CN113395695A - 基于物联网的无线抗干扰网络接入节点设备管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的无线抗干扰网络接入节点设备管理系统，涉及交通视频监控和网络接入技术领域，用于解决现有交通监控系统存在不能提供无线网络的智慧交通监测设备使用的同时减少服务器存储交通视频压力的问题，包括无线AP和视频缓存模块，本发明通过设置无线AP和视频缓存模块，无线AP用于无线网络并对接入无线网络的接入节点进行管理，通过对无线AP连接的接入节点进行分析以便于设置合理的带宽，从而进行合理的分配带宽，以便于无线AP更好的服务接入节点；干扰检测单元对无线AP进行干扰检测，通过对无线AP进行干扰检测，进而调节无线AP的信道，避免同信道和相邻信号对无线信号的干扰。

Description

基于物联网的无线抗干扰网络接入节点设备管理系统

技术领域

本发明涉及交通视频监控和网络接入技术领域，具体为基于物联网的无线抗干扰网络接入节点设备管理系统。

背景技术

随着中国社会经济的逐步繁荣，城市交通的实时监控已变得越来越重要，建立全面的交通图像管理系统是交通管理部门的目标。交通道路视频监控系统通过建立覆盖城市主要干道及路口的数字监控网络，包括道路监控杆，可将交通路口车辆运行状况实时地传送到调度中心，对道路车辆运行状况进行监控，实现城市交通管理的智能化。现有的城市道路两边

然而在现有的交通监控系统中，每天产生大量的交通视频数据导致监控的数据量庞大，服务器的存储压力较大，因此，需要设计一款可以分析无线网络的智慧交通监测设备以供用户使用，同时可以将交通视频数据发送至接入节点内存储，以减少服务器存储数据的压力的管理系统。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决现有交通监控系统存在不能提供无线网络的智慧交通监测设备使用的同时减少服务器存储交通视频压力的问题，而提出一种基于物联网的无线抗干扰网络接入节点设备管理系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：基于物联网的无线抗干扰网络接入节点设备管理系统，包括服务器及与之通过物联网连接的若干个智慧交通监测设备；智慧交通检测设备包括高清摄像机、配电箱和安装在配电箱内部的无线AP；所述无线AP的内部设置有连接认证单元、节点管理单元和干扰检测单元；

连接认证单元用于接收接入节点的连接请求信息并进行认证处理，认证成功后与接入节点连接并分配对应的带宽；

节点管理单元用于对与无线AP连接的接入节点进行管理，具体为：实时采集接入节点的位置以及上下行速率，将位置在无线AP连接范围的接入节点标记为管理节点；将管理节点的位置与无线AP的位置进行距离计算得到接入间距，将最大的接入间距标记为分析间距，设定无线AP包括若干个发射功率，每个发射功率对应一个比对范围，将分析间距与比对范围进行匹配得到所属比对范围，节点管理单元将无线AP的发射功率调节到与所属比对范围对应的发送功率一致；将管理节点的上下行速率与对应带宽的上下行阈值速率进行分别比对以调节管理节点的下行带宽；

干扰检测单元用于监测无线AP的空口信号，当空口信号能量大于设定阈值时，进行FFT变换并输出干扰信息至服务器，干扰信息用于触发服务器对空口信号进行判断并进一步分析MAC信息并反馈干扰结果，当干扰结果为干扰信号时，调节无线AP发射的信道使其与干扰信号的信道不同且不相邻；

作为本发明的一种优选实施方式，所述连接认证单元的认证处理过程具体为：接收到连接请求信息后，解析连接请求信息中的节点编码，生成对应的编码认证指令并发送至服务器，所述编码认证指令用于触发服务器对编码认证指令对应的节点编码进行验证并反馈认证成功信令或认证失败信令；当接收到认证成功指令时将连接请求信息进行压缩形成连接数据包并发送至服务器，并接收服务器反馈的节点配置信息，节点配置信息用于触发无线AP与接入节点连接并分配对应的带宽，当接收到认证失败信令时，生成“连接失败，请注册”的提醒文字并发送至接入节点；其中连接请求信息包括接入节点的节点编码、IP地址、位置、网络接入需求及需求时长；

