列车日志分析及故障诊断系统、计算机设备和存储介质的制作方法

1.本发明涉及日志管理技术领域，特别涉及一种列车日志分析及故障诊断系统、计算机设备和存储介质。


背景技术：

2.工业以太网目前已逐步应用于动车组列车网络中,为监控及维护列车安全，各类车载设备在运行过程中将对列车运营情况进行记录，形成列车网络日志。由于车载设备众多，以太网通信数据量大，日志信息冗杂，人工分析日志面临着越来越多的问题，如分析效率低，人员投入多，对分析人员的工作经验和专业性要求较高等。因此，开发一种可实现日志自动化分析诊断系统，帮助快速分析日志、诊断故障成为当前列车日志分析领域的一大诉求。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种列车日志分析及故障诊断系统、计算机设备和存储介质。
4.一种列车日志分析及故障诊断系统，包括：文件模块和日志分析模块；
5.所述文件模块用于存储日志文件文件，还用于将所述日志文件发送至日志分析模块；
6.所述日志分析模块包括日志预处理子模块、异常预警子模块与故障诊断子模块；
7.所述日志预处理子模块用于对所述日志文件进行预处理，将预处理后的所述日志文件发送至所述异常预警子模块以及所述故障诊断子模块；
8.所述异常预警子模块用于根据所述日志文件，确定列车的各设备运行状态是否正常，当至少一设备的所述运行状态为异常时，输出预警信息；
9.所述故障诊断子模块用于解析所述日志文件，得到故障原因。
10.在其中一个实施例中，所述异常预警子模块用于解析所述日志文件，得到列车的各设备关键属性特征，根据各设备的所述关键属性特征确定列车的各设备运行状态是否正常，当至少一设备的所述运行状态为异常时，输出预警信息。
11.在其中一个实施例中，所述异常预警子模块用于采用正则表达式，将各设备的所述关键属性特征与预设特征进行字符串匹配检测，当所述关键属性特征与所述预设特征匹配时，则确定设备的所述运行状态为正常，当所述关键属性特征与所述预设特征不匹配时，则确定设备的所述运行状态为异常。
12.在其中一个实施例中，所述故障诊断子模块用于获取预设故障规则，对比所述日志文件与所述预设故障规则，得到规则匹配度，根据所述规则匹配度，得到所述故障原因。
13.在其中一个实施例中，所述故障诊断子模块用于获取预设故障规则，根据需求配置与管理规则对所述日志文件进行处理，得到日志规则，对比所述日志规则与所述预设故障规则，得到规则匹配度，根据所述规则匹配度，得到所述故障原因。
14.在其中一个实施例中，所述故障诊断子模块还用于获取故障经验库中的各故障信息，从各所述故障信息中提取故障特征，基于各所述故障特征生成预设故障规则。
15.在其中一个实施例中，还包括插件管理模块，所述插件管理模块用于加载所述日志分析模块、所述文件模块和/或卸载所述日志分析模块、所述文件模块。
16.在其中一个实施例中，还包括错误处理模块，所述错误处理模块用于识别所述文件模块、所述日志分析模块和所述插件管理模块异常信息，根据所述异常信息作出响应，并输出提示信息。
17.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一实施例中所述的系统的各模块的功能。
18.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例中所述的系统的各模块的功能。
19.上述列车日志分析及故障诊断系统、计算机设备和存储介质，不仅能够对日志文件进行解析对设备运行状态是否异常进行检测，还能够定位故障原因，使得对日志的分析和故障诊断更为精准，有效提高了日志的分析和故障诊断的效率。
附图说明
20.图1为一个实施例中列车日志分析及故障诊断系统的系统模块框图；
21.图2为一个实施例中列车日志分析及故障诊断系统的系统架构示意图
22.图3为另一个实施例中列车日志分析及故障诊断系统的系统模块框图；
23.图4为一个实施例中的基于规则引擎的日志分析方法处理流程示意图；
24.图5为一个实施例中的插件管理模块的处理流程示意图。
具体实施方式
25.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
26.实施例一
27.本实施例中，如图1所示，提供了一种列车日志分析及故障诊断系统，其包括：文件模块120和日志分析模块110；
28.所述文件模块120用于存储日志文件文件，还用于将所述日志文件发送至日志分析模块110；
29.所述日志分析模块110包括日志预处理子模块、异常预警子模块与故障诊断子模块；
30.所述日志预处理子模块用于对所述日志文件进行预处理，将预处理后的所述日志文件发送至所述异常预警子模块以及所述故障诊断子模块；
31.所述异常预警子模块用于根据所述日志文件，确定列车的各设备运行状态是否正常，当至少一设备的所述运行状态为异常时，输出预警信息；
32.所述故障诊断子模块用于解析所述日志文件，得到故障原因。
