一种通信安防一体化路由系统、方法、设备及存储介质与流程

本技术涉及通信安防，具体涉及一种通信安防一体化路由系统、方法、设备及存储介质。

背景技术：

1、火灾场景下的火场人员救生与探测工作始终是困扰消防人员的难题。在火势蔓延初期至建筑材料及建筑出现结构性倒塌前的这段时间是火场受困人员救助的宝贵黄金时期。然而这个宝贵且短暂的时间稍瞬即逝，消防人员为了探查火场是否有受困人员，经常会出现不顾个人生命危险，在无法断定火场是否有受困人员存在的情况下，依然进入火场搜寻营救。

2、在当今智能传感网络飞速发展的时代，基于图像的摄像监控网络与红外传感器网络是探查人体存在的关键传感设备。然而，在火灾发生初期，烟雾场景使传统基于图像的摄像监控设备与基于温度的红外监控设备失效。

3、鉴于此，本技术提出了一种适用于火灾场景下的通信安防一体化路由系统、方法、设备及存储介质，在火灾有烟雾或者地震倒塌的极端恶劣场景下，能够进一步提升消防人员的自身安全，减少不必要的牺牲。

技术实现思路

1、为了解决现有烟雾场景使传统基于图像的摄像监控设备与基于温度的红外监控设备失效等问题，本技术提供一种适用于火灾场景下的通信安防一体化路由系统、方法、设备及存储介质，以解决上述技术缺陷问题。

2、根据本技术的一个方面，提出了一种适用于火灾场景下的通信安防一体化路由系统，该系统包括：本地通信感知模块、云端数据分析模块以及移动端app模块；

3、其中本地通信感知模块包括：火场近端mcu（mobile computing unit, 微控制单元）、火场远端mcu以及wifi路由模块；云端数据分析模块包括：腾讯云模块和边缘算力pc(personal computer，个人计算机)端；

4、火场远端mcu根据搭载有火场近端mcu的wifi路由模块所提供的ssid选择需要探测的目标区域，并且将火场远端mcu以5ghzwifi频段与选定目标区域的ssid（service setidentifier，服务集标识）连接；

5、wifi路由模块采集csi数据，并且将csi数据上传至腾讯云模块；

6、腾讯云模块将csi数据发送至边缘算力pc端，通过边缘算力pc端滤波处理以及利用滑窗函数算法进行人体存在状态判定，并将判定结果反馈至移动端app模块。

7、通过上述技术方案，本技术利用wifi 5ghz频段实现的人体感知与位置判定功能。由于5ghz的wifi通信频段与毫米波雷达或可视摄像头相比波长较长，具备较好的穿透烟雾雾霾的能力。当该系统在火灾场景下激活时，可利用人体活动对wifi 5ghz电磁波的扰动的物理层特征提供信息反馈，以实现火场内的人体存在状态监控功能，使消防员快速判定火场内是否有待救援的人体生命特征存在。

8、优选的，腾讯云模块包括：数据发送设备、数据接收设备和用户界面反馈设备，其中，边缘算力pc端分别与数据接收设备、用户界面反馈设备通过mqtt(message queuingtelemetry transport,消息队列遥测传输协议)三元组进行设备连接；

9、wifi路由模块持续监听感知链路中的csi（channel state information, 信道状态信息）数据，并将csi数据通过4glte（long-term evolution，长期演进）无线数据终端模块反馈发送至数据接收设备进行存储；

10、再通过数据发送设备将csi数据发送至边缘算力pc端进行滤波处理以及利用滑窗函数算法进行人体存在状态判定，并将人体存在状态判定的结果发送至用户界面反馈设备。

11、通过上述技术方案，本地通信感知模块开启信道监听模式，并激活4glte无线数据终端，将所监听的信道状态信息（csi数据）由4glte无线数据终端模块发送至云端数据分析模块，并利用云端算力进行人体存在状态分析并反馈，最终实现对体存在状态的监控。

