來(lái)管理維護(hù)設(shè)備，已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。另一方面，設(shè)備的相關(guān)參數(shù)又是要求又一定的保密性的，尤其是重要數(shù)據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于云計(jì)算的工業(yè)設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種基于云計(jì)算的工業(yè)設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)，包括設(shè)備檢測(cè)終端，用于對(duì)設(shè)備每次的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)，所述運(yùn)行時(shí)間的檢測(cè)以設(shè)備通電時(shí)刻為起點(diǎn)時(shí)刻，以設(shè)備斷電時(shí)刻為停止時(shí)刻，起點(diǎn)時(shí)刻和停止時(shí)刻之間的時(shí)間段即為設(shè)備每次的運(yùn)行時(shí)間；

本地服務(wù)端，用于接收設(shè)備檢測(cè)終端檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，并提供人機(jī)交互端口和本地報(bào)警，用戶通過(guò)人機(jī)交互端口向遠(yuǎn)端云服務(wù)器輸入各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行壽命上限；

遠(yuǎn)端云服務(wù)器，包括計(jì)算云服務(wù)器、儲(chǔ)存云服務(wù)器和判斷模塊，所述計(jì)算云服務(wù)器為數(shù)據(jù)處理提供計(jì)算支撐，所述儲(chǔ)存云服務(wù)器用于儲(chǔ)存本地服務(wù)端輸送的的各種數(shù)據(jù)，所述判斷模塊用于判斷各個(gè)設(shè)備的使用時(shí)間是否超過(guò)壽命上限，每次本地服務(wù)端傳送完設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間后，遠(yuǎn)端云服務(wù)器都會(huì)扣除對(duì)應(yīng)設(shè)備的使用壽命，并將剩余壽命與其壽命上限作比較，如果超限則指示本地服務(wù)端的本地報(bào)警作出報(bào)警動(dòng)作；

數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和恢復(fù)單元，設(shè)置在本地服務(wù)端和遠(yuǎn)端云服務(wù)器之間，用于根據(jù)用戶的請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)多重安全加密的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和恢復(fù)功能；

本工業(yè)設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)的有益效果為：設(shè)計(jì)了一種合理的工業(yè)設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)，利用云服務(wù)器對(duì)設(shè)備的壽命進(jìn)行科學(xué)管理，本地服務(wù)端的計(jì)算和儲(chǔ)存量大大減少，以及合理的壽命計(jì)算報(bào)警功能實(shí)現(xiàn)。

附圖說(shuō)明

利用附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。

圖1是一種基于云計(jì)算的工業(yè)設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和恢復(fù)單元的結(jié)構(gòu)框圖。

附圖標(biāo)記：設(shè)備檢測(cè)終端-1；本地服務(wù)端-2；數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和恢復(fù)單元-3；遠(yuǎn)端云服務(wù)器-4；保養(yǎng)提示單元-5；保養(yǎng)信息庫(kù)-6；顯示屏-7；數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊-21；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊-22；數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊-23；數(shù)據(jù)評(píng)估模塊-24；數(shù)據(jù)分割子模塊-221；數(shù)據(jù)加密子模塊-222；云存儲(chǔ)子模塊223分級(jí)匹配子模塊-231；匹配容錯(cuò)子模塊-232。

具體實(shí)施方式

結(jié)合以下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

應(yīng)用場(chǎng)景1：

如圖1所示的一種基于云計(jì)算的工業(yè)設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)，包括設(shè)備檢測(cè)終端1，用于對(duì)設(shè)備每次的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)，所述運(yùn)行時(shí)間的檢測(cè)以設(shè)備通電時(shí)刻為起點(diǎn)時(shí)刻，以設(shè)備斷電時(shí)刻為停止時(shí)刻，起點(diǎn)時(shí)刻和停止時(shí)刻之間的時(shí)間段即為設(shè)備每次的運(yùn)行時(shí)間；

本地服務(wù)端2，用于接收設(shè)備檢測(cè)終端1檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，并提供人機(jī)交互端口和本地報(bào)警，用戶通過(guò)人機(jī)交互端口向遠(yuǎn)端云服務(wù)器4輸入各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行壽命上限；

遠(yuǎn)端云服務(wù)器4，包括計(jì)算云服務(wù)器、儲(chǔ)存云服務(wù)器和判斷模塊，所述計(jì)算云服務(wù)器為數(shù)據(jù)處理提供計(jì)算支撐，所述儲(chǔ)存云服務(wù)器用于儲(chǔ)存本地服務(wù)端2端輸送的的各種數(shù)據(jù)，所述判斷模塊用于判斷各個(gè)設(shè)備的使用時(shí)間是否超過(guò)壽命上限，每次本地服務(wù)端2傳送完設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間后，遠(yuǎn)端云服務(wù)器4都會(huì)扣除對(duì)應(yīng)設(shè)備的使用壽命，并將剩余壽命與其壽命上限作比較，如果超限則指示本地服務(wù)端2的本地報(bào)警作出報(bào)警動(dòng)作；

數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和恢復(fù)單元3，設(shè)置在本地服務(wù)端2和遠(yuǎn)端云服務(wù)器3之間，用于根據(jù)用戶的請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)多重安全加密的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和恢復(fù)功能。

本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種合理的工業(yè)設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)，利用云服務(wù)器對(duì)設(shè)備的壽命進(jìn)行科學(xué)管理，本地服務(wù)端的計(jì)算和儲(chǔ)存量大大減少，以及合理的壽命計(jì)算報(bào)警功能實(shí)現(xiàn)。

優(yōu)選地，還包括保養(yǎng)提示單元5，所述保養(yǎng)提示單元5為每個(gè)設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間設(shè)定一個(gè)保養(yǎng)時(shí)間閥值，當(dāng)設(shè)備的剩余生命小于所述保養(yǎng)時(shí)間閥值時(shí)，向運(yùn)行人員發(fā)出保養(yǎng)信號(hào)。

優(yōu)選地，所述保養(yǎng)提示單元5還設(shè)置有保養(yǎng)信息庫(kù)6，所述保養(yǎng)信息庫(kù)6為每一個(gè)類型的工業(yè)設(shè)備提前錄入保養(yǎng)時(shí)的注意事項(xiàng)、保養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)、具體操作步驟，當(dāng)某一工業(yè)設(shè)備保養(yǎng)提示發(fā)出后，從保養(yǎng)信息庫(kù)6中調(diào)出相應(yīng)的信息，一并發(fā)送到本地服務(wù)端2，并通過(guò)與本地服務(wù)端2相連的顯示屏7顯示出來(lái)。

優(yōu)選地，如圖2所示，所述數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和恢復(fù)單元包括數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊21、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊22、數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊23和數(shù)據(jù)評(píng)估模塊24：

(1)數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊21，用于對(duì)所述本地服務(wù)端2來(lái)的大規(guī)模數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，其具體執(zhí)行以下操作：通過(guò)K-means聚類對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，以聚類中心為名稱為每一分類建立目錄，重復(fù)以上分類過(guò)程，將數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)分，形成分類下的子分類，并形成數(shù)據(jù)的多級(jí)目錄。

(2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊22，包括數(shù)據(jù)分割子模塊221、數(shù)據(jù)加密子模塊222和云存儲(chǔ)子模塊223：

a、數(shù)據(jù)分割子模塊221，用于對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，其具體執(zhí)行以下操作：

當(dāng)需要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)r時(shí)，首先在本地服務(wù)端1把數(shù)據(jù)r分割成長(zhǎng)度均為h的n部分r₁，r₂，…，r_n，然后在有限域Z_P中將每個(gè)r_i分別分割成n個(gè)子塊r_i,1，r_i,2…r_i,n，其中p＞2^h，則對(duì)于第j個(gè)子塊r_i,j＝r_i·(r_i,1·r_i,2…·r_i,j-1)^-1modp，其中mod代表求余運(yùn)算符；

