CN113177873B - 基于递进式预警方式的城市公共安全预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于递进式预警方式的城市公共安全预警系统，该系统包括：数据采集模块；预警模块根据待监测信号的处理结果选择预警等级和预警周期；处理模块，对待监测信号进行处理，处理模块包括存储单元和中控单元，存储模块用以存储数据采集模块采集到的数据，中控单元用以对采集到的数据进行处理；数据采集模块、预警模块和处理模块设置在同一网络内。通过数据采集模块进行待监测信号的采集，将采集后的待监测信号进行强度的提取，处理模块对待监测信号进行三重递进式处理，对于待监测信号强度的异常情况进行确定，确定对应的预警等级和预警周期，对于公共安全出现威胁的预警更为精准，提高预警信息的全面性和准确性。
Description
技术领域
本发明涉及数据传输技术领域，尤其涉及一种基于递进式预警方式的城市公共安全预警系统。
背景技术
城市公共安全，是指城市人群生命和财产安全未受到威胁，涉及公共领域的秩序、利益、价值能够按照公共生活的固有逻辑正常运转的状态。
如果城市公共安全管理中出现预警失效的情况，不但会影响有关部门和民众及时获取有效的预警信息，发挥预警作用，而且整个应急预警体系将无法有效运行，最终因防护不利而付出惨痛的代价。优化大数据时代城市公共安全预警机制，是提升城市应急管理能力的重要保障，同时也能够大幅提高现代城市公共安全治理水平。但是，现有的预警系统仅检测预警信号的大小，若高于预设的信号值，则进行预警，若低于预设的信号值，则不进行预警，现有的预警系统功能单一。
发明内容
为此，本发明提供一种基于递进式预警方式的城市公共安全预警系统，可以解决现有预警系统功能过于单一的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种基于递进式预警方式的城市公共安全预警系统，包括：
数据采集模块，用以采集城市中的待监测信号；
预警模块，设置在数据采集模块下方，用以根据待监测信号的处理结果选择预警等级和预警周期；
处理模块，分别与数据采集模块和预警模块连接，用以对待监测信号进行处理，得到处理结果，所述处理模块包括存储单元和中控单元，所述存储模块用以存储数据采集模块采集到的数据，所述中控单元用以对采集到的数据进行处理；
所述数据采集模块、所述预警模块和所述处理模块设置在同一网络内，所述数据采集模块采集到的待监测信号通过该网络传输至预警模块，所述处理模块将处理结果通过该网络传输至预警模块；
所述数据采集模块采集城市中任意时刻待监测信号的信号值，并将采集的结果传输至处理模块，处理模块对采集的信号值进行分析，判断是否为单值异常，若是单值异常则进行一级预警，预警周期为即时预警；
当采集到的信号值不属于单值异常时，所述存储单元记录所有待监测信号值，中控单元设置预设周期，中控单元对预设周期内的所有待监测信号值进行整合，生成信号值函数图像，中控单元对信号值函数图像进行分析，判断在预设周期内是否存在周期异常，若存在则进行二级预警，预警周期为预设周期；
当在预设周期内不存在周期异常时，则设置循环周期，所述存储模块记录一个循环周期内的多个预设周期的函数图像，并进行图像整合，中控单元对整合后的图像进行分析，判断是否存在一个循环周期内的集体异常，若存在则进行三级预警，预警周期为循环周期；
待监测信号包括第一类型信号、第二类型信号、第三类型信号和第四类型信号，且根据各类型信号之间的关联关系进行赋值，若存在关联关系则赋值为1，否则赋值为0，
在任意时刻，若待监测信号存在单值异常时，在进行二级预警检测时，确定预设周期与单值异常之间的时间间隔，设置标准时间间隔，若预设周期与单值异常之间的时间间隔≤标准时间间隔，则在进行二级预警检测时，对该预设周期内，与存在单值异常的类型信号关联关系赋值为1的类型信号进行修正；
若预设周期与单值异常之间的时间间隔>标准时间间隔，则在进行二级预警检测时，对该预设周期内，与存在单值异常的类型信号关联关系赋值为1的类型信号无需修正。
进一步地，当采用数据采集模块对待监测信号进行监测时，对于任意一个待监测信号，将监测到的信号强度S传输至处理模块，处理模块内的中控单元内设置有第一强度参数S1和第二强度参数S2，所述中控单元将监测到的信号强度S与第一强度参数S1和第二强度参数S2进行对比；
