一种室外通信作业的安全预警方法和系统与流程

本发明涉及通信安全，尤其涉及一种室外通信作业的安全预警方法、系统、电子设备和非暂态计算机可读存储介质。

背景技术：

1、在进行室外通信作业时，无论是在野外搭建临时基站，还是在山区、海边等户外环境进行通信设备的维护与调试，保障通信人员的人身安全至关重要。目前，针对这些室外通信作业人员的安全预警方法主要依赖于专业预警设备的购置，例如便携式视频监控系统等，用以监测周围环境并在发现异常情况时发出声光报警，以一定程度上预防潜在的安全威胁，例如安全威胁包括工作人员意外坠落、工作设备故障、作业时遇到突发性自然灾害等多种危险情况。

2、然而，这些专业预警设备存在一些缺陷，包括需要额外购置、预警范围有限以及预警准确性不足等。在一些情况下，虽然并非非法入侵，但仍可能对通信人员的安全构成威胁，而现有的安全预警方法可能无法及时有效地发现和应对这些潜在威胁，从而导致通信人员面临巨大的安全风险。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种能够提升针对室外通信作业安全预警的准确性的室外通信作业的安全预警方法、系统、电子设备和非暂态计算机可读存储介质。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、本发明提供一种室外通信作业的安全预警方法，所述方法包括：

4、获取传感器网络采集的通信作业区域的监测数据，并将所述监测数据发送至集中处理节点；所述监测数据包括图像数据、声音数据和温度数据；

5、通过所述集中处理节点对所述监测数据进行第一融合处理，得到融合图像；

6、通过所述集中处理节点对所述融合图像进行处理，得到对应的输出特征图、梯度幅值和梯度方向角；

7、对所述输出特征图、所述梯度幅值和所述梯度方向角进行第二融合处理，得到对应的融合特征向量；

8、以多个所述融合特征向量为样本，通过支持向量机模型进行安全检测，得到对应的安全评估类别和安全评估得分；多个所述融合特征向量对应不同的采集时刻；

9、基于所述安全评估类别和所述安全评估得分，对所述通信作业区域的人员进行相应等级的安全预警。

10、可选的，所述通过所述集中处理节点对所述监测数据进行第一融合处理，得到融合图像，包括：

11、将所述声音数据转换为对应的声谱图，将所述温度数据转换为对应的温度热力图；

12、将所述声谱图和所述温度热力图与所述图像数据叠加融合，得到所述融合图像。

13、可选的，所述通过所述集中处理节点对所述融合图像进行处理，得到对应的输出特征图、梯度幅值和梯度方向角包括：

14、对所述融合图像进行卷积操作的特征提取，得到所述输出特征图；

15、对所述融合图像进行边缘检测，计算对应的梯度幅值和梯度方向角。

16、可选的，对所述融合图像进行卷积操作的表达式为：

17、；

18、其中，o为所述输出特征图， m和 n表示卷积核在水平和垂直方向上的尺寸， k表示输入的所述融合图像的通道数， c表示所述输出特征图的通道数， i和 j表示所述输出特征图 o中的像素位置， o( i, j, c)表示所述输出特征图 o在位置( i, j)、通道 c处的值，i为输入图像， i( i− m, j− n, k)表示输入图像 i在位置( i− m, j− n)处、通道 k处的像素值。

19、可选的，所述梯度幅值表示为：

20、；

21、其中，g为所述梯度幅值，用于表示所述融合图像的边缘强度；和分别表示所述融合图像在水平方向和垂直方向上的梯度值。

22、可选的，所述梯度方向角表示为：

23、；

24、其中，θ表示所述梯度方向角，表示所述融合图像边缘的方向，即边缘的斜率角度；arctan2是反正切函数，用于计算所述梯度值和的反正切值，并返回以弧度表示的角度。

25、可选的，所述以多个所述融合特征向量为样本，通过支持向量机模型进行安全检测，得到对应的安全评估类别和安全评估得分，包括：

26、通过所述支持向量机模型的决策函数计算所述安全评估得分，并基于所述安全评估得分确定所述安全评估类别，所述决策函数表示为：

27、；

28、其中， f( x)为所述决策函数，用于输出所述安全评估得分；sign(⋅)是符号函数，用于将所述决策函数的输出值映射为类别标签；是所述支持向量机模型训练过程中得到的拉格朗日乘子；是样本的类别标签，取值为1或-1；和 φ( x)分别是样本和待预测样本 x在特征空间中的特征向量； b是偏置项；n是所述样本的数量，即所述支持向量机模型中的样本个数。