將{r_i,1·r_i,2…·r_i,n-1}設(shè)成是初始的分塊集，映射到集合{p₁,p₂…p_n}構(gòu)建線性相關(guān)關(guān)系，用下式表示線性方程組：

a_i1r_1,1+a_i2r_1,2+…+a_inr_1,n＝c_i,1

a_i1r_2，1+a_i2r_2,2+…+a_inr_2,n＝c_i,2

……

a_i1r_n,1+a_i2r_n,2+…+a_inr_n,n＝c_i,n

其中a_ij是從有限域Z_P中任意選取的，以此類推得出c_2,1,c_2,2，…,_2,n,…,c_n,1,c_n,2,…,c_n,n，用矩陣的形式表現(xiàn)出其相關(guān)關(guān)系，令則上述線性方程組表示為A×R＝C；

對(duì)矩陣R按下式進(jìn)行二次混合得到新的矩陣C‘：A×R×A＝C‘。

b、數(shù)據(jù)加密子模塊222，用于對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密以提高數(shù)據(jù)的安全性，其具體執(zhí)行以下操作：

調(diào)用密匙生成函數(shù)，根據(jù)每個(gè)a_ij的值以及用戶輸入的安全參數(shù)λ值，輸出解密密匙對(duì){K_E，K_D}，并將加密密匙K_E與計(jì)算云服務(wù)器H_i共享，將解密密匙K_D存儲(chǔ)在本地服務(wù)端1。

通過(guò)計(jì)算云服務(wù)器向偽隨機(jī)序列生成器輸入a_ij，生成與a_ij一一對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)Tag_ij，同時(shí)調(diào)用同態(tài)加密函數(shù)，輸入加密密匙及每個(gè)a_ij所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)值V_ij，生成密文Z_ij，容易知Tag_ij和c_ij均為n×n矩陣，分別記為Tag和Z矩陣；用Tag矩陣按下式對(duì)C‘進(jìn)行一次混合加密得到C“：Tag×C‘＝C“；然后用Z矩陣按下式對(duì)C“進(jìn)行二次混合加密得到C“’：C“×Z＝C“’；任意隨機(jī)產(chǎn)生B個(gè)虛擬向量，其中B≥2n，隨機(jī)地將該虛擬向量安排入C“’中，得到一個(gè)N₁×N₂的矩陣Q，其中N₁和N₂均大于n，所述虛擬向量用于掩飾真實(shí)的n值，進(jìn)一步加強(qiáng)了數(shù)據(jù)的安全性。在此實(shí)施例中，min(N₁,N₂)≥n+1，得到的矩陣Q的行數(shù)或者列數(shù)至少比n值大1，稱為提高了1個(gè)安全等級(jí)。

c、云存儲(chǔ)子模塊223，用于將加密后的數(shù)據(jù)上傳到儲(chǔ)存云服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)，將得到的A、C、C‘、C“、C“’、Q、Tag、Z、由C“’得到矩陣Q時(shí)的具體隨機(jī)路徑以及所述虛擬向量上傳到儲(chǔ)存云服務(wù)器。

(3)數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊23，用于根據(jù)用戶的請(qǐng)求將儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的恢復(fù)和取出，其包括分級(jí)匹配子模塊231和匹配容錯(cuò)子模塊232，這里所指的用戶包括合法用戶和非法用戶：

a、分級(jí)匹配子模塊231，其具體執(zhí)行以下操作：

用戶發(fā)出請(qǐng)求需要恢復(fù)數(shù)據(jù)r，從儲(chǔ)存服務(wù)器中調(diào)出矩陣Q、生成矩陣Q時(shí)的隨機(jī)路徑和虛擬向量，按照該隨機(jī)路徑逆向剔除虛擬向量后得到矩陣C“’₁；

將C“’₁與從儲(chǔ)存服務(wù)器中調(diào)出的C“’比較，如果不匹配則報(bào)錯(cuò)，如果匹配則進(jìn)入下一步；

將C“’₁按照預(yù)先編寫好的逆向函數(shù)以及從儲(chǔ)存服務(wù)器中調(diào)出的矩陣Z和矩陣Tag分別得出C“₁和C‘₁，并分別與C“和C‘比較，任一步驟不匹配均報(bào)錯(cuò)，匹配成功后進(jìn)入下一步；

調(diào)出矩陣A，一方面根據(jù)矩陣A的可逆性按照R＝A^-1C‘A^-1得到儲(chǔ)存數(shù)據(jù)r，另一方面將A用預(yù)先編好的解密函數(shù)解密，得到解密密匙K_D‘，K_D‘與存儲(chǔ)在本地服務(wù)端1的解密密匙K_D進(jìn)行比較，如果K_D‘與存儲(chǔ)在本地服務(wù)端1的解密密匙K_D相匹配，則云服務(wù)器向用戶發(fā)送得到的儲(chǔ)存數(shù)據(jù)r，這樣就恢復(fù)了數(shù)據(jù)r；

b、匹配容錯(cuò)子模塊232：

如果K_D‘與K_D無(wú)法匹配則報(bào)錯(cuò)并且將得到的數(shù)據(jù)r在設(shè)定的時(shí)間t內(nèi)作保存，如果在時(shí)間t內(nèi)用戶重新匹配上密匙，則直接將數(shù)據(jù)r發(fā)送給用戶，否則丟失該數(shù)據(jù)r。

(4)數(shù)據(jù)評(píng)估模塊24，對(duì)數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊21中的數(shù)據(jù)分類過(guò)程、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊22中的數(shù)據(jù)分割和加密過(guò)程、數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊23中的分級(jí)匹配過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督和評(píng)價(jià)，為后續(xù)的改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支持。

在此實(shí)施例的工業(yè)設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)中，(1)設(shè)置數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊21對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，能夠有效提高計(jì)算效率，減少時(shí)間成本；

(2)先對(duì)數(shù)據(jù)平均分割，再對(duì)每個(gè)子塊進(jìn)行分割，由于C中任意元素的值不僅與R中第j列有關(guān),也與R中其它的列有關(guān),關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，而且將偽隨機(jī)函數(shù)和同態(tài)加密機(jī)制有機(jī)地結(jié)合在矩陣加密中，竊取者想要獲得數(shù)據(jù)r的完整信息，不光要對(duì)密匙和隨機(jī)函數(shù)進(jìn)行破解，而且必須獲得矩陣中每一個(gè)元素的值，才能恢復(fù)處全部信息；

(3)將隨機(jī)產(chǎn)生的虛擬向量隨機(jī)地安排到矩陣C“’中，能有效掩飾真實(shí)的n值，這進(jìn)一步提高了破譯的難度，這對(duì)于均分分割的方案來(lái)說(shuō)是尤為重要的，min(N₁,N₂)≥n+1，得到的矩陣Q的行數(shù)或者列數(shù)至少比n值大1，提高了1個(gè)安全等級(jí)；

(4)恢復(fù)數(shù)據(jù)過(guò)程中每一個(gè)步均與儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，降低了容錯(cuò)率；一次數(shù)據(jù)恢復(fù)失敗后，并不立即丟失恢復(fù)出來(lái)的數(shù)據(jù)，而是采取暫存的方式，降低了系統(tǒng)的計(jì)算強(qiáng)度。

應(yīng)用場(chǎng)景2：

如圖1所示的一種基于云計(jì)算的工業(yè)設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)，包括設(shè)備檢測(cè)終端1，用于對(duì)設(shè)備每次的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)，所述運(yùn)行時(shí)間的檢測(cè)以設(shè)備通電時(shí)刻為起點(diǎn)時(shí)刻，以設(shè)備斷電時(shí)刻為停止時(shí)刻，起點(diǎn)時(shí)刻和停止時(shí)刻之間的時(shí)間段即為設(shè)備每次的運(yùn)行時(shí)間；