当S≤S1时，所述中控单元判定信号强度值过低，待监测的信号出现单点异常，中控单元向所述预警模块发出指令，预警模块进行即时预警；
当S1＜S≤S2时，所述中控单元判定信号强度值范围正常，中控单元将对所述存储模块发出指令对信号强度值S进行存储；
当S＞S2时，所述中控单元判定信号强度值过高，待监测的信号出现单点异常，中控单元向所述预警模块发出指令，预警模块进行即时预警。
进一步地，在信号强度值S范围正常且信号强度值S的下一时刻监测信号强度值S′范围正常时，所述中控单元计算信号强度值S与信号强度值S′的差值的绝对值ΔS1，ΔS1=|S-S′|，中控单元内还设有信号强度差值的绝对值参数ΔSz，中控单元将计算的差值的绝对值ΔS1与信号强度差值的绝对值参数ΔSz进行对比，
当ΔS1≤ΔSz时，所述中控单元判定在相邻的时刻内信号强度值S与信号强度值S′的变化值在合理范围内；
当ΔS1＞ΔSz时，所述中控单元判定信号强度值S与信号强度值S′的变化值不在合理范围内，中控单元向所述预警模块发出指令，预警模块进行即时预警。
进一步地，所述中控单元内还设有单个预设周期t内的强度变化函数Sb=f(ti)，其中，ti表示单个预设周期t内的任一时刻，Sb表示ti时刻的信号强度值；
所述数据采集模块采集单个预设周期t1内的所有信号强度值，并将各采集值传递至所述存储模块，中控单元对单个预设周期t1内的所有信号强度值进行分析，获得强度变化函数图S1b=f(t1i)，其中，t1i表示单个预设周期t1内的任一时刻，S1b表示t1i时刻的信号强度值；
所述中控单元将函数图S1b=f(t1i)与强度变化函数Sb=f(ti)进行比对，当函数图S1b=f(t1i)中出现偏离预期的强度变化函数Sb=f(ti)的数值时，所述中控单元判定单个预设周期t1内出现周期异常，中控单元向所述预警模块发出指令，预警模块进行二级预警。
进一步地，当将函数图S1b=f(t1i)与强度变化函数Sb=f(ti)进行比对时，将强度变化函数Sb=f(ti)的幅度与频率进行调节，使得Sb=f(ti)与S1b=f(t1i)的振幅、频率分别相同，将Sb=f(ti)图像进行平移，使得Sb=f(ti)的峰值点与S1b=f(t1i)峰值点重合；
所述中控单元将调节后的Sb=f(ti)图像与S1b=f(t1i)图像进行对比，当S1b=f(t1i)图像中出现与Sb=f(ti)图像走势不同的数据时，所述中控单元判定单个预设周期t1内出现周期异常，中控单元向所述预警模块发出指令，预警模块进行二级预警。
进一步地，当S1b=f(t1i)图像与Sb=f(ti)图像走势相同时，中控单元计算t1i内任意时刻t1x对应的信号强度值S1x与Sb=f(ti)图像内对应的信号强度值Sx值的差值的绝对值ΔSx，ΔSx=|S1x-Sx|，所述中控单元内设有函数图像信号强度值差值评价参数D，中控单元将ΔSx与信号强度值差值评价参数D进行对比，
当ΔSx≤D时，所述中控单元判定任意时刻t1x的信号强度值在合理范围；
当ΔSx＞D时，所述中控单元判定任意时刻t1x的信号强度值不在合理范围。
进一步地，当中控单元判定任意时刻t1x的信号强度值不在合理范围时，所述中控单元对S1b=f(t1i)图像内所有信号强度值与Sb=f(ti)图像内对应的信号强度值进行差值的绝对值计算，并通过计算确定信号强度值不在合理范围的图像段，中控单元对不合理范围的图像段进行标注，中控单元判定该图像段为循环周期异常，中控单元启动预警模块进行三级预警。
进一步地，当中控单元判定任意时刻t1x的信号强度值均在合理范围时，所述存储模块对S1b=f(t1i)图像进行存储，并存储调节后的Sb=f(ti)图像，记调节后的Sb=f(ti)图像为C1;
在数据采集模块采集下个预设周期t2内的所有信号强度值，所述中控单元对单个预设周期t2内的所有信号强度值进行分析，获得强度变化函数图S2b=f(t2z)，中控单元按照上述S1b=f(t1i)图像与强度变化函数Sb=f(ti)对比的方法将S2b=f(t2z)与函数Sb=f(ti)进行对比；
所述存储模块对根据S2b=f(t2z)进行调节的Sb=f(ti)图像进行存储，记调节后的Sb=f(ti)图像为C2;
所述存储模块对根据预设周期t3时段内的强度变化函数图S3b=f(t3z)进行调节的Sb=f(ti)图像进行存储，记调节后的Sb=f(ti)图像为C3;