作为本发明的一种优选实施方式，所述节点管理单元还用于：当接入节点不在连接范围内或接入节点的上下行速率均小于设定速率阈值时，将接入节点与无线AP断连；

作为本发明的一种优选实施方式，所述节点管理单元的比对过程为：当管理节点的上行速率小于对应带宽的上行阈值速率，并持续一定时长时，将其标记为第一节点，计算第一节点的上行速率的均值得到上行速率均值，根据上行速率均值匹配对应的带宽并标记为修改带宽，将第一节点的初始分配的上行带宽调节至与修改带宽一致，同时计算初始分配的上行带宽与修改带宽之间的差值得到带宽差值并标记为分配带宽；将上行速率大于对应带宽上行阈值速率的管理节点标记为分配节点，获取分配节点对应的初始分配的上行带宽，将所有分配节点的上行带宽进行求和得到总上行带宽，将分配带宽的数值乘以初始分配的上行带宽的数值后除以总上行带宽的数值后加上分配节点初始分配的上行带宽的数值得到分配节点的修正带宽；将分配节点的上行带宽调节至与修正带宽一致；同理对管理节点的下行速率进行比对；

作为本发明的一种优选实施方式，所述服务器包括注册单元和数据库，注册单元用于通过智能终端提交终端信息进行注册并将注册成功的终端信息发送至数据库内存储；同时生成注册成功智能终端一个具有唯一性的节点编码，且服务器获取智能终端的存储权限，并将获取存储访问权限的智能终端标记为接入节点；

作为本发明的一种优选实施方式，所述配电箱的内部还设置有视频缓存模块，视频缓存模块用于缓存高清摄像机采集的交通视频数据并对其进行处理，具体处理步骤为：

将缓存一定大小的交通视频标记为待处理视频，对待处理视频进行加密处理得到视频加密包，对视频加密包建立索引标签；

向接入节点发送存储请求指令，在预设时间范围内接收接入节点反馈的同意指令后，将反馈同意指令的接入节点标记为初选节点；

向初选节点发送存储权限获取指令并获取初选节点的实时剩余内存；生成初选节点的信息获取信令并发送至服务器，所述信息获取指令用于触发服务器根据信息获取指令检索初选节点的参数信息并反馈；其中参数信息包括初选节点的型号及存储总次数；

将初选节点的剩余内存和参数信息进行归一化处理并取其数值，对数值分析得到节存值，节存值是将初选节点的参数进行归一化取其数值综合计算得到的一个用于评定初选节点存储视频加密包几率的数值；

将节存值最大的初选节点标记为存储节点；将加密数据包通过无线网络传输至存储节点内，同时将存储节点的存储路径和节点编码与视频加密包的索引标签构成存储提权索引链信息并发送至服务器内；

作为本发明的一种优选实施方式，对待处理视频进行加密处理的具体步骤为：将视频分为若干帧图片，对每个图片放大若干部形成像素格图像，对像素格图像中的颜色进行识别，设定所有颜色均对应一个唯一性预设的数字组合码，将像素格图像中每个像素格的颜色转换成对应的数字组合码，提取像素格的横坐标、竖坐标及数字组合码的数值，将其分别代入预设转换公式中计算得到横坐标对应的转换数值、竖坐标的转换数值及数字组合码的转换数值，将三个转换数值分别标记为转换一数值、转换二数值和转换三数值；设定零到九十个数字均对应一个电路符号，将转换一数值中每个数字与零到九进行匹配得到对应的电路符号，将匹配到的电路符号进行串联得到转换一数值对应的转换电路，同理对转换二数值和转换三数值进行匹配得到对应的转换电路，将三个转换电路并联得到像素格的并联电路；将像素格图像中每个像素格对应的并联电路依次串联连接得到加密电路符号图；将待处理视频中每个图片对应的加密电路符号图进行压缩打包得到视频加密包。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过设置无线AP和视频缓存模块，无线AP用于无线网络并对接入无线网络的接入节点进行管理，通过对无线AP连接的接入节点进行分析以便于设置合理的带宽，从而进行合理的分配带宽，以便于无线AP更好的服务接入节点；干扰检测单元对无线AP进行干扰检测，通过对无线AP进行干扰检测，进而调节无线AP的信道，避免同信道和相邻信号对无线信号的干扰；