12、优选的，利用滑窗函数算法进行人体存在状态判定，具体包括：

13、在csi数据的一个监听周期过程中，采集到的csi数据的相位值依次存入滑窗函数内部，直至达到滑窗函数的宽度；

14、计算滑窗函数内部的所有csi数据的相位值的方差值，并记录初始方差值为q；

15、将初始方差值q与滑窗函数的阈值进行对比；

16、响应于确定初始方差值q小于阈值，则判定监听周期内没有人体进入检测区域；

17、响应于确定初始方差值q大于或等于阈值，则进一步判断监听周期内存在人体状态还是环境异常噪声干扰。

18、进一步优选的，响应于确定初始方差值q大于或等于阈值，则进一步判断监听周期内存在人体状态还是环境异常噪声干扰，包括：

19、若初始方差值q大于或等于滑窗函数的阈值，而且后续持续生成的n个方差值均大于或等于阈值，n为大于或等于1的自然数，则判定监听周期内监测区域存在人体；

20、若初始方差值q大于或等于滑窗函数的阈值，而且后续持续生成的m个方差值小于阈值，m为大于或等于1的自然数，则判定监听周期内存在环境异常噪声干扰。

21、通过上述技术方案，本技术能够依据csi数据变化准确判定是否存在人体状态。

22、优选的，边缘算力pc端进行滤波处理的操作具体包括以下内容：

23、采用hampel滤波算法对csi数据进行初步平滑去噪，获得去噪数据；

24、采用savgol滤波算法对去噪数据进行滤波处理。

25、进一步优选的，数据接收设备完成csi数据存储后，通过数据发送设备将csi数据发送至本地pc端进行存储；

26、用户界面反馈设备将目标区域的ssid的位置信息和人体存在状态判定结果推送至移动端app（application的简称，即应用软件）模块。

27、通过上述技术方案，在本地pc端进行数据分析处理以及滑窗算法筛查的程序时，会同时激活腾讯云模块的用户界面反馈设备。因为本地pc端负责数据处理以及滑窗函数筛查的程序内部与腾讯云模块的用户界面反馈设备已通过mqtt三元组进行线上与线下的设备连接，即线下pc端的程序内部已指定设置好腾讯云模块用户界面反馈设备的clientid（客户端）、username（用户名）与password（密码），可以实现与腾讯云模块用户界面反馈设备的通讯。此时腾讯云模块的用户界面反馈设备显示在线状态，监测结果上传至腾讯云模块的用户界面反馈设备内，通过扫描设备生成的二维码，即可在用户的移动终端显示监测区域有人体的结果。

28、优选的，本地通信感知模块还包括：消防传感器、电源、4glte无线数据终端模块、led（light-emitting diode，发光二极管）强光灯珠、led恒流驱动板和蜂鸣器；

29、电源的正极分别与四个控制开关相串联后分别连接到4glte无线数据终端模块的正极、wifi路由器的正极、led恒流驱动板的正极和蜂鸣器的正极上；

30、4glte无线数据终端模块的负极、wifi路由器的负极、led恒流驱动板的负极和蜂鸣器的负极串联后接入电源的负极；

31、led强光灯珠和led恒流驱动板串联，串联后与4glte无线数据终端模块、wifi路由器、蜂鸣器组成并联电路，并联电路与电源组成串联回路。

32、在传感器未探测到火灾发生前，通信安防一体化路由系统提供常规2.4ghz/5ghz频段的wifi上网功能。上述技术方案，使通信安防一体化路由系统采用路由的通感一体化模式，结合照明报警系统，以确保led强光灯珠、led恒流驱动板和蜂鸣器的协同作用。能够实现对异常情况的迅速响应，以确保可靠的安全监测和及时的反馈

33、第二方面，本技术提出了一种适用于火灾场景下的通信安防一体化路由系统的实现方法，该方法包括以下步骤：

34、s1、火场远端mcu根据搭载有火场近端mcu的wifi路由模块所提供的ssid选择需要探测的目标区域，并且将火场远端mcu以5ghzwifi频段与选定目标区域的ssid连接；

35、s2、wifi路由模块采集csi数据，并且将csi数据上传至腾讯云模块；

36、s3、腾讯云模块将csi数据发送至边缘算力pc端，通过边缘算力pc端滤波处理以及利用滑窗函数算法进行人体存在状态判定，并将判定结果反馈至移动端app模块。

37、第三方面，本技术提供了一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在存储器内的计算机程序，计算机程序被处理器执行以实现如上述的适用于火灾场景下的通信安防一体化路由系统的实现方法。

38、第四方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，介质中存储有计算机程序，在计算机程序被处理器执行时，实施如上述的适用于火灾场景下的通信安防一体化路由系统的实现方法。

39、与现有技术相比，本发明的有益成果在于：

40、（1）基于wifi信道状态信息的人体存在状态监控功能：在传感器未探测到火灾发生前，通信安防一体化路由系统提供常规2.4ghz/5ghz 频段的wifi上网功能。当建筑内烟雾、温度等传统消防传感器探测到异常时，该系统激活备用电源，并将该常规路由模式切换至通感一体路由模式，在保持射频端网络链路的同时开启人体存在状态探测功能。同时，火场外的消防人员根据需要探测的区域，将火场远端mcu与火场内目标路由的ssid连接，构建本地wifi信道状态信息监控区域。在该模式下，本地通信感知模块开启信道监听模式，并激活4g lte无线数据终端，将所监听的信道状态信息由4g lte无线数据终端模块发送至云端数据分析模块，并利用边缘算力pc端进行人体存在状态分析并反馈，最终实现对体存在状态的监控。

41、（2）基于ssid的粗粒度人体定位功能：在本系统中，每个通信安防一体化路由的位置报送范围由其wifi人体感知的区域，即菲涅尔区的探测范围确定。由于每个路由所提供的菲涅尔区监控范围较通信覆盖来说相对较小，故每个wifi路由的ssid可与特定定位位置一一对应，即ssid为“xx房间厨房”时，所提供的人体探测区域与定位范围指示xx房间厨房区域。当火场外的消防员需要探测目标区域是否存在待救援人体活动时，需将火场远端mcu连接到提供感知覆盖的通信安防一体化路由ssid上。而后，消防员根据移动端app模块，例如：手机端腾讯连连app，即可观察目标区域是否存在需要救援的火灾受困人员，并根据ssid确定受困人员的大致范围。

42、（3）基于滑窗函数判定存在人体状态功能：本地pc端使用滑窗函数在监测区域感知出人体活动后，会将监测结果上传至腾讯云模块的用户界面反馈设备。在本地pc端进行数据分析处理以及滑窗函数筛查的程序时，会同时激活腾讯云模块的用户界面反馈设备。因为本地pc端负责数据处理以及滑窗函数筛查的程序内部与腾讯云模块的用户界面反馈设备已通过mqtt三元组进行线上与线下的设备连接，即线下pc端的程序内部已指定设置好腾讯云模块用户界面反馈设备的clientid（客户端）、username（用户名）与password（密码），可以实现与云端用户界面反馈设备的通讯。此时腾讯云模块的用户界面反馈设备显示在线状态，监测结果上传至腾讯云模块的用户界面反馈设备内，通过扫描设备生成的二维码，即可在用户的移动终端显示监测区域有人体的结果。