29、可选的，所述基于所述安全评估得分确定所述安全评估类别，包括：

30、若所述安全评估得分的值小于0，则所述安全评估类别为所述通信作业区域处于安全状态；

31、若所述安全评估得分的值大于0小于m，则所述安全评估类别为所述通信作业区域处于潜在风险状态；所述m为安全预警阈值；

32、若所述安全评估得分的值大于m，则所述安全评估类别为所述通信作业区域处于非安全状态。

33、可选的，所述获取传感器网络采集的通信作业区域的监测数据，包括：

34、在所述通信作业区域部署红外传感器、声音传感器和图像传感器；

35、通过所述红外传感器、所述声音传感器和所述图像传感器，在多个时刻分别采集所述通信作业区域的所述温度数据、所述声音数据和所述图像数据，以得到所述监测数据。

36、本发明还提供一种室外通信作业的安全预警系统，所述系统包括：

37、数据获取模块，用于获取传感器网络采集的通信作业区域的监测数据，并将所述监测数据发送至集中处理节点；所述监测数据包括图像数据、声音数据和温度数据；

38、第一融合模块，用于通过所述集中处理节点对所述监测数据进行第一融合处理，得到融合图像；

39、图像处理模块，用于通过所述集中处理节点对所述融合图像进行处理，得到对应的输出特征图、梯度幅值和梯度方向角；

40、第二融合模块，用于对所述输出特征图、所述梯度幅值和所述梯度方向角进行第二融合处理，得到对应的融合特征向量；

41、安全评估模块，用于以多个所述融合特征向量为样本，通过支持向量机模型进行安全检测，得到对应的安全评估类别和安全评估得分；多个所述融合特征向量对应不同的采集时刻；

42、安全预警模块，用于基于所述安全评估类别和所述安全评估得分，对所述通信作业区域的人员进行相应等级的安全预警。

43、此外，为实现上述目的，本发明还提出一种电子设备，包括：存储器，用于存储计算机软件程序；处理器，用于读取并执行所述计算机软件程序，进而实现如上文所述的一种室外通信作业的安全预警方法。

44、此外，为实现上述目的，本发明还提出一种非暂态计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有计算机软件程序，所述计算机软件程序被处理器执行时实现如上文所述的一种室外通信作业的安全预警方法。

45、本发明的有益效果是：

46、（1）本发明通过将图像、声音和温度数据融合到一起，可以提供更加全面和丰富的环境感知信息，通过综合利用多种数据源的信息，可以增强对通信作业区域的实时监测和异常检测能力。

47、（2）本发明通过智能算法对综合信息进行分析和处理，可以及时发现潜在的安全威胁和异常情况，通过对声音、温度和图像数据的综合分析，可以更准确地识别出可能存在的安全风险，提高对通信作业人员安全的保障。

48、（3）本发明当检测到安全威胁或异常情况时，系统可以及时触发预警机制，通过警报、通知等方式通知相关人员，并采取必要的应对措施，同时系统也可以为相关决策提供支持，帮助相关人员做出更明智的安全决策。

49、（4）本发明通过自动化的数据采集、处理和分析过程，可以提高监测和预警的效率，并减少人为因素对结果的影响，同时综合利用多种信息源的数据可以提高系统的可靠性和准确性，降低误报率和漏报率。

50、（5）本发明通过及时发现和应对安全威胁，可以有效地减少事故和意外事件的发生，提升通信作业的工作质量和安全水平，保障通信作业人员的人身安全和设备的完整性。

51、在本发明中，首先获取传感器网络采集的通信作业区域的监测数据，并将监测数据发送至集中处理节点进行第一融合处理，由于监测数据包括图像数据、声音数据和温度数据，使得第一次融合处理得到的融合图像是一个整合了包括多项监测数据、特征较丰富的图像。进而，继续从该包含丰富特征信息的融合图像中提取出梯度幅值和梯度方向角等特征，再将其融合到卷积后的输出特征图中以通过该第二融合处理得到内容更加丰富、更能全面地描述通信作业区域状态的融合特征向量。进而，支持向量机模型能够基于该包含更丰富特征信息的融合特征向量准确地给出一个用于反映当前通信作业区域的安全评估类别和安全评估得分，并基于以上两个因素对通信作业区域的人员进行相应等级的安全预警。

52、综上可知，本发明通过综合获取并处理通信作业区域的图像、声音和温度数据，将以上特征进行二次融合处理得到比普通图像更为全面、丰富的特征信息，并结合智能算法进行分析和处理进行安全评估和及时分类预警。相较于现有通过预警设备单纯地识别安全威胁画面的方式，本发明能够显著地提高对通信作业区域安全情况的实时监测、精准安全评估、提前预警和分级预警的能力，从而有效保障通信作业人员的安全，提升工作效率和质量。