33.本实施例中，文件模块120用于存储存储、处理系统运行中涉及的各个文件，这些
文件包括日志文件。文件模块120用于对原始日志文件的导入、结构化日志文件的导出、规则配置文件的读取以及分析结果文件的导出。
34.预处理子模块负责对原始日志文件进行数据清理、数据集成以及日志翻译等操作，并输出结构化日志文件，将结构化日志文件输出至异常预警子模块以及所述故障诊断子模块。
35.异常预警子模块对结构化日志文件进行关键信息的提取与分析，及时发现日志中的异常，并给出预警信息，帮助提前发现列车设备的异常状况。
36.故障诊断子模块通过对日志文件进行解析，利用规则引擎调度并执行规则脚本完成故障的定位，从而确定故障原因。
37.上述实施例中，不仅能够对日志文件进行解析对设备运行状态是否异常进行检测，还能够定位故障原因，使得对日志的分析和故障诊断更为精准，有效提高了日志的分析和故障诊断的效率。
38.在其中一个实施例中，所述异常预警子模块用于解析所述日志文件，得到列车的各设备关键属性特征，根据各设备的所述关键属性特征确定列车的各设备运行状态是否正常，当至少一设备的所述运行状态为异常时，输出预警信息。
39.本实施例中，异常预警子模块以整车设备日志为输入，从日志文件中解析得到各个设备关键属性特征，该关键属性特征用于反映设备的状态，从而确定列车运行状态，并对异常状况进行提示预警。
40.在其中一个实施例中，所述异常预警子模块用于采用正则表达式，将各设备的所述关键属性特征与预设特征进行字符串匹配检测，当所述关键属性特征与所述预设特征匹配时，则确定设备的所述运行状态为正常，当所述关键属性特征与所述预设特征不匹配时，则确定设备的所述运行状态为异常。
41.本实施例中，由于日志数据量大，因此选用基于正则表达式的模式匹配方法来完成字符串的匹配处理，帮助快速完成日志信息提取与特征匹配。具体地，本实施例中，将关键属性特征转换为字符串，采用正则表达式与同为字符串格式的预设特征进行匹配检测，从而检测出设备的运行状态是否正常。这样，能够有效提高处理效率。
42.在其中一个实施例中，所述故障诊断子模块用于获取预设故障规则，对比所述日志文件与所述预设故障规则，得到规则匹配度，根据所述规则匹配度，得到所述故障原因。
43.本实施例中，预设故障规则为通过大量的故障统计得到的故障的规则，不同的故障对应不同的预设故障规则，将日志文件与预设故障规则对比，即可获得日志文件与预设故障规则的匹配度，即规则匹配度，通过日志文件对应的规则匹配度，即可确定故障原因。
44.在其中一个实施例中，所述故障诊断子模块用于获取预设故障规则，根据需求配置与管理规则对所述日志文件进行处理，得到日志规则，对比所述日志规则与所述预设故障规则，得到规则匹配度，根据所述规则匹配度，得到所述故障原因。
45.在其中一个实施例中，所述故障诊断子模块还用于获取故障经验库中的各故障信息，从各所述故障信息中提取故障特征，基于各所述故障特征生成预设故障规则。
46.本实施例中，首先，解析故障经验库中的各类故障，提取各类故障特征形成预设故障规则；其次，依据预设故障规则形成规则库；然后根据预设代码编写规范，生成对应的规则脚本库；接着导入待分析的日志文件并根据需求配置与管理规则进行处理。最后，通过启
动规则引擎加载相应的规则脚本，并采用负载均衡手段将规则分发到不同的线程处理，最终分析得出该日志与每条规则的匹配度，一旦完全匹配成功，则定位到本次日志的故障原因。
47.在其中一个实施例中，如图1所示，列车日志分析及故障诊断系统还包括插件管理模块130，所述插件管理模块130用于加载所述日志分析模块110、所述文件模块120和/或卸载所述日志分析模块110、所述文件模块120。
48.本实施例中，插件管理模块130用于加载、卸载系统的各模块。首先为创建一个插件目录，用于存放项目所有的日志故障诊断脚本文件。此外，配置一个插件配置文件，该文件记录了期望加载的插件的基本信息。该配置文件根据用户选择对待加载日志分析插件实时更新。当插件管理模块130启动时，将获取插件目录中的所有插件并进行加载；然后，读取插件配置文件信息获得待执行的插件列表；最后用多线程技术实现各个插件的并行处理。所有插件执行完成后，可对插件进行卸载。
49.在其中一个实施例中，请再次参见图1，列车日志分析及故障诊断系统还包括错误处理模块140，所述错误处理模块140用于识别所述文件模块120、所述日志分析模块110和所述插件管理模块130异常信息，根据所述异常信息作出响应，并输出提示信息。
50.本实施例中，错误处理模块140负责处理系统运行过程中出现的各类异常并进行一定形式的响应和提示。
51.在一个实施例中，请再次参见图1，列车日志分析及故障诊断系统还包括数据可视化模块150，数据可视化模块150用于提供可视化的交互界面，用于显示日志文件、预警信息和故障原因，此外，还能够接收用于的指令。本实施例中，数据可视化模块150用来设计交互性良好、简洁美观的可视化界面，为用户与系统的数据传递提供接口。
52.实施例二