2、本发明视频缓存模块缓存高清摄像机采集的交通视频数据并将其处理成视频加密包并分配给接入节点内存储，通过设置无线AP以供接入节点设备进行无线上网，同时选取接入节点存储交通视频数据，从而减少服务器的存储压力；对交通视频数据进行加密，以提高交通视频数据的存储安全，防止泄露。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的原理框图。

图2为本发明的智慧交通监测设备原理框图。

图3为本发明的加密电路符号示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3所示，基于物联网的无线抗干扰网络接入节点设备管理系统，包括服务器及与服务器通过物联网连接的若干个智慧交通监测设备；智慧交通监测设备为安装在道路两旁的道路监控杆，道路监控杆上安装有高清摄像机、配电箱、安装在配电箱内部的无线AP和视频缓存模块；高清摄像机用于采集道路中交通视频数据并将其发送至视频缓存模块，配电箱用于为高清摄像机提供电源；

无线AP分享无线网络并对接入无线网络的接入节点进行管理，包括连接认证单元、节点管理单元和干扰检测单元；连接认证单元接收接入节点的连接请求信息并进行认证处理，认证成功后与接入节点连接并分配对应的带宽；连接请求信息包括接入节点的节点编码、IP地址、位置、网络接入需求及需求时长；网络接入需求包括视频、小说、游戏和短视频等，每种网络接入需求均对应一个带宽，带宽包括上行带宽和下行带宽；如小说的上行带宽200K，下行带宽1M；连接认证单元接收到连接请求信息后，解析连接请求信息中的节点编码，生成对应的编码认证指令并发送至服务器，所述编码认证指令用于触发服务器对编码认证指令对应的节点编码进行验证并反馈认证成功信令或认证失败信令；当接收到认证成功指令时将连接请求信息进行压缩形成连接数据包并发送至服务器，并接收服务器反馈的节点配置信息，节点配置信息用于触发无线AP与接入节点连接并分配对应的带宽，当接收到认证失败信令时，生成“连接失败，请注册”的提醒文字并发送至接入节点；

节点管理单元对与无线AP连接的接入节点进行管理，具体为：实时采集接入节点的位置以及上下行速率，将位置在无线AP连接范围的接入节点标记为管理节点；将管理节点的位置与无线AP的位置进行距离计算得到接入间距，将最大的接入间距标记为分析间距，设定无线AP包括若干个发射功率，每个发射功率对应一个比对范围，将分析间距与比对范围进行匹配得到所属比对范围，节点管理单元将无线AP的发射功率调节到与所属比对范围对应的发送功率一致；将管理节点的上下行速率与对应带宽的上下行阈值速率进行分别比对以调节管理节点的下行带宽；具体为：

当管理节点的上行速率小于对应带宽的上行阈值速率，并持续一定时长时，将其标记为第一节点，计算第一节点的上行速率的均值得到上行速率均值，根据上行速率均值匹配对应的带宽并标记为修改带宽，将第一节点的初始分配的上行带宽调节至与上行修改带宽一致，同时计算初始分配的上行带宽与上行修改带宽的差值得到带宽差值并标记为分配带宽FP；将上行速率大于对应带宽上行阈值速率的管理节点标记为分配节点，获取分配节点对应的初始分配的上行带宽SC，将所有分配节点的上行带宽进行求和得到总上行带宽SZ，将分配带宽的数值乘以初始分配的上行带宽的数值后除以总上行带宽的数值后加上分配节点初始分配的上行带宽的数值得到分配节点的修正带宽XK，即XK=SC+FP×(SC/SZ)；将分配节点的上行带宽调节至与修正带宽一致；