本地服務(wù)端2，用于接收設(shè)備檢測(cè)終端1檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，并提供人機(jī)交互端口和本地報(bào)警，用戶通過(guò)人機(jī)交互端口向遠(yuǎn)端云服務(wù)器4輸入各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行壽命上限；

遠(yuǎn)端云服務(wù)器4，包括計(jì)算云服務(wù)器、儲(chǔ)存云服務(wù)器和判斷模塊，所述計(jì)算云服務(wù)器為數(shù)據(jù)處理提供計(jì)算支撐，所述儲(chǔ)存云服務(wù)器用于儲(chǔ)存本地服務(wù)端2端輸送的的各種數(shù)據(jù)，所述判斷模塊用于判斷各個(gè)設(shè)備的使用時(shí)間是否超過(guò)壽命上限，每次本地服務(wù)端2傳送完設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間后，遠(yuǎn)端云服務(wù)器4都會(huì)扣除對(duì)應(yīng)設(shè)備的使用壽命，并將剩余壽命與其壽命上限作比較，如果超限則指示本地服務(wù)端2的本地報(bào)警作出報(bào)警動(dòng)作；

數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和恢復(fù)單元3，設(shè)置在本地服務(wù)端2和遠(yuǎn)端云服務(wù)器3之間，用于根據(jù)用戶的請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)多重安全加密的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和恢復(fù)功能。

本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種合理的工業(yè)設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)，利用云服務(wù)器對(duì)設(shè)備的壽命進(jìn)行科學(xué)管理，本地服務(wù)端的計(jì)算和儲(chǔ)存量大大減少，以及合理的壽命計(jì)算報(bào)警功能實(shí)現(xiàn)。

優(yōu)選地，還包括保養(yǎng)提示單元5，所述保養(yǎng)提示單元5為每個(gè)設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間設(shè)定一個(gè)保養(yǎng)時(shí)間閥值，當(dāng)設(shè)備的剩余生命小于所述保養(yǎng)時(shí)間閥值時(shí)，向運(yùn)行人員發(fā)出保養(yǎng)信號(hào)。

優(yōu)選地，所述保養(yǎng)提示單元5還設(shè)置有保養(yǎng)信息庫(kù)6，所述保養(yǎng)信息庫(kù)6為每一個(gè)類型的工業(yè)設(shè)備提前錄入保養(yǎng)時(shí)的注意事項(xiàng)、保養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)、具體操作步驟，當(dāng)某一工業(yè)設(shè)備保養(yǎng)提示發(fā)出后，從保養(yǎng)信息庫(kù)6中調(diào)出相應(yīng)的信息，一并發(fā)送到本地服務(wù)端2，并通過(guò)與本地服務(wù)端2相連的顯示屏7顯示出來(lái)。

優(yōu)選地，如圖2所示，所述數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和恢復(fù)單元3包括數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊21、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊22、數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊23和數(shù)據(jù)評(píng)估模塊24：

(1)數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊21，用于對(duì)所述本地服務(wù)端2來(lái)的大規(guī)模數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，其具體執(zhí)行以下操作：通過(guò)K-means聚類對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，以聚類中心為名稱為每一分類建立目錄，重復(fù)以上分類過(guò)程，將數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)分，形成分類下的子分類，并形成數(shù)據(jù)的多級(jí)目錄。

(2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊22，包括數(shù)據(jù)分割子模塊221、數(shù)據(jù)加密子模塊222和云存儲(chǔ)子模塊223：

a、數(shù)據(jù)分割子模塊221，用于對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，其具體執(zhí)行以下操作：

當(dāng)需要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)r時(shí)，首先在本地服務(wù)端把數(shù)據(jù)r分割成長(zhǎng)度均為h的n部分r₁，r₂，…，r_n，然后在有限域Z_P中將每個(gè)r_i分別分割成n個(gè)子塊r_i,1，r_i,2…r_i,n，其中p＞2^h，則對(duì)于第j個(gè)子塊r_i,j＝r_i·(r_i,1·r_i,2…·r_i,j-1)^-1modp，其中mod代表求余運(yùn)算符；

將{r_i,1·r_i,2…·r_i,n-1}設(shè)成是初始的分塊集，映射到集合{p₁,p₂…p_n}構(gòu)建線性相關(guān)關(guān)系，用下式表示線性方程組：

a_i1r_1,1+a_i2r_1,2+…+a_inr_1,n＝c_i,1

a_i1r_2,1+a_i2r_2,2+…+a_inr_2,n＝c_i,2

……

a_i1r_n,1+a_i2r_n,2+…+a_inr_n,n＝c_i,n

其中a_ij是從有限域Z_P中任意選取的，以此類推得出c_2,1,c_2,2,…,c_2,n,…,c_n,1,c_n,2,…,c_n,n，用矩陣的形式表現(xiàn)出其相關(guān)關(guān)系，令則上述線性方程組表示為A×R＝C；

對(duì)矩陣R按下式進(jìn)行二次混合得到新的矩陣C‘：A×R×A＝C‘。

b、數(shù)據(jù)加密子模塊222，用于對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密以提高數(shù)據(jù)的安全性，其具體執(zhí)行以下操作：

調(diào)用密匙生成函數(shù)，根據(jù)每個(gè)a_ij的值以及用戶輸入的安全參數(shù)λ值，輸出解密密匙對(duì){K_E，K_D}，并將加密密匙K_E與計(jì)算云服務(wù)器H_i共享，將解密密匙K_D存儲(chǔ)在本地服務(wù)端。

通過(guò)計(jì)算云服務(wù)器向偽隨機(jī)序列生成器輸入a_ij，生成與a_ij一一對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)Tag_ij，同時(shí)調(diào)用同態(tài)加密函數(shù)，輸入加密密匙及每個(gè)a_ij所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)值V_ij，生成密文Z_ij，容易知Tag_ij和c_ij均為n×n矩陣，分別記為Tag和Z矩陣；用Tag矩陣按下式對(duì)C‘進(jìn)行一次混合加密得到C“：Tag×C‘＝C“；然后用Z矩陣按下式對(duì)C“進(jìn)行二次混合加密得到C“’：C“×Z＝C“’；任意隨機(jī)產(chǎn)生B個(gè)虛擬向量，其中B≥2n，隨機(jī)地將該虛擬向量安排入C“’中，得到一個(gè)N₁×N₂的矩陣Q，其中N₁和N₂均大于n，所述虛擬向量用于掩飾真實(shí)的n值，進(jìn)一步加強(qiáng)了數(shù)據(jù)的安全性。在此實(shí)施例中，min(N₁,N₂)≥n+2，得到的矩陣Q的行數(shù)或者列數(shù)至少比n值大2，稱為提高了2個(gè)安全等級(jí)。

c、云存儲(chǔ)子模塊223，用于將加密后的數(shù)據(jù)上傳到儲(chǔ)存云服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)，將得到的A、C、C‘、C“、C“’、Q、Tag、Z、由C“’得到矩陣Q時(shí)的具體隨機(jī)路徑以及所述虛擬向量上傳到儲(chǔ)存云服務(wù)器。

(3)數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊23，用于根據(jù)用戶的請(qǐng)求將儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的恢復(fù)和取出，其包括分級(jí)匹配子模塊231和匹配容錯(cuò)子模塊232，這里所指的用戶包括合法用戶和非法用戶：

a、分級(jí)匹配子模塊231，其具體執(zhí)行以下操作：

用戶發(fā)出請(qǐng)求需要恢復(fù)數(shù)據(jù)r,從儲(chǔ)存服務(wù)器中調(diào)出矩陣Q、生成矩陣Q時(shí)的隨機(jī)路徑和虛擬向量，按照該隨機(jī)路徑逆向剔除虛擬向量后得到矩陣C“’₁；