所述中控单元对一个大循环周期T内的Sb=f(ti)图像进行整合，生成图像总图G0，其中，对于大循环周期T，T（t1，t2，t3，t4…tn），对于图像总图G0，G0（C1，C2，C3，C4…Cn）;
所述中控单元对图像总图G0进行分析，当图像总图G0中明显出现图像段Ci不符合整体走势时，所述中控单元判定图像段Ci为循环周期异常，中控单元启动预警模块进行三级预警。
进一步地，在对预设周期进行设定时，采集一批信号强度值数据序列，对序列进行预处理，预处理包括：对序列中的缺失值进行插值处理，补全缺失值，形成完整的数据序列，将补全后的数据序列按照策略分割成多个时序片段，所述时序片段为预设周期，策略为：时序片段长度设置为n，其中n为偶数，然后采用滑窗法进行分割，滑窗的步进长度设置为m，其中m≥1并且m≤n/2。
进一步地，所述第一类型信号为烟雾浓度、第二类型信号为PM2.5浓度、第三类型信号为化学气体浓度、第四类型信号为车辆密集度。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过数据采集模块进行待监测信号的采集，将采集后的待监测信号进行强度的提取，处理模块对待监测信号进行三重递进式处理，对于待监测信号强度的异常情况进行确定，该待监测信号可以属于气象部门，还可以属于地震预测部门，还可以属于其他部分，通过将各部门采集到的数据进行统一处理，确定对应的预警等级和预警周期，对于公共安全出现威胁的预警更为精准，提高预警信息的全面性和准确性。
尤其，通过处理模块中的中控单元对待监测信号的信号强度值进行确定，判定实际采集到的信号强度值与设置的第一强度参数S1和第二强度参数S2的关系，确定预警模块是否即刻发出一级预警，使得预警的发布更为准确和及时，减少对公共安全的威胁。
尤其，通过在连续的时间长度上对于信号强度值的变化值是否在合理范围内，若在合理范围内，则不存在异常，若不在合理范围内则即时进行一级预警，使得对于待监测信号采集到的信号强度值更为精准，提高预警的准确性。
尤其，通过中控单元对采集到的信号强度值在时间上以预设周期为最小单元进行划分，使得函数图S1b=f(t1i)与强度变化函数Sb=f(ti)进行比对，判定单个预设周期t1内出现周期异常，若出现异常则预警模块进行二级预警，本发明实施例中对于待监测信号的强度值的确定并不是以预先设置的参数值进行对比，而是以该监测信号的强度值在时间上的前后进行对比，也就是以周期内的任意时刻的前后时刻作为对照参数，来确认任意时刻的待监测信号值强度是否准确，提高了对于预警信号预测的精准度，提高预警的严谨性和精准性。
尤其，通过强度变化函数Sb=f(ti)的幅度与频率进行调节，使得强度变化函数Sb=f(ti)和函数图S1b=f(t1i)可以进行平移，进而确定单个预设周期t1内出现周期异常，提高周期异常判定的速度。
尤其，通过中控单元内预设的信号强度值差值评价参数D与t1i内任意时刻t1x对应的信号强度值S1x与Sb=f(ti)图像内对应的信号强度值Sx值的差值的绝对值ΔSx的关系，判定是否进行二级警报，若在预设合理范围内，则不进行二级预警，若不在则进行二级预警，使得二级预警的发出更为慎重和准确，提高预警的准确性。
尤其，通过在没有一级预警和二级预警的前提下，再次对数据进行深度处理，通过设置循环周期，在循环周期内对待监测信号的强度值进行再次判定，判定函数图像的不合理位置，若存在则进行三级预警，对于数据异常的判定更为深层次和预警的意义深远，也进一步提高了数据处理的精准性，提高预警的深度和准确性。
尤其，通过对函数图像的总图进行分析，确定不符合整体走势的待监测信号位置，确定是否进行三级预警，提高三级预警的准确性，提高对于数据异常的发现能力和预警的准确性。
尤其，通过对信号的时序片段进行划分，提高数据处理的速度，使得对于是否进行预警进行判定，以及对预警的等级和预警周期的判定更为精确，限定出几种常见的待监测信号，实现对有限数据的处理，提高对公共安全的预警更为精准，通过各部门采集的信号进行汇总，并进行数据处理，提高各数据的准确性，提高预警的灵活性和准确性，进一步提高了预警数据的处理能力，及时进行安全预警，使得对于公共安全的预警又迅速又准时，大大提高预警效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于递进式预警方式的城市公共安全预警系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1所示，本发明实施例提供的基于递进式预警方式的城市公共安全预警系统包括：
