一种基于物联网技术的安防故障诊断系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及安防技术领域，更具体地，涉及一种基于物联网技术的安防故障诊断 系统及方法。
【背景技术】
[0002] 安防监控系统是以预防、打击违法犯罪为目的，在治安复杂场所、重点部位、主要 街道、案件多发地、重要路口、卡口等地点设置安防监控系统，将视频监控图像实时传送到 各级公安机关和其他相关部门，通过对图像信息的浏览、记录方式，使各级公安机关和其他 相关部门能直观了解和掌握监控区域的治安动态，及时有效提高社会治安管理水平。
[0003] 众所周知，由于雷击、供电故障、人为破坏等因素，摄像机、光端机(包括光链路)是 传统视频监控系统中最薄弱的环节，而一旦前端智能设备出现异常，相关区域的监控就形 同虚设。哪怕是小型的监控系统，这种设备的异常都有可能造成很严重的后果，然而，这种 异常又往往不容易被值守人员所发现。因此，对于"平安城市"、"平安校园"这类动辄几百台 上千台摄像机、光端机的大型视频监控系统而言，如何实时监控各前端设备的工作状态、最 大限度地实现系统的设计功能，就成了系统操作人员、维护人员最关心、最希望解决的问 题。
[0004] 传统的模拟视频方案在对前端设备的管理中存在着以下几方面不足：
[0005] 1、将传感器测量的前端智能设备的各种参数均发送到后台处理中心，全部由后台 处理中心进行处理，这样不但增加了后台处理中心的负担，还延长了判断发生故障的时间， 当前端智能设备出现严重故障时，不能第一时间进行处理；
[0006] 2、仅对前端智能设备进行监测，而没有对为前端智能设备进行供电的设备进行监 测，这样当供电设备发生故障时，也会造成前端智能设备不能正常工作；
[0007] 3、现有的故障检测系统没有考虑到前端智能设备故障的类型和严重程度，有的采 用简单的阈值判断法来检测故障，有的使用的建模算法过于复杂，不利于实时检测，并且对 故障检测设备的性能要求较高；
[0008] 4、前端智能设备直接通过网络将传感器采集到的状态数据发送给后端处理中心， 由于未处理的状态数据包含很多噪声，从而不仅增加了网络和后端处理中心的负担，还影 响故障判断的精确度；
[0009] 5、所有前端设备故障都必须到现场处理，增加了维护成本。
【发明内容】
[0010] 为解决上述问题，本发明提供一种基于物联网技术的安防故障诊断系统及方法， 以及时发现故障并实现对故障的远程处理。
[0011] 本发明提供了一种一种基于物联网技术的安防故障诊断系统，其中，所述基于物 联网技术的安防故障诊断系统包括：
[0012] 前端智能设备，用于根据自身状态采集第一状态数据；
[0013] 与所述前端智能设备电连接的智能传输箱，用于接收所述第一状态数据并根据自 身状态采集第二状态数据；
[0014] 与所述智能传输箱连接的后端处理中心，用于向所述智能传输箱和前端智能设备 发送工作参数设定指令，向故障处理装置发送报警指令并接收、储存与分析所述第一状态 数据和所述第二状态数据；
[0015] 故障处理装置，用于根据所述报警指令产生相应的报警通知；
[0016] 所述后端处理中心用于根据所述工作参数设定指令控制所述智能传输箱和所述 前端智能设备的工作状态。
[0017] 其中：
[0018] 后端处理中心用于根据工作参数设定指令控制智能传输箱和前端智能设备的工 作状态；
[0019] 所述智能传输箱优选的包括输出电源控制装置和与所述输出电源控制装置电连 接的供电端口，所述供电端口与所述前端智能设备电连接，用以实现对所述前端智能设备 的供电控制，智能传输箱还包括第二控制器，所述第二控制器判断所述第一状态数据是否 大于等于第一阈值，如果是，则控制所述电源控制装置，使所述电源控制装置关闭所述供电 端口；否则，将所述第一状态数据和第二状态数据发送给所述后端处理中心，由所述后端处 理中心作进一步的故障诊断。
[0020] 进一步地，所述智能传输箱还包括与所述第二控制器电连接的第二状态监测装 置，所述智能前端设备包括第一控制器和与所述第一控制器电连接的第一状态监测装置。
[0021] 进一步地，第一状态监测装置和第二状态监测装置均包括电源监测装置、温度传 感装置、湿度传感装置和烟雾传感装置中的一个或多个。
[0022] 进一步地，电源状态监测装置包括电压监测装置和电流监测装置。
[0023] 进一步地，智能传输箱包括无线通讯装置和/或以太网通讯装置，用以实现智能传 输箱与后端处理中心之间的数据传输。