將C“’₁與從儲(chǔ)存服務(wù)器中調(diào)出的C“’比較，如果不匹配則報(bào)錯(cuò)，如果匹配則進(jìn)入下一步；

將C“’₁按照預(yù)先編寫好的逆向函數(shù)以及從儲(chǔ)存服務(wù)器中調(diào)出的矩陣Z和矩陣Tag分別得出C“₁和C‘₁，并分別與C“和C‘比較，任一步驟不匹配均報(bào)錯(cuò)，匹配成功后進(jìn)入下一步；

調(diào)出矩陣A，一方面根據(jù)矩陣A的可逆性按照R＝A^-1C‘A^-1得到儲(chǔ)存數(shù)據(jù)r，另一方面將A用預(yù)先編好的解密函數(shù)解密，得到解密密匙K_D‘，K_D‘與存儲(chǔ)在本地服務(wù)端的解密密匙K_D進(jìn)行比較，如果K_D‘與存儲(chǔ)在本地服務(wù)端的解密密匙K_D相匹配，則云服務(wù)器向用戶發(fā)送得到的儲(chǔ)存數(shù)據(jù)r，這樣就恢復(fù)了數(shù)據(jù)r；

b、匹配容錯(cuò)子模塊232：

如果K_D‘與K_D無(wú)法匹配則報(bào)錯(cuò)并且將得到的數(shù)據(jù)r在設(shè)定的時(shí)間t內(nèi)作保存，如果在時(shí)間t內(nèi)用戶重新匹配上密匙，則直接將數(shù)據(jù)r發(fā)送給用戶，否則丟失該數(shù)據(jù)r。

(4)數(shù)據(jù)評(píng)估模塊24，對(duì)數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊21中的數(shù)據(jù)分類過(guò)程、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊22中的數(shù)據(jù)分割和加密過(guò)程、數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊23中的分級(jí)匹配過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督和評(píng)價(jià)，為后續(xù)的改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支持。

在此實(shí)施例的工業(yè)設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)中，(1)設(shè)置數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊21對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，能夠有效提高計(jì)算效率，減少時(shí)間成本；

(2)先對(duì)數(shù)據(jù)平均分割，再對(duì)每個(gè)子塊進(jìn)行分割，由于C中任意元素的值不僅與R中第j列有關(guān),也與R中其它的列有關(guān),關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，而且將偽隨機(jī)函數(shù)和同態(tài)加密機(jī)制有機(jī)地結(jié)合在矩陣加密中，竊取者想要獲得數(shù)據(jù)r的完整信息，不光要對(duì)密匙和隨機(jī)函數(shù)進(jìn)行破解，而且必須獲得矩陣中每一個(gè)元素的值，才能恢復(fù)處全部信息；

(3)將隨機(jī)產(chǎn)生的虛擬向量隨機(jī)地安排到矩陣C“’中，能有效掩飾真實(shí)的n值，這進(jìn)一步提高了破譯的難度，這對(duì)于均分分割的方案來(lái)說(shuō)是尤為重要的，min(N₁,N₂)≥n+2，得到的矩陣Q的行數(shù)或者列數(shù)至少比n值大2，提高了2個(gè)安全等級(jí)；

(4)恢復(fù)數(shù)據(jù)過(guò)程中每一個(gè)步均與儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，降低了容錯(cuò)率；一次數(shù)據(jù)恢復(fù)失敗后，并不立即丟失恢復(fù)出來(lái)的數(shù)據(jù)，而是采取暫存的方式，降低了系統(tǒng)的計(jì)算強(qiáng)度。

應(yīng)用場(chǎng)景3：

如圖1所示的一種基于云計(jì)算的工業(yè)設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)，包括設(shè)備檢測(cè)終端1，用于對(duì)設(shè)備每次的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)，所述運(yùn)行時(shí)間的檢測(cè)以設(shè)備通電時(shí)刻為起點(diǎn)時(shí)刻，以設(shè)備斷電時(shí)刻為停止時(shí)刻，起點(diǎn)時(shí)刻和停止時(shí)刻之間的時(shí)間段即為設(shè)備每次的運(yùn)行時(shí)間；

本地服務(wù)端2，用于接收設(shè)備檢測(cè)終端1檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，并提供人機(jī)交互端口和本地報(bào)警，用戶通過(guò)人機(jī)交互端口向遠(yuǎn)端云服務(wù)器4輸入各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行壽命上限；

遠(yuǎn)端云服務(wù)器4，包括計(jì)算云服務(wù)器、儲(chǔ)存云服務(wù)器和判斷模塊，所述計(jì)算云服務(wù)器為數(shù)據(jù)處理提供計(jì)算支撐，所述儲(chǔ)存云服務(wù)器用于儲(chǔ)存本地服務(wù)端2端輸送的的各種數(shù)據(jù)，所述判斷模塊用于判斷各個(gè)設(shè)備的使用時(shí)間是否超過(guò)壽命上限，每次本地服務(wù)端2傳送完設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間后，遠(yuǎn)端云服務(wù)器4都會(huì)扣除對(duì)應(yīng)設(shè)備的使用壽命，并將剩余壽命與其壽命上限作比較，如果超限則指示本地服務(wù)端2的本地報(bào)警作出報(bào)警動(dòng)作；

數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和恢復(fù)單元3，設(shè)置在本地服務(wù)端2和遠(yuǎn)端云服務(wù)器3之間，用于根據(jù)用戶的請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)多重安全加密的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和恢復(fù)功能。

本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種合理的工業(yè)設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)，利用云服務(wù)器對(duì)設(shè)備的壽命進(jìn)行科學(xué)管理，本地服務(wù)端的計(jì)算和儲(chǔ)存量大大減少，以及合理的壽命計(jì)算報(bào)警功能實(shí)現(xiàn)。

優(yōu)選地，還包括保養(yǎng)提示單元5，所述保養(yǎng)提示單元5為每個(gè)設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間設(shè)定一個(gè)保養(yǎng)時(shí)間閥值，當(dāng)設(shè)備的剩余生命小于所述保養(yǎng)時(shí)間閥值時(shí)，向運(yùn)行人員發(fā)出保養(yǎng)信號(hào)。

優(yōu)選地，所述保養(yǎng)提示單元5還設(shè)置有保養(yǎng)信息庫(kù)6，所述保養(yǎng)信息庫(kù)6為每一個(gè)類型的工業(yè)設(shè)備提前錄入保養(yǎng)時(shí)的注意事項(xiàng)、保養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)、具體操作步驟，當(dāng)某一工業(yè)設(shè)備保養(yǎng)提示發(fā)出后，從保養(yǎng)信息庫(kù)6中調(diào)出相應(yīng)的信息，一并發(fā)送到本地服務(wù)端2，并通過(guò)與本地服務(wù)端2相連的顯示屏7顯示出來(lái)。

優(yōu)選地，如圖2所示，所述數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和恢復(fù)單元包括數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊21、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊22、數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊23和數(shù)據(jù)評(píng)估模塊24：

(1)數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊21，用于對(duì)所述本地服務(wù)端2來(lái)的大規(guī)模數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，其具體執(zhí)行以下操作：通過(guò)K-means聚類對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，以聚類中心為名稱為每一分類建立目錄，重復(fù)以上分類過(guò)程，將數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)分，形成分類下的子分類，并形成數(shù)據(jù)的多級(jí)目錄。

(2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊22，包括數(shù)據(jù)分割子模塊221、數(shù)據(jù)加密子模塊222和云存儲(chǔ)子模塊223：

a、數(shù)據(jù)分割子模塊221，用于對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，其具體執(zhí)行以下操作：