数据采集模块10，用以采集城市中的待监测信号；
预警模块20，设置在数据采集模块下方，用以根据待监测信号的处理结果选择预警等级和预警周期，所述预警模块包括一级预警单元21、二级预警单元22和三级预警单元23；
处理模块30，分别与数据采集模块10和预警模块20连接，用以对待监测信号进行处理，得到处理结果，所述处理模块包括存储单元31和中控单元32，所述存储模块用以存储数据采集模块采集到的数据，所述中控单元用以对采集到的数据进行处理；
所述数据采集模块、所述预警模块和所述处理模块设置在同一网络100内，所述数据采集模块采集到的待监测信号通过该网络传输至预警模块，所述处理模块将处理结果通过该网络传输至预警模块；
所述数据采集模块采集城市中任意时刻待监测信号的信号值，并将采集的结果传输至处理模块，处理模块对采集的信号值进行分析，判断是否为单值异常，若是单值异常则一级预警单元进行一级预警，预警周期为即时预警；
当采集到的信号值不属于单值异常时，所述存储单元记录所有待监测信号值，中控单元设置预设周期，中控单元对预设周期内的所有待监测信号值进行整合，生成信号值函数图像，中控单元对信号值函数图像进行分析，判断在预设周期内是否存在周期异常，若存在则二级预警单元进行二级预警，预警周期为预设周期；
当在预设周期内不存在周期异常时，则设置循环周期，所述存储模块记录一个循环周期内的多个预设周期的函数图像，并进行图像整合，中控单元对整合后的图像进行分析，判断是否存在一个循环周期内的集体异常，若存在则三级预警单元进行三级预警，预警周期为循环周期；
待监测信号包括第一类型信号、第二类型信号、第三类型信号和第四类型信号，且根据各类型信号之间的关联关系进行赋值，若存在关联关系则赋值为1，否则赋值为0，
在任意时刻，若待监测信号存在单值异常时，在进行二级预警检测时，确定预设周期与单值异常之间的时间间隔，设置标准时间间隔，若预设周期与单值异常之间的时间间隔≤标准时间间隔，则在进行二级预警检测时，对该预设周期内，与存在单值异常的类型信号关联关系赋值为1的类型信号进行修正；
若预设周期与单值异常之间的时间间隔>标准时间间隔，则在进行二级预警检测时，对该预设周期内，与存在单值异常的类型信号关联关系赋值为1的类型信号无需修正。
具体而言，所述第一类型信号为烟雾浓度、第二类型信号为PM2.5浓度、第三类型信号为化学气体浓度、第四类型信号为车辆密集度，本发明实施例通过各类型信号之间的关联关系，当某一类型信号的单值异常时，在进行二级预警检测时，该单值异常的信号会对与其关系密切的信号产生影响，因此在进行二级预警检测时，在检测周期内与单值信号出现时间的时间间隔，判定该单值异常信号对该检测周期内的关联信号的影响程度，若存在影响，则对关联信号值进行修正，实现对各类型信号之间的关系具有更为准确的表达，对于二级预警的检测更为精准，提高预警的准确性。
具体而言，本发明实施例提供的基于递进式预警方式的城市公共安全预警系统，通过数据采集模块进行待监测信号的采集，将采集后的待监测信号进行强度的提取，处理模块对待监测信号进行三重递进式处理，对于待监测信号强度的异常情况进行确定，该待监测信号可以属于气象部门，还可以属于地震预测部门，还可以属于其他部分，通过将各部门采集到的数据进行统一处理，确定对应的预警等级和预警周期，对于公共安全出现威胁的预警更为精准，提高预警信息的全面性和准确性。
具体而言，当采用数据采集模块对待监测信号进行监测时，对于任意一个待监测信号，将监测到的信号强度S传输至处理模块，处理模块内的中控单元内设置有第一强度参数S1和第二强度参数S2，所述中控单元将监测到的信号强度S与第一强度参数S1和第二强度参数S2进行对比；
当S≤S1时，所述中控单元判定信号强度值过低，待监测的信号出现单点异常，中控单元向所述预警模块发出指令，预警模块进行即时预警；
当S1＜S≤S2时，所述中控单元判定信号强度值范围正常，中控单元将对所述存储模块发出指令对信号强度值S进行存储；