53.本技术实现了基于整车以太网日志分析的故障预警及诊断系统，旨在实现列车日志的自动化联动分析、异常预警与故障诊断。系统采用了插件式架构，该架构由核心系统和插件模块两部分组成，如图2所示。核心系统包含系统运行的最少功能集合，并负责插件模块的加载、卸载和管理。插件模块是完成附加功能的载体，依据系统需求可定义多个互相独立的插件。通常需要在核心系统为插件建立一定的约束，也即插件接口，各插件实现该接口以实现不同功能模块在核心系统的正常加载与运行。
54.系统总体架构如图3所示，一共分为五大模块，其中文件模块、插件管理模块、数据可视化模块以及错误处理模块为系统的核心子模块，负责完成系统正常运行的最小处理逻辑。日志分析模块可视为插件模块，为系统提供可扩展、可拔插的日志分析和诊断算子。以下为这几大模块的简要功能描述。
55.日志分析模块负责实现整车日志的分析预警与故障定位。它又可分为日志预处理、异常预警与故障诊断等子功能。日志预处理负责对原始日志文件进行数据清理、数据集成以及日志翻译等操作，并输出结构化日志文件。异常预警功能主要完成日志关键信息的提取与分析，及时发现日志中的异常，并给出预警信息，帮助提前发现列车设备的异常状况。故障诊断功能通过规则引擎调度并执行规则脚本完成故障的定位。
56.文件模块负责存储、处理系统运行中涉及的各个文件。包括原始日志文件的导入、结构化日志文件的导出、规则配置文件的读取以及分析结果文件的导出等。插件管理模块
根据插件配置文件的内容获取系统有哪些可用的插件模块，并管理插件模块的加载、卸载以及多模块的并行处理。数据可视化模块用来设计交互性良好、简洁美观的可视化界面，为用户与系统的数据传递提供接口。错误处理模块负责处理系统运行过程中出现的各类异常并进行一定形式的响应和提示。
57.一、日志预处理模块
58.日志预处理模块主要对原始日志数据进行三部分操作：数据清理、数据集成以及数据翻译，最终形成一份结构化的日志供后续分析。
59.(1)数据清理
60.日志中可能存在一些无用的垃圾数据或格式不规范，存在缺省项的数据。数据清理主要负责识别并清理垃圾数据，同时为缺省日志填写默认空缺值，到达日志格式标准化目的。
61.(2)数据集成
62.将数据源中的数据根据某一规则或规律结合起来并统一存储的过程为数据集成。通过分析列车网络日志发现日志并未严格按照上电序号依次排列，且同一次上电的所有日志也存在被割裂的情况，这样不利于后续日志的分析。因此，本系统的数据集成工作为：对同一次上电序号的日志，按时间顺序集中存储；整个日志文件按上电序号从小到大依次排列存储。
63.(3)数据翻译
64.由于日志存储介质容量有限且日志中存在敏感信息，日志格式和内容被设计成如图1所示。这样的日志可读性较差，也不便提取信息。因此，需要根据日志类型编码映射表，将原始日志文件翻译为可读性强、内容完整且结构整齐的日志。
65.二、日志异常预警
66.日志异常预警功能以整车设备日志为输入，分析各个设备关键属性特征，从而确定列车运行状态，并对异常状况进行提示预警。由于日志数据量大，因此选用基于正则表达式的模式匹配方法来完成字符串的匹配处理，帮助快速完成日志信息提取与特征匹配。
67.例如，对骨干网节点和编组网节点这两类交换设备而言，端口link状态以及端口错包数是很重要的两个属性，它们直接反映了列车以太网通信质量与状态。因此，若日志中提取这两类属性的值发现异常，如端口link状态频繁切换或错包数量较多时则发出预警。
68.三、日志故障诊断
69.考虑到人工分析日志积累了大量经验，且列车日志种类较多，故障类型多样，故障诊断需求不断增加和变化，需要一种可以充分利用专家经验，且能方便的修改或新增故障诊断算子的日志分析和故障诊断方法。本专利所述系统采用了基于规则引擎的日志分析与故障诊断方法。
70.这种方法的整体思路如图4所示。首先，分析梳理经验库中的故障，提取各类故障特征形成业务规则；其次，依据业务规则结合规则编写规范，形成规则库；然后根据代码编写规范，生成对应的规则脚本库；接着，用户导入待分析的日志文件并根据需求配置与管理规则。最后，系统通过启动规则引擎加载相应的规则脚本，并采用负载均衡手段将规则分发到不同的线程处理。系统最终分析得出该日志与每条规则的匹配度，一旦完全匹配成功，则定位到本次日志的故障原因。
71.插件管理模块，插件管理模块负责根据插件配置文件的内容获取系统有哪些可用的插件模块，并管理插件模块的加载、卸载以及多模块的并行处理。如图5所示为插件管理模块的处理流程。
72.首先为系统创建了一个插件目录，用于存放项目所有的日志故障诊断脚本文件。另外，系统还拥有一个插件配置文件，该文件记录了用户期望加载的插件的基本信息。该配置文件根据用户选择对待加载日志分析插件实时更新。当插件管理模块启动时，将获取插件目录中的所有插件并进行加载；然后，读取插件配置文件信息获得待执行的插件列表；最后用多线程技术实现各个插件的并行处理。所有插件执行完成后，可对插件进行卸载。