當(dāng)需要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)r時(shí)，首先在本地服務(wù)端把數(shù)據(jù)r分割成長(zhǎng)度均為h的n部分r₁，r₂，…，r_n，然后在有限域Z_P中將每個(gè)r_i分別分割成n個(gè)子塊r_i,1，r_i,2…r_i,n，其中p＞2^h，則對(duì)于第j個(gè)子塊r_i,j＝r_i·(r_i,1·r_i,2…·r_i,j-1)^-1modp，其中mod代表求余運(yùn)算符；

將{r_i,1·r_i,2…·r_i,n-1}設(shè)成是初始的分塊集，映射到集合{p₁,p₂…p_n}構(gòu)建線性相關(guān)關(guān)系，用下式表示線性方程組：

a_i1r_1,1+a_i2r_1,2+…+a_inr_1,n＝c_i,1

a_i1r_2,1+a_i2r_2,2+…+a_inr_2,n＝c_i,2

……

a_i1r_n,1+a_i2r_n,2+…+a_inr_n,n＝c_i,n

其中a_ij是從有限域Z_P中任意選取的，以此類推得出c_2,1,c_2,2,…,c_2,n,…,c_n,1,c_n,2,…,c_n,n，用矩陣的形式表現(xiàn)出其相關(guān)關(guān)系，令則上述線性方程組表示為A×R＝C；

對(duì)矩陣R按下式進(jìn)行二次混合得到新的矩陣C‘：A×R×A＝C‘。

b、數(shù)據(jù)加密子模塊222，用于對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密以提高數(shù)據(jù)的安全性，其具體執(zhí)行以下操作：

調(diào)用密匙生成函數(shù)，根據(jù)每個(gè)a_ij的值以及用戶輸入的安全參數(shù)λ值，輸出解密密匙對(duì){K_E，K_D}，并將加密密匙K_E與計(jì)算云服務(wù)器H_i共享，將解密密匙K_D存儲(chǔ)在本地服務(wù)端。

通過(guò)計(jì)算云服務(wù)器向偽隨機(jī)序列生成器輸入a_ij，生成與a_ij一一對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)Tag_ij，同時(shí)調(diào)用同態(tài)加密函數(shù)，輸入加密密匙及每個(gè)a_ij所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)值V_ij，生成密文Z_ij，容易知Tag_ij和c_ij均為n×n矩陣，分別記為Tag和Z矩陣；用Tag矩陣按下式對(duì)C‘進(jìn)行一次混合加密得到C“：Tag×C‘＝C“；然后用Z矩陣按下式對(duì)C“進(jìn)行二次混合加密得到C“’：C“×Z＝C“’；任意隨機(jī)產(chǎn)生B個(gè)虛擬向量，其中B≥2n，隨機(jī)地將該虛擬向量安排入C“’中，得到一個(gè)N₁×N₂的矩陣Q，其中N₁和N₂均大于n，所述虛擬向量用于掩飾真實(shí)的n值，進(jìn)一步加強(qiáng)了數(shù)據(jù)的安全性。在此實(shí)施例中，min(N₁,N₂)≥n+3，得到的矩陣Q的行數(shù)或者列數(shù)至少比n值大3，稱為提高了3個(gè)安全等級(jí)。

c、云存儲(chǔ)子模塊223，用于將加密后的數(shù)據(jù)上傳到儲(chǔ)存云服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)，將得到的A、C、C‘、C“、C“’、Q、Tag、Z、由C“’得到矩陣Q時(shí)的具體隨機(jī)路徑以及所述虛擬向量上傳到儲(chǔ)存云服務(wù)器。

(3)數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊23，用于根據(jù)用戶的請(qǐng)求將儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的恢復(fù)和取出，其包括分級(jí)匹配子模塊231和匹配容錯(cuò)子模塊232，這里所指的用戶包括合法用戶和非法用戶：

a、分級(jí)匹配子模塊231，其具體執(zhí)行以下操作：

用戶發(fā)出請(qǐng)求需要恢復(fù)數(shù)據(jù)r,從儲(chǔ)存服務(wù)器中調(diào)出矩陣Q、生成矩陣Q時(shí)的隨機(jī)路徑和虛擬向量，按照該隨機(jī)路徑逆向剔除虛擬向量后得到矩陣C“’₁；

將C“’₁與從儲(chǔ)存服務(wù)器中調(diào)出的C“’比較，如果不匹配則報(bào)錯(cuò)，如果匹配則進(jìn)入下一步；

將C“’₁按照預(yù)先編寫好的逆向函數(shù)以及從儲(chǔ)存服務(wù)器中調(diào)出的矩陣Z和矩陣Tag分別得出C“₁和C‘₁，并分別與C“和C‘比較，任一步驟不匹配均報(bào)錯(cuò)，匹配成功后進(jìn)入下一步；

調(diào)出矩陣A，一方面根據(jù)矩陣A的可逆性按照R＝A^-1C‘A^-1得到儲(chǔ)存數(shù)據(jù)r，另一方面將A用預(yù)先編好的解密函數(shù)解密，得到解密密匙K_D‘，K_D‘與存儲(chǔ)在本地服務(wù)端的解密密匙K_D進(jìn)行比較，如果K_D‘與存儲(chǔ)在本地服務(wù)端的解密密匙K_D相匹配，則云服務(wù)器向用戶發(fā)送得到的儲(chǔ)存數(shù)據(jù)r，這樣就恢復(fù)了數(shù)據(jù)r；

b、匹配容錯(cuò)子模塊232：

如果K_D‘與K_D無(wú)法匹配則報(bào)錯(cuò)并且將得到的數(shù)據(jù)r在設(shè)定的時(shí)間t內(nèi)作保存，如果在時(shí)間t內(nèi)用戶重新匹配上密匙，則直接將數(shù)據(jù)r發(fā)送給用戶，否則丟失該數(shù)據(jù)r。

(4)數(shù)據(jù)評(píng)估模塊24，對(duì)數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊21中的數(shù)據(jù)分類過(guò)程、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊22中的數(shù)據(jù)分割和加密過(guò)程、數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊23中的分級(jí)匹配過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督和評(píng)價(jià)，為后續(xù)的改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支持。

在此實(shí)施例的工業(yè)設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)中，(1)設(shè)置數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊21對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，能夠有效提高計(jì)算效率，減少時(shí)間成本；

(2)先對(duì)數(shù)據(jù)平均分割，再對(duì)每個(gè)子塊進(jìn)行分割，由于C中任意元素的值不僅與R中第j列有關(guān),也與R中其它的列有關(guān),關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，而且將偽隨機(jī)函數(shù)和同態(tài)加密機(jī)制有機(jī)地結(jié)合在矩陣加密中，竊取者想要獲得數(shù)據(jù)r的完整信息，不光要對(duì)密匙和隨機(jī)函數(shù)進(jìn)行破解，而且必須獲得矩陣中每一個(gè)元素的值，才能恢復(fù)處全部信息；

(3)將隨機(jī)產(chǎn)生的虛擬向量隨機(jī)地安排到矩陣C“’中，能有效掩飾真實(shí)的n值，這進(jìn)一步提高了破譯的難度，這對(duì)于均分分割的方案來(lái)說(shuō)是尤為重要的，min(N₁,N₂)≥n+3，得到的矩陣Q的行數(shù)或者列數(shù)至少比n值大3，提高了3個(gè)安全等級(jí)；

(4)恢復(fù)數(shù)據(jù)過(guò)程中每一個(gè)步均與儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，降低了容錯(cuò)率；一次數(shù)據(jù)恢復(fù)失敗后，并不立即丟失恢復(fù)出來(lái)的數(shù)據(jù)，而是采取暫存的方式，降低了系統(tǒng)的計(jì)算強(qiáng)度。

應(yīng)用場(chǎng)景4:

如圖1所示的一種基于云計(jì)算的工業(yè)設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)，包括設(shè)備檢測(cè)終端1，用于對(duì)設(shè)備每次的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)，所述運(yùn)行時(shí)間的檢測(cè)以設(shè)備通電時(shí)刻為起點(diǎn)時(shí)刻，以設(shè)備斷電時(shí)刻為停止時(shí)刻，起點(diǎn)時(shí)刻和停止時(shí)刻之間的時(shí)間段即為設(shè)備每次的運(yùn)行時(shí)間；

本地服務(wù)端2，用于接收設(shè)備檢測(cè)終端1檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，并提供人機(jī)交互端口和本地報(bào)警，用戶通過(guò)人機(jī)交互端口向遠(yuǎn)端云服務(wù)器4輸入各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行壽命上限；

遠(yuǎn)端云服務(wù)器4，包括計(jì)算云服務(wù)器、儲(chǔ)存云服務(wù)器和判斷模塊，所述計(jì)算云服務(wù)器為數(shù)據(jù)處理提供計(jì)算支撐，所述儲(chǔ)存云服務(wù)器用于儲(chǔ)存本地服務(wù)端2端輸送的的各種數(shù)據(jù)，所述判斷模塊用于判斷各個(gè)設(shè)備的使用時(shí)間是否超過(guò)壽命上限，每次本地服務(wù)端2傳送完設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間后，遠(yuǎn)端云服務(wù)器4都會(huì)扣除對(duì)應(yīng)設(shè)備的使用壽命，并將剩余壽命與其壽命上限作比較，如果超限則指示本地服務(wù)端2的本地報(bào)警作出報(bào)警動(dòng)作；

數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和恢復(fù)單元3，設(shè)置在本地服務(wù)端2和遠(yuǎn)端云服務(wù)器3之間，用于根據(jù)用戶的請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)多重安全加密的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和恢復(fù)功能。

本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種合理的工業(yè)設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)，利用云服務(wù)器對(duì)設(shè)備的壽命進(jìn)行科學(xué)管理，本地服務(wù)端的計(jì)算和儲(chǔ)存量大大減少，以及合理的壽命計(jì)算報(bào)警功能實(shí)現(xiàn)。

優(yōu)選地，還包括保養(yǎng)提示單元5，所述保養(yǎng)提示單元5為每個(gè)設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間設(shè)定一個(gè)保養(yǎng)時(shí)間閥值，當(dāng)設(shè)備的剩余生命小于所述保養(yǎng)時(shí)間閥值時(shí)，向運(yùn)行人員發(fā)出保養(yǎng)信號(hào)。

優(yōu)選地，所述保養(yǎng)提示單元5還設(shè)置有保養(yǎng)信息庫(kù)6，所述保養(yǎng)信息庫(kù)6為每一個(gè)類型的工業(yè)設(shè)備提前錄入保養(yǎng)時(shí)的注意事項(xiàng)、保養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)、具體操作步驟，當(dāng)某一工業(yè)設(shè)備保養(yǎng)提示發(fā)出后，從保養(yǎng)信息庫(kù)6中調(diào)出相應(yīng)的信息，一并發(fā)送到本地服務(wù)端2，并通過(guò)與本地服務(wù)端2相連的顯示屏7顯示出來(lái)。

優(yōu)選地，如圖2所示，所述數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和恢復(fù)單元包括數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊21、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊22、數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊23和數(shù)據(jù)評(píng)估模塊24：

(1)數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊21，用于對(duì)所述本地服務(wù)端2來(lái)的大規(guī)模數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，其具體執(zhí)行以下操作：通過(guò)K-means聚類對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，以聚類中心為名稱為每一分類建立目錄，重復(fù)以上分類過(guò)程，將數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)分，形成分類下的子分類，并形成數(shù)據(jù)的多級(jí)目錄。

(2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊22，包括數(shù)據(jù)分割子模塊221、數(shù)據(jù)加密子模塊222和云存儲(chǔ)子模塊223：

a、數(shù)據(jù)分割子模塊221，用于對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，其具體執(zhí)行以下操作：

當(dāng)需要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)r時(shí)，首先在本地服務(wù)端把數(shù)據(jù)r分割成長(zhǎng)度均為h的n部分r₁，r₂，…，r_n，然后在有限域Z_P中將每個(gè)r_i分別分割成n個(gè)子塊r_i,1，r_i,2…r_i,n，其中p＞2^h，則對(duì)于第j個(gè)子塊r_i,j＝r_i·（r_i,1·r_i,2…·r_i,j-1)^-1modp，其中mod代表求余運(yùn)算符；

將{r_i,1·ri,2…·r_i,n-1}設(shè)成是初始的分塊集，映射到集合{p₁,p₂…p_n}構(gòu)建線性相關(guān)關(guān)系，用下式表示線性方程組：

a_i1r_1,1+a_i2r_1,2+…+a_inr_1,n＝c_i,1

a_i1r_2,1+a_i2r_2,2+…+a_inr_2,n＝c_i,2

……

a_i1r_n,1+a_i2r_n,2+…+a_inr_n,n＝c_i,n

其中a_ij是從有限域Z_P中任意選取的，以此類推得出c_2,1,c_2,2,…,c_2,n,…,c_n,1,c_n,2,…,c_n,n，用矩陣的形式表現(xiàn)出其相關(guān)關(guān)系，令則上述線性方程組表示為A×R＝C；

對(duì)矩陣R按下式進(jìn)行二次混合得到新的矩陣C‘：A×R×A＝C‘。

b、數(shù)據(jù)加密子模塊222，用于對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密以提高數(shù)據(jù)的安全性，其具體執(zhí)行以下操作：

調(diào)用密匙生成函數(shù)，根據(jù)每個(gè)a_ij的值以及用戶輸入的安全參數(shù)λ值，輸出解密密匙對(duì){K_E，K_D}，并將加密密匙K_E與計(jì)算云服務(wù)器H_i共享，將解密密匙K_D存儲(chǔ)在本地服務(wù)端。

通過(guò)計(jì)算云服務(wù)器向偽隨機(jī)序列生成器輸入a_ij，生成與a_ij一一對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)Tag_ij，同時(shí)調(diào)用同態(tài)加密函數(shù)，輸入加密密匙及每個(gè)a_ij所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)值V_ij，生成密文Z_ij，容易知Tag_ij和c_ij均為n×n矩陣，分別記為Tag和Z矩陣；用Tag矩陣按下式對(duì)C‘進(jìn)行一次混合加密得到C“：Tag×C‘＝C“；然后用Z矩陣按下式對(duì)C“進(jìn)行二次混合加密得到C“’：C“×Z＝C“’；任意隨機(jī)產(chǎn)生B個(gè)虛擬向量，其中B≥2n，隨機(jī)地將該虛擬向量安排入C“’中，得到一個(gè)N₁×N₂的矩陣Q，其中N₁和N₂均大于n，所述虛擬向量用于掩飾真實(shí)的n值，進(jìn)一步加強(qiáng)了數(shù)據(jù)的安全性。在此實(shí)施例中，min(N₁,N₂)≥n+4，得到的矩陣Q的行數(shù)或者列數(shù)至少比n值大4，稱為提高了4個(gè)安全等級(jí)。

c、云存儲(chǔ)子模塊223，用于將加密后的數(shù)據(jù)上傳到儲(chǔ)存云服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)，將得到的A、C、C‘、C“、C“’、Q、Tag、Z、由C“’得到矩陣Q時(shí)的具體隨機(jī)路徑以及所述虛擬向量上傳到儲(chǔ)存云服務(wù)器。

(3)數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊23，用于根據(jù)用戶的請(qǐng)求將儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的恢復(fù)和取出，其包括分級(jí)匹配子模塊231和匹配容錯(cuò)子模塊232，這里所指的用戶包括合法用戶和非法用戶：

a、分級(jí)匹配子模塊231，其具體執(zhí)行以下操作：

用戶發(fā)出請(qǐng)求需要恢復(fù)數(shù)據(jù)r,從儲(chǔ)存服務(wù)器中調(diào)出矩陣Q、生成矩陣Q時(shí)的隨機(jī)路徑和虛擬向量，按照該隨機(jī)路徑逆向剔除虛擬向量后得到矩陣C“’₁；