当S＞S2时，所述中控单元判定信号强度值过高，待监测的信号出现单点异常，中控单元向所述预警模块发出指令，预警模块进行即时预警。
具体而言，本发明实施例通过处理模块中的中控单元对待监测信号的信号强度值进行确定，判定实际采集到的信号强度值与设置的第一强度参数S1和第二强度参数S2的关系，确定预警模块是否即刻发出一级预警，使得预警的发布更为准确和及时，减少对公共安全的威胁。
具体而言，在信号强度值S范围正常且信号强度值S的下一时刻监测信号强度值S′范围正常时，所述中控单元计算信号强度值S与信号强度值S′的差值的绝对值ΔS1，ΔS1=|S-S′|，中控单元内还设有信号强度差值的绝对值参数ΔSz，中控单元将计算的差值的绝对值ΔS1与信号强度差值的绝对值参数ΔSz进行对比，
当ΔS1≤ΔSz时，所述中控单元判定在相邻的时刻内信号强度值S与信号强度值S′的变化值在合理范围内；
当ΔS1＞ΔSz时，所述中控单元判定信号强度值S与信号强度值S′的变化值不在合理范围内，中控单元向所述预警模块发出指令，预警模块进行即时预警。
具体而言，本发明实施例通过在连续的时间长度上对于信号强度值的变化值是否在合理范围内，若在合理范围内，则不存在异常，若不在合理范围内则即时进行一级预警，使得对于待监测信号采集到的信号强度值更为精准，提高预警的准确性。
具体而言，所述中控单元内还设有单个预设周期t内的强度变化函数Sb=f(ti)，其中，ti表示单个预设周期t内的任一时刻，Sb表示ti时刻的信号强度值；
所述数据采集模块采集单个预设周期t1内的所有信号强度值，并将各采集值传递至所述存储模块，中控单元对单个预设周期t1内的所有信号强度值进行分析，获得强度变化函数图S1b=f(t1i)，其中，t1i表示单个预设周期t1内的任一时刻，S1b表示t1i时刻的信号强度值；
所述中控单元将函数图S1b=f(t1i)与强度变化函数Sb=f(ti)进行比对，当函数图S1b=f(t1i)中出现偏离预期的强度变化函数Sb=f(ti)的数值时，所述中控单元判定单个预设周期t1内出现周期异常，中控单元向所述预警模块发出指令，预警模块进行二级预警。
具体而言，本发明实施例通过中控单元对采集到的信号强度值在时间上以预设周期为最小单元进行划分，使得函数图S1b=f(t1i)与强度变化函数Sb=f(ti)进行比对，判定单个预设周期t1内出现周期异常，若出现异常则预警模块进行二级预警，本发明实施例中对于待监测信号的强度值的确定并不是以预先设置的参数值进行对比，而是以该监测信号的强度值在时间上的前后进行对比，也就是以周期内的任意时刻的前后时刻作为对照参数，来确认任意时刻的待监测信号值强度是否准确，提高了对于预警信号预测的精准度，提高预警的严谨性和精准性。
具体而言，当将函数图S1b=f(t1i)与强度变化函数Sb=f(ti)进行比对时，将强度变化函数Sb=f(ti)的幅度与频率进行调节，使得Sb=f(ti)与S1b=f(t1i)的振幅、频率分别相同，将Sb=f(ti)图像进行平移，使得Sb=f(ti)的峰值点与S1b=f(t1i)峰值点重合；
所述中控单元将调节后的Sb=f(ti)图像与S1b=f(t1i)图像进行对比，当S1b=f(t1i)图像中出现与Sb=f(ti)图像走势不同的数据时，所述中控单元判定单个预设周期t1内出现周期异常，中控单元向所述预警模块发出指令，预警模块进行二级预警。
具体而言，本发明实施例通过强度变化函数Sb=f(ti)的幅度与频率进行调节，使得强度变化函数Sb=f(ti)和函数图S1b=f(t1i)可以进行平移，进而确定单个预设周期t1内出现周期异常，提高周期异常判定的速度。
具体而言，当S1b=f(t1i)图像与Sb=f(ti)图像走势相同时，中控单元计算t1i内任意时刻t1x对应的信号强度值S1x与Sb=f(ti)图像内对应的信号强度值Sx值的差值的绝对值ΔSx，ΔSx=|S1x-Sx|，所述中控单元内设有函数图像信号强度值差值评价参数D，中控单元将ΔSx与信号强度值差值评价参数D进行对比，
当ΔSx≤D时，所述中控单元判定任意时刻t1x的信号强度值在合理范围；
当ΔSx＞D时，所述中控单元判定任意时刻t1x的信号强度值不在合理范围。