73.在一个实施例中，提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一实施例中所述的系统的各模块的功能。
74.在一个实施例中，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例中所述的系统的各模块的功能。
75.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例系统中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各系统的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
76.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
77.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种列车日志分析及故障诊断系统，其特征在于，包括：文件模块和日志分析模块；所述文件模块用于存储日志文件文件，还用于将所述日志文件发送至日志分析模块；所述日志分析模块包括日志预处理子模块、异常预警子模块与故障诊断子模块；所述日志预处理子模块用于对所述日志文件进行预处理，将预处理后的所述日志文件发送至所述异常预警子模块以及所述故障诊断子模块；所述异常预警子模块用于根据所述日志文件，确定列车的各设备运行状态是否正常，当至少一设备的所述运行状态为异常时，输出预警信息；所述故障诊断子模块用于解析所述日志文件，得到故障原因。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述异常预警子模块用于解析所述日志文件，得到列车的各设备关键属性特征，根据各设备的所述关键属性特征确定列车的各设备运行状态是否正常，当至少一设备的所述运行状态为异常时，输出预警信息。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述异常预警子模块用于采用正则表达式，将各设备的所述关键属性特征与预设特征进行字符串匹配检测，当所述关键属性特征与所述预设特征匹配时，则确定设备的所述运行状态为正常，当所述关键属性特征与所述预设特征不匹配时，则确定设备的所述运行状态为异常。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述故障诊断子模块用于获取预设故障规则，对比所述日志文件与所述预设故障规则，得到规则匹配度，根据所述规则匹配度，得到所述故障原因。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述故障诊断子模块用于获取预设故障规则，根据需求配置与管理规则对所述日志文件进行处理，得到日志规则，对比所述日志规则与所述预设故障规则，得到规则匹配度，根据所述规则匹配度，得到所述故障原因。6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述故障诊断子模块还用于获取故障经验库中的各故障信息，从各所述故障信息中提取故障特征，基于各所述故障特征生成预设故障规则。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括插件管理模块，所述插件管理模块用于加载所述日志分析模块、所述文件模块和/或卸载所述日志分析模块、所述文件模块。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括错误处理模块，所述错误处理模块用于识别所述文件模块、所述日志分析模块和所述插件管理模块异常信息，根据所述异常信息作出响应，并输出提示信息。9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述的系统的各模块的功能。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的系统的各模块的功能。

技术总结
本发明提供一种列车日志分析及故障诊断系统、计算机设备和存储介质，该系统包括文件模块和日志分析模块；文件模块用于存储日志文件文件，还用于将日志文件发送至日志分析模块；日志分析模块包括日志预处理子模块、异常预警子模块与故障诊断子模块；日志预处理子模块用于对日志文件进行预处理；异常预警子模块用于根据日志文件，确定列车的各设备运行状态是否正常，当至少一设备的运行状态为异常时，输出预警信息；故障诊断子模块用于解析日志文件，得到故障原因。不仅能够对日志文件进行解析对设备运行状态是否异常进行检测，还能够定位故障原因，使得对日志的分析和故障诊断更为精准，有效提高了日志的分析和故障诊断的效率。率。率。


技术研发人员：郝波 唐红英 李思源 刘文超 殷建华 邹宇驰
受保护的技术使用者：中车株洲电力机车研究所有限公司
技术研发日：2021.09.17
技术公布日：2023/5/11