將C“’₁與從儲(chǔ)存服務(wù)器中調(diào)出的C“’比較，如果不匹配則報(bào)錯(cuò)，如果匹配則進(jìn)入下一步；

將C“’₁按照預(yù)先編寫好的逆向函數(shù)以及從儲(chǔ)存服務(wù)器中調(diào)出的矩陣Z和矩陣Tag分別得出C“₁和C‘₁，并分別與C“和C‘比較，任一步驟不匹配均報(bào)錯(cuò)，匹配成功后進(jìn)入下一步；

調(diào)出矩陣A，一方面根據(jù)矩陣A的可逆性按照R＝A^-1C‘A^-1得到儲(chǔ)存數(shù)據(jù)r，另一方面將A用預(yù)先編好的解密函數(shù)解密，得到解密密匙K_D‘，K_D‘與存儲(chǔ)在本地服務(wù)端的解密密匙K_D進(jìn)行比較，如果K_D‘與存儲(chǔ)在本地服務(wù)端的解密密匙K_D相匹配，則云服務(wù)器向用戶發(fā)送得到的儲(chǔ)存數(shù)據(jù)r，這樣就恢復(fù)了數(shù)據(jù)r；

b、匹配容錯(cuò)子模塊232：

如果K_D‘與K_D無(wú)法匹配則報(bào)錯(cuò)并且將得到的數(shù)據(jù)r在設(shè)定的時(shí)間t內(nèi)作保存，如果在時(shí)間t內(nèi)用戶重新匹配上密匙，則直接將數(shù)據(jù)r發(fā)送給用戶，否則丟失該數(shù)據(jù)r。

(4)數(shù)據(jù)評(píng)估模塊24，對(duì)數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊21中的數(shù)據(jù)分類過(guò)程、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊22中的數(shù)據(jù)分割和加密過(guò)程、數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊23中的分級(jí)匹配過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督和評(píng)價(jià)，為后續(xù)的改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支持。

在此實(shí)施例的工業(yè)設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)中，(1)設(shè)置數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊21對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，能夠有效提高計(jì)算效率，減少時(shí)間成本；

(2)先對(duì)數(shù)據(jù)平均分割，再對(duì)每個(gè)子塊進(jìn)行分割，由于C中任意元素的值不僅與R中第j列有關(guān),也與R中其它的列有關(guān),關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，而且將偽隨機(jī)函數(shù)和同態(tài)加密機(jī)制有機(jī)地結(jié)合在矩陣加密中，竊取者想要獲得數(shù)據(jù)r的完整信息，不光要對(duì)密匙和隨機(jī)函數(shù)進(jìn)行破解，而且必須獲得矩陣中每一個(gè)元素的值，才能恢復(fù)處全部信息；

(3)將隨機(jī)產(chǎn)生的虛擬向量隨機(jī)地安排到矩陣C“’中，能有效掩飾真實(shí)的n值，這進(jìn)一步提高了破譯的難度，這對(duì)于均分分割的方案來(lái)說(shuō)是尤為重要的，min(N₁,N₂)≥n+4，得到的矩陣Q的行數(shù)或者列數(shù)至少比n值大4，提高了4個(gè)安全等級(jí)；

(4)恢復(fù)數(shù)據(jù)過(guò)程中每一個(gè)步均與儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，降低了容錯(cuò)率；一次數(shù)據(jù)恢復(fù)失敗后，并不立即丟失恢復(fù)出來(lái)的數(shù)據(jù)，而是采取暫存的方式，降低了系統(tǒng)的計(jì)算強(qiáng)度。

應(yīng)用場(chǎng)景5：

如圖1所示的一種基于云計(jì)算的工業(yè)設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)，包括設(shè)備檢測(cè)終端1，用于對(duì)設(shè)備每次的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)，所述運(yùn)行時(shí)間的檢測(cè)以設(shè)備通電時(shí)刻為起點(diǎn)時(shí)刻，以設(shè)備斷電時(shí)刻為停止時(shí)刻，起點(diǎn)時(shí)刻和停止時(shí)刻之間的時(shí)間段即為設(shè)備每次的運(yùn)行時(shí)間；

本地服務(wù)端2，用于接收設(shè)備檢測(cè)終端1檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，并提供人機(jī)交互端口和本地報(bào)警，用戶通過(guò)人機(jī)交互端口向遠(yuǎn)端云服務(wù)器4輸入各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行壽命上限；

遠(yuǎn)端云服務(wù)器4，包括計(jì)算云服務(wù)器、儲(chǔ)存云服務(wù)器和判斷模塊，所述計(jì)算云服務(wù)器為數(shù)據(jù)處理提供計(jì)算支撐，所述儲(chǔ)存云服務(wù)器用于儲(chǔ)存本地服務(wù)端2端輸送的的各種數(shù)據(jù)，所述判斷模塊用于判斷各個(gè)設(shè)備的使用時(shí)間是否超過(guò)壽命上限，每次本地服務(wù)端2傳送完設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間后，遠(yuǎn)端云服務(wù)器4都會(huì)扣除對(duì)應(yīng)設(shè)備的使用壽命，并將剩余壽命與其壽命上限作比較，如果超限則指示本地服務(wù)端2的本地報(bào)警作出報(bào)警動(dòng)作；

數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和恢復(fù)單元3，設(shè)置在本地服務(wù)端2和遠(yuǎn)端云服務(wù)器3之間，用于根據(jù)用戶的請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)多重安全加密的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和恢復(fù)功能。

本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種合理的工業(yè)設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)，利用云服務(wù)器對(duì)設(shè)備的壽命進(jìn)行科學(xué)管理，本地服務(wù)端的計(jì)算和儲(chǔ)存量大大減少，以及合理的壽命計(jì)算報(bào)警功能實(shí)現(xiàn)。

優(yōu)選地，還包括保養(yǎng)提示單元5，所述保養(yǎng)提示單元5為每個(gè)設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間設(shè)定一個(gè)保養(yǎng)時(shí)間閥值，當(dāng)設(shè)備的剩余生命小于所述保養(yǎng)時(shí)間閥值時(shí)，向運(yùn)行人員發(fā)出保養(yǎng)信號(hào)。

優(yōu)選地，所述保養(yǎng)提示單元5還設(shè)置有保養(yǎng)信息庫(kù)6，所述保養(yǎng)信息庫(kù)6為每一個(gè)類型的工業(yè)設(shè)備提前錄入保養(yǎng)時(shí)的注意事項(xiàng)、保養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)、具體操作步驟，當(dāng)某一工業(yè)設(shè)備保養(yǎng)提示發(fā)出后，從保養(yǎng)信息庫(kù)6中調(diào)出相應(yīng)的信息，一并發(fā)送到本地服務(wù)端2，并通過(guò)與本地服務(wù)端2相連的顯示屏7顯示出來(lái)。

優(yōu)選地，如圖2所示，所述數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和恢復(fù)單元包括數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊21、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊22、數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊23和數(shù)據(jù)評(píng)估模塊24：

(1)數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊21，用于對(duì)所述本地服務(wù)端2來(lái)的大規(guī)模數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，其具體執(zhí)行以下操作：通過(guò)K-means聚類對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，以聚類中心為名稱為每一分類建立目錄，重復(fù)以上分類過(guò)程，將數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)分，形成分類下的子分類，并形成數(shù)據(jù)的多級(jí)目錄。

(2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊22，包括數(shù)據(jù)分割子模塊221、數(shù)據(jù)加密子模塊222和云存儲(chǔ)子模塊223：

a、數(shù)據(jù)分割子模塊221，用于對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，其具體執(zhí)行以下操作：