具体而言，本发明实施例通过中控单元内预设的信号强度值差值评价参数D与t1i内任意时刻t1x对应的信号强度值S1x与Sb=f(ti)图像内对应的信号强度值Sx值的差值的绝对值ΔSx的关系，判定是否进行二级警报，若在预设合理范围内，则不进行二级预警，若不在则进行二级预警，使得二级预警的发出更为慎重和准确，提高预警的准确性。
具体而言，当中控单元判定任意时刻t1x的信号强度值不在合理范围时，所述中控单元对S1b=f(t1i)图像内所有信号强度值与Sb=f(ti)图像内对应的信号强度值进行差值的绝对值计算，并通过计算确定信号强度值不在合理范围的图像段，中控单元对不合理范围的图像段进行标注，中控单元判定该图像段为循环周期异常，中控单元启动预警模块进行三级预警。
具体而言，本发明实施例通过在没有一级预警和二级预警的前提下，再次对数据进行深度处理，通过设置循环周期，在循环周期内对待监测信号的强度值进行再次判定，判定函数图像的不合理位置，若存在则进行三级预警，对于数据异常的判定更为深层次和预警的意义深远，也进一步提高了数据处理的精准性，提高预警的深度和准确性。
具体而言，当中控单元判定任意时刻t1x的信号强度值均在合理范围时，所述存储模块对S1b=f(t1i)图像进行存储，并存储调节后的Sb=f(ti)图像，记调节后的Sb=f(ti)图像为C1;
在数据采集模块采集下个预设周期t2内的所有信号强度值，所述中控单元对单个预设周期t2内的所有信号强度值进行分析，获得强度变化函数图S2b=f(t2z)，中控单元按照上述S1b=f(t1i)图像与强度变化函数Sb=f(ti)对比的方法将S2b=f(t2z)与函数Sb=f(ti)进行对比；
所述存储模块对根据S2b=f(t2z)进行调节的Sb=f(ti)图像进行存储，记调节后的Sb=f(ti)图像为C2;
所述存储模块对根据预设周期t3时段内的强度变化函数图S3b=f(t3z)进行调节的Sb=f(ti)图像进行存储，记调节后的Sb=f(ti)图像为C3;
所述中控单元对一个大循环周期T内的Sb=f(ti)图像进行整合，生成图像总图G0，其中，对于大循环周期T，T（t1，t2，t3，t4…tn），对于图像总图G0，G0（C1，C2，C3，C4…Cn）;
所述中控单元对图像总图G0进行分析，当图像总图G0中明显出现图像段Ci不符合整体走势时，所述中控单元判定图像段Ci为循环周期异常，中控单元启动预警模块进行三级预警。
具体而言，本发明实施例通过对函数图像的总图进行分析，确定不符合整体走势的待监测信号位置，确定是否进行三级预警，提高三级预警的准确性，提高对于数据异常的发现能力和预警的准确性。
具体而言，在对预设周期进行设定时，采集一批信号强度值数据序列，对序列进行预处理，预处理包括：对序列中的缺失值进行插值处理，补全缺失值，形成完整的数据序列，将补全后的数据序列按照策略分割成多个时序片段，所述时序片段为预设周期，策略为：时序片段长度设置为n，其中n为偶数，然后采用滑窗法进行分割，滑窗的步进长度设置为m，其中m≥1并且m≤n/2，m的数值根据处理模块的处理能力确定。
具体而言，m越小，则分割后的片段数目更多，需要更强大的计算资源，当然对于预设周期内的判断也更为精准，本发明实施例通过对信号的时序片段进行划分，提高数据处理的速度，使得对于是否进行预警进行判定，以及对预警的等级和预警周期的判定更为精确。
具体而言，所述待监测信号包括烟雾浓度、PM2.5浓度、化学气体浓度、车辆密集度。
具体而言，本发明实施例通过限定待监测信号的种类，在实际应用时，影响公共安全的因素有很多，本发明实施例限定出几种常见的待监测信号，实现对有限数据的处理，提高对公共安全的预警更为精准，可以理解的是，可以进行监测采集的信号并不局限于列出的集中信号，还可以增加其他监测信号，在此不一一列举。
城市公共安全预警机制是一个高度复杂的系统，需要多部门的参与和通力合作才能实现预警机制的高效运转。本发明实施例中通过各部门采集的信号进行汇总，并进行数据处理，提高各数据的准确性，提高预警的灵活性和准确性，进一步提高了预警数据的处理能力，及时进行安全预警，使得对于公共安全的预警又迅速又准时，大大提高预警效率。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于递进式预警方式的城市公共安全预警系统，其特征在于，包括：
数据采集模块，包括多个传感器，用以采集城市中的待监测信号；