[0024] 进一步地，所述智能传输箱还包括前置放大器和低通滤波器，所述前置放大器对 所述第一状态数据和第二状态数据进行放大处理，所述低通滤波器对放大后的第一状态数 据和第二状态数据进行低通滤波处理，以滤除噪声。
[0025] 进一步地，后端处理中心包括处理器、与处理器电连接的存储器和显示器，存储器 用于存储第一状态数据和第二状态数据，显示器用于根据第一状态数据和第二状态数据展 现各个前端智能设备的状态信息及布局和拓扑关系。
[0026] 进一步地，智能传输箱的壳体上设有与第一控制器电连接的卡槽。
[0027] 进一步地，智能传输箱包括温控散热系统和应急照明灯，温控散热系统用于控制 智能传输箱内的温度，应急照明灯用于在晚上检修时的应急照明。
[0028] 进一步地，前端智能设备包括摄像枪和/或高速球。
[0029]进一步地，所述后端处理中心所作的进一步的故障诊断具体包括：
[0030] (1)采集学习样本并进行训练学习，得到故障诊断模型;具体为：
[0031 ]对第一状态数据或第二状态数据进行采样，获得m个时刻的采样数据序列X (1 )，X (2)，...，x(m)，作为输入变量，x(m+l)为训练学习后的输出变量，组成第1组训练样本;然 后，以奴2)，以3)，...，以!11+1)作为输入变量，以 111+2)为训练学习后的输出变量，组成第2组 训练样本，然后，以奴3)，以4)，...，奴111+2)作为输入变量，以111+3)为训练学习后的输出变 量，组成第3组训练样本；以此类推，共得到6组学习样本，所述6组学习样本组成故障诊断模 型，如下式所示：
[0032]
[0033]
[0034]其中，P表示输入变量，T表示输出变量。
[0035] (2)利用步骤(1)得到的故障诊断模型进行故障诊断，具体为：
[0036]利用这6组样本在线训练处理器，当训练达到一定精度时处理器正式开始工作，此 时，以x(7)，x(8)，. . .，x(m+6)作为输入变量，处理器预测前端智能设备或智能工作箱下一 时刻的输出，得到预测输出值兴《 + 7)，同时对第一状态数据或第二状态数据进行采样，采 集前端智能设备在该时刻的实际输出值x(m+7)，并利用下式计算预测输出值i(~ + 7)和实 际输出值X (m+7)之间的差值e:
[0037] e~\x(m + l)-x{m + l)\ ；
[0038] 设定第二阈值n，如果e小于n，则将当前采样值键入到学习样本中，去掉第1组样 本，形成新的故障诊断模型：
[0039]
[0040]
[0041] 以此类推，处理器不断学习新的数据样本，更新故障诊断模型；
[0042]如果e大于等于n，则判断前端智能设备或智能传输箱发生故障，向故障处理装置 发出报警指令，所述故障处理装置在接收到报警指令后发出报警通知。
[0043] 本发明第二方面还提供了一种基于物联网技术的安防故障诊断方法，运用上述的 安防故障诊断系统，包括如下步骤：
[0044] 步骤S100,通过后端处理中心向所述智能传输箱和前端智能设备发送工作参数设 定指令；
[0045] 步骤S200,通过前端智能设备采集第一状态数据；
[0046] 步骤S300,通过智能传输箱采集第二状态数据，并且所述前端智能设备将所述第 一状态数据发送给所述智能传输箱，所述智能传输箱接收所述第一状态数据并判断所述第 一状态数据是否大于等于第一阈值，如果是，则控制所述电源控制装置，使所述电源控制装 置关闭所述供电端口；否则将所述第一状态数据和第二状态数据发送给所述后端处理中 心，由所述后端处理中心作进一步的故障诊断；
[0047]步骤S400,通过后端处理中心接收、储存与分析所述第一状态数据和所述第二状 态数据，并生成和辨识判定结果：
[0048]步骤S410,若判定结果是设备故障，则通过后端处理中心产生相应的报警指令并 通过故障处理装置根据所述报警指令产生相应的报警通知，待设备故障消除后执行步骤 S200；
[0049] 步骤S420,若判定结果是设备正常，则执行步骤S200。
[0050]进一步地，步骤S300还包括，在智能传输箱将第一状态数据和第二状态数据发送 给后端处理中心之前，还通过所述智能传输箱对所述第一状态数据和第二状态数据进行放 大、滤波预处理。
[0051 ] 进一步地，所述步骤S400具体包括：
[0052] (1)采集学习样本并进行训练学习，得到故障诊断模型;具体为：
[0053]对第一状态数据或第二