當(dāng)需要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)r時(shí)，首先在本地服務(wù)端把數(shù)據(jù)r分割成長(zhǎng)度均為h的n部分r₁，r₂，…，r_n，然后在有限域Z_P中將每個(gè)r_i分別分割成n個(gè)子塊r_i,1，r_i,2…r_i,n，其中p＞2^h，則對(duì)于第j個(gè)子塊r_i,j＝r_i·(r_i,1·r_i,2…·r_i,j-1)^-1modp，其中mod代表求余運(yùn)算符；

將{r_i,1·r_i,2…·r_i,n-1}設(shè)成是初始的分塊集，映射到集合{p₁,p₂…p_n}構(gòu)建線性相關(guān)關(guān)系，用下式表示線性方程組：

a_i1r_1,1+a_i2r_1,2+…+a_inr_1,n＝c_i,1

a_i1r_2,1+a_i2r_2,2+…+a_inr_2,n＝c_i,2

……

a_i1r_n,1+a_i2r_n,2+…+a_inr_n,n＝c_i,n

其中a_ij是從有限域Z_P中任意選取的，以此類推得出c_2,1,c_2,2,…,c_2,n,…,c_n,1,c_n,2,…,_n,n，用矩陣的形式表現(xiàn)出其相關(guān)關(guān)系，令則上述線性方程組表示為A×R＝C；

對(duì)矩陣R按下式進(jìn)行二次混合得到新的矩陣C‘：A×R×A＝C‘。

b、數(shù)據(jù)加密子模塊222，用于對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密以提高數(shù)據(jù)的安全性，其具體執(zhí)行以下操作：

調(diào)用密匙生成函數(shù)，根據(jù)每個(gè)a_ij的值以及用戶輸入的安全參數(shù)λ值，輸出解密密匙對(duì){K_E，K_D}，并將加密密匙K_E與計(jì)算云服務(wù)器H_i共享，將解密密匙K_D存儲(chǔ)在本地服務(wù)端。

通過(guò)計(jì)算云服務(wù)器向偽隨機(jī)序列生成器輸入a_ij，生成與a_ij一一對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)Tag_ij，同時(shí)調(diào)用同態(tài)加密函數(shù)，輸入加密密匙及每個(gè)a_ij所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)值V_ij，生成密文Z_ij，容易知Tag_ij和c_ij均為n×n矩陣，分別記為Tag和Z矩陣；用Tag矩陣按下式對(duì)C‘進(jìn)行一次混合加密得到C“：Tag×C‘＝C“；然后用Z矩陣按下式對(duì)C“進(jìn)行二次混合加密得到C“’：C“×Z＝C“’；任意隨機(jī)產(chǎn)生B個(gè)虛擬向量，其中B≥2n，隨機(jī)地將該虛擬向量安排入C“’中，得到一個(gè)N₁×N₂的矩陣Q，其中N₁和N₂均大于n，所述虛擬向量用于掩飾真實(shí)的n值，進(jìn)一步加強(qiáng)了數(shù)據(jù)的安全性。在此實(shí)施例中，min(N₁,N₂)≥n+5，得到的矩陣Q的行數(shù)或者列數(shù)至少比n值大5，稱為提高了5個(gè)安全等級(jí)。

c、云存儲(chǔ)子模塊223，用于將加密后的數(shù)據(jù)上傳到儲(chǔ)存云服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)，將得到的A、C、C‘、C“、C“’、Q、Tag、Z、由C“’得到矩陣Q時(shí)的具體隨機(jī)路徑以及所述虛擬向量上傳到儲(chǔ)存云服務(wù)器。

(3)數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊23，用于根據(jù)用戶的請(qǐng)求將儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的恢復(fù)和取出，其包括分級(jí)匹配子模塊231和匹配容錯(cuò)子模塊232，這里所指的用戶包括合法用戶和非法用戶：

a、分級(jí)匹配子模塊231，其具體執(zhí)行以下操作：

用戶發(fā)出請(qǐng)求需要恢復(fù)數(shù)據(jù)r,從儲(chǔ)存服務(wù)器中調(diào)出矩陣Q、生成矩陣Q時(shí)的隨機(jī)路徑和虛擬向量，按照該隨機(jī)路徑逆向剔除虛擬向量后得到矩陣C“’₁；

將C“’₁與從儲(chǔ)存服務(wù)器中調(diào)出的C“’比較，如果不匹配則報(bào)錯(cuò)，如果匹配則進(jìn)入下一步；

將C“’₁按照預(yù)先編寫好的逆向函數(shù)以及從儲(chǔ)存服務(wù)器中調(diào)出的矩陣Z和矩陣Tag分別得出C“₁和C‘₁，并分別與C“和C‘比較，任一步驟不匹配均報(bào)錯(cuò)，匹配成功后進(jìn)入下一步；

調(diào)出矩陣A，一方面根據(jù)矩陣A的可逆性按照R＝A^-1C‘A^-1得到儲(chǔ)存數(shù)據(jù)r，另一方面將A用預(yù)先編好的解密函數(shù)解密，得到解密密匙K_D‘，K_D‘與存儲(chǔ)在本地服務(wù)端的解密密匙K_D進(jìn)行比較，如果K_D‘與存儲(chǔ)在本地服務(wù)端的解密密匙K_D相匹配，則云服務(wù)器向用戶發(fā)送得到的儲(chǔ)存數(shù)據(jù)r，這樣就恢復(fù)了數(shù)據(jù)r；

b、匹配容錯(cuò)子模塊232：

如果K_D‘與K_D無(wú)法匹配則報(bào)錯(cuò)并且將得到的數(shù)據(jù)r在設(shè)定的時(shí)間t內(nèi)作保存，如果在時(shí)間t內(nèi)用戶重新匹配上密匙，則直接將數(shù)據(jù)r發(fā)送給用戶，否則丟失該數(shù)據(jù)r。

(4)數(shù)據(jù)評(píng)估模塊24，對(duì)數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊21中的數(shù)據(jù)分類過(guò)程、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊22中的數(shù)據(jù)分割和加密過(guò)程、數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊23中的分級(jí)匹配過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督和評(píng)價(jià)，為后續(xù)的改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支持。

在此實(shí)施例的工業(yè)設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)中，(1)設(shè)置數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊21對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，能夠有效提高計(jì)算效率，減少時(shí)間成本；

(2)先對(duì)數(shù)據(jù)平均分割，再對(duì)每個(gè)子塊進(jìn)行分割，由于C中任意元素的值不僅與R中第j列有關(guān),也與R中其它的列有關(guān),關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，而且將偽隨機(jī)函數(shù)和同態(tài)加密機(jī)制有機(jī)地結(jié)合在矩陣加密中，竊取者想要獲得數(shù)據(jù)r的完整信息，不光要對(duì)密匙和隨機(jī)函數(shù)進(jìn)行破解，而且必須獲得矩陣中每一個(gè)元素的值，才能恢復(fù)處全部信息；

(3)將隨機(jī)產(chǎn)生的虛擬向量隨機(jī)地安排到矩陣C“’中，能有效掩飾真實(shí)的n值，這進(jìn)一步提高了破譯的難度，這對(duì)于均分分割的方案來(lái)說(shuō)是尤為重要的，min(N₁,N₂)≥n+5，得到的矩陣Q的行數(shù)或者列數(shù)至少比n值大5，提高了5個(gè)安全等級(jí)；

(4)恢復(fù)數(shù)據(jù)過(guò)程中每一個(gè)步均與儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，降低了容錯(cuò)率；一次數(shù)據(jù)恢復(fù)失敗后，并不立即丟失恢復(fù)出來(lái)的數(shù)據(jù)，而是采取暫存的方式，降低了系統(tǒng)的計(jì)算強(qiáng)度。

最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)地說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。