预警模块，设置在数据采集模块下方，用以根据待监测信号的处理结果选择预警等级和预警周期，所述预警模块包括一级预警单元、二级预警单元和三级预警单元；
处理模块，分别与数据采集模块和预警模块连接，用以对待监测信号进行处理，得到处理结果，所述处理模块包括存储单元和中控单元，所述存储单元用以存储数据采集模块采集到的数据，所述中控单元用以对采集到的数据进行处理；
所述数据采集模块、所述预警模块和所述处理模块设置在同一网络内，所述数据采集模块采集到的待监测信号通过该网络传输至预警模块，所述处理模块将处理结果通过该网络传输至预警模块；
所述数据采集模块采集城市中任意时刻待监测信号的信号值，并将采集的结果传输至处理模块，处理模块对采集的信号值进行分析，判断是否为单值异常，若是单值异常则所述一级预警单元进行一级预警，预警周期为即时预警；
当采集到的信号值不属于单值异常时，所述存储单元记录所有待监测信号值，中控单元设置预设周期，中控单元对预设周期内的所有待监测信号值进行整合，生成信号值函数图像，中控单元对信号值函数图像进行分析，判断在预设周期内是否存在周期异常，若存在则所述二级预警单元进行二级预警，预警周期为预设周期；
当在预设周期内不存在周期异常时，则设置循环周期，所述存储单元记录一个循环周期内的多个预设周期的函数图像，并进行图像整合，中控单元对整合后的图像进行分析，判断是否存在一个循环周期内的集体异常，若存在则所述三级预警单元进行三级预警，预警周期为循环周期；
待监测信号包括第一类型信号、第二类型信号、第三类型信号和第四类型信号，且根据各类型信号之间的关联关系进行赋值，若存在关联关系则赋值为1，否则赋值为0，
在任意时刻，若待监测信号存在单值异常时，在进行二级预警检测时，确定预设周期与单值异常之间的时间间隔，设置标准时间间隔，若预设周期与单值异常之间的时间间隔≤标准时间间隔，则在进行二级预警检测时，对该预设周期内，与存在单值异常的类型信号关联关系赋值为1的类型信号进行修正；
若预设周期与单值异常之间的时间间隔>标准时间间隔，则在进行二级预警检测时，对该预设周期内，与存在单值异常的类型信号关联关系赋值为1的类型信号无需修正。
2.根据权利要求1所述的基于递进式预警方式的城市公共安全预警系统，其特征在于，
当采用数据采集模块对待监测信号进行监测时，对于任意一个待监测信号，将监测到的信号强度S传输至处理模块，处理模块内的中控单元内设置有第一强度参数S1和第二强度参数S2，所述中控单元将监测到的信号强度S与第一强度参数S1和第二强度参数S2进行对比；
当S≤S1时，所述中控单元判定信号强度值过低，待监测的信号出现单点异常，中控单元向所述预警模块发出指令，预警模块进行即时预警；
当S1＜S≤S2时，所述中控单元判定信号强度值范围正常，中控单元将对所述存储单元发出指令对信号强度值S进行存储；
当S＞S2时，所述中控单元判定信号强度值过高，待监测的信号出现单点异常，中控单元向所述预警模块发出指令，预警模块进行即时预警。
3.根据权利要求2所述的基于递进式预警方式的城市公共安全预警系统，其特征在于，
在信号强度值S范围正常且信号强度值S的下一时刻监测信号强度值S′范围正常时，所述中控单元计算信号强度值S与信号强度值S′的差值的绝对值ΔS1，ΔS1=|S-S′|，中控单元内还设有信号强度差值的绝对值参数ΔSz，中控单元将计算的差值的绝对值ΔS1与信号强度差值的绝对值参数ΔSz进行对比，
当ΔS1≤ΔSz时，所述中控单元判定在相邻的时刻内信号强度值S与信号强度值S′的变化值在合理范围内；
当ΔS1＞ΔSz时，所述中控单元判定信号强度值S与信号强度值S′的变化值不在合理范围内，中控单元向所述预警模块发出指令，预警模块进行即时预警。
4.根据权利要求3所述的基于递进式预警方式的城市公共安全预警系统，其特征在于，
所述中控单元内还设有单个预设周期t内的强度变化函数Sb=f(ti)，其中，ti表示单个预设周期t内的任一时刻，Sb表示ti时刻的信号强度值；
所述数据采集模块采集单个预设周期t1内的所有信号强度值，并将各采集值传递至所述存储单元，中控单元对单个预设周期t1内的所有信号强度值进行分析，获得强度变化函数图S1b=f(t1i)，其中，t1i表示单个预设周期t1内的任一时刻，S1b表示t1i时刻的信号强度值；
所述中控单元将函数图S1b=f(t1i)与强度变化函数Sb=f(ti)进行比对，当函数图S1b=f(t1i)中出现偏离预期的强度变化函数Sb=f(ti)的数值时，所述中控单元判定单个预设周期t1内出现周期异常，中控单元向所述预警模块发出指令，预警模块进行二级预警。
5.根据权利要求4所述的基于递进式预警方式的城市公共安全预警系统，其特征在于，
当将函数图S1b=f(t1i)与强度变化函数Sb=f(ti)进行比对时，将强度变化函数Sb=f(ti)的幅度与频率进行调节，使得Sb=f(ti)与S1b=f(t1i)的振幅、频率分别相同，将Sb=f(ti)图像进行平移，使得Sb=f(ti)的峰值点与S1b=f(t1i)峰值点重合；
所述中控单元将调节后的Sb=f(ti)图像与S1b=f(t1i)图像进行对比，当S1b=f(t1i)图像中出现与Sb=f(ti)图像走势不同的数据时，所述中控单元判定单个预设周期t1内出现周期异常，中控单元向所述预警模块发出指令，预警模块进行二级预警。
6.根据权利要求5所述的基于递进式预警方式的城市公共安全预警系统，其特征在于，
当S1b=f(t1i)图像与Sb=f(ti)图像走势相同时，中控单元计算t1i内任意时刻t1x对应的信号强度值S1x与Sb=f(ti)图像内对应的信号强度值Sx值的差值的绝对值ΔSx，ΔSx=|S1x-Sx|，所述中控单元内设有函数图像信号强度值差值评价参数D，中控单元将ΔSx与信号强度值差值评价参数D进行对比，
当ΔSx≤D时，所述中控单元判定任意时刻t1x的信号强度值在合理范围；
当ΔSx＞D时，所述中控单元判定任意时刻t1x的信号强度值不在合理范围。
7.根据权利要求6所述的基于递进式预警方式的城市公共安全预警系统，其特征在于，
当中控单元判定任意时刻t1x的信号强度值不在合理范围时，所述中控单元对S1b=f(t1i)图像内所有信号强度值与Sb=f(ti)图像内对应的信号强度值进行差值的绝对值计算，并通过计算确定信号强度值不在合理范围的图像段，中控单元对不合理范围的图像段进行标注，中控单元判定该图像段为循环周期异常，中控单元启动预警模块进行三级预警。
8.根据权利要求6所述的基于递进式预警方式的城市公共安全预警系统，其特征在于，
当中控单元判定任意时刻t1x的信号强度值均在合理范围时，所述存储单元对S1b=f(t1i)图像进行存储，并存储调节后的Sb=f(ti)图像，记调节后的Sb=f(ti)图像为C1;
在数据采集模块采集下个预设周期t2内的所有信号强度值，所述中控单元对单个预设周期t2内的所有信号强度值进行分析，获得强度变化函数图S2b=f(t2z)，中控单元按照上述S1b=f(t1i)图像与强度变化函数Sb=f(ti)对比的方法将S2b=f(t2z)与函数Sb=f(ti)进行对比；
所述存储单元对根据S2b=f(t2z)进行调节的Sb=f(ti)图像进行存储，记调节后的Sb=f(ti)图像为C2;
所述存储单元对根据预设周期t3时段内的强度变化函数图S3b=f(t3z)进行调节的Sb=f(ti)图像进行存储，记调节后的Sb=f(ti)图像为C3;
所述中控单元对一个大循环周期T内的Sb=f(ti)图像进行整合，生成图像总图G0，其中，对于大循环周期T，大循环周期T包括t1，t2，t3，t4…tn，对于图像总图G0，图像总图G0包括C1，C2，C3，C4…Cn;
所述中控单元对图像总图G0进行分析，当图像总图G0中明显出现图像段Ci不符合整体走势时，所述中控单元判定图像段Ci为循环周期异常，中控单元启动预警模块进行三级预警。
9.根据权利要求8所述的基于递进式预警方式的城市公共安全预警系统，其特征在于，
在对预设周期进行设定时，采集一批信号强度值数据序列，对序列进行预处理，预处理包括：对序列中的缺失值进行插值处理，补全缺失值，形成完整的数据序列，将补全后的数据序列按照策略分割成多个时序片段，所述时序片段为预设周期，策略为：时序片段长度设置为n，其中n为偶数，然后采用滑窗法进行分割，滑窗的步进长度设置为m，其中m≥1并且m≤n/2。
10.根据权利要求1-9任一项所述的基于递进式预警方式的城市公共安全预警系统，其特征在于，所述第一类型信号为烟雾浓度、第二类型信号为PM2.5浓度、第三类型信号为化学气体浓度、第四类型信号为车辆密集度。
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