当管理节点的下行速率小于对应带宽的下行阈值速率，并持续一定时长时，将其标记为第二节点，计算第二节点的下行速率的均值得到下行速率均值，根据下行速率均值匹配对应的带宽并标记为下行修改带宽，将第二节点的初始分配的下行带宽调节至与下行修改带宽一致，同时计算初始分配的下行带宽与修改带宽之间的差值得到带宽差值并标记为分配带宽FP；将下行速率大于对应带宽下行阈值速率的管理节点标记为分配节点，获取分配节点对应的初始分配的下行带宽XC，将所有分配节点的下行带宽进行求和得到总下行带宽XZ，将分配带宽的数值乘以初始分配的下行带宽的数值后除以总下行带宽的数值后加上分配节点初始分配的下行带宽的数值得到分配节点的修正带宽FK，即FK=XC+FP×(XC/XZ)；将分配节点的下行带宽调节至与修正带宽一致；通过对无线AP连接的接入节点进行分析以便于设置合理的带宽，从而进行合理的分配带宽，以便于无线AP更好的服务接入节点；

当接入节点不在连接范围内或接入节点的上下行速率均小于设定速率阈值时，将接入节点与无线AP断连；

干扰检测单元用于监测无线AP的空口信号，当空口信号能量大于设定阈值时，进行FFT变换并输出干扰信息至服务器，服务器接收到干扰信息后对空口信号进行判断，进一步分析MAC信息并反馈干扰结果，当干扰结果为干扰信号时，即干扰信号为无线信号时，获取无线信号所处信道，将无线AP发射的信道使其与干扰信号的信道不同且不相邻；通过对无线AP进行干扰检测，进而调节无线AP的信道，避免同信道和相邻信号对无线信号的干扰；

视频缓存模块缓存高清摄像机采集的交通视频数据并对其进行处理，具体处理步骤为：

将缓存一定大小的交通视频标记为待处理视频，对待处理视频进行加密处理得到视频加密包，对视频加密包建立索引标签；具体为：

将视频分为若干帧图片，对每个图片放大若干部形成像素格图像，对像素格图像中的颜色进行识别，设定所有颜色均对应一个唯一性预设的数字组合码，将像素格图像中每个像素格的颜色转换成对应的数字组合码，提取像素格的横坐标、竖坐标及数字组合码的数值，将其分别代入预设转换公式中计算得到横坐标对应的转换数值、竖坐标的转换数值及数字组合码的转换数值，将三个转换数值分别标记为转换一数值、转换二数值和转换三数值；设定零到九十个数字均对应一个电路符号，将转换一数值中每个数字与零到九进行匹配得到对应的电路符号，将匹配到的电路符号进行串联得到转换一数值对应的转换电路，同理对转换二数值和转换三数值进行匹配得到对应的转换电路，将三个转换电路并联得到像素格的并联电路；具体表现为：设定零对应的电路符号为晶体振荡器符号，1对应的电路符号为发光二极管符号，2对应的电路符号为开关符号，3对应的电路符号为变容二极管符号，4对应的电路符号为有极电路符号，5对应的电路符号为电流表符号，6对应的电路符号为电压表符号，7对应的电路符号为电源符号，8对应的电路符号为滑动变阻器符号，9对应的电路符号为熔断器符号；假设转换一数值、转换二数值和转换三数值分别为2397,3164,5860；转换后的并联电路如图3所示，

将像素格图像中每个像素格对应的并联电路依次串联连接得到加密电路符号图；将待处理视频中每个图片对应的加密电路符号图进行压缩打包得到视频加密包；

向接入节点发送存储请求指令，在预设时间范围内接收接入节点反馈的同意指令后，将反馈同意指令的接入节点标记为初选节点；

向初选节点发送存储权限获取指令并获取初选节点的实时剩余内存；生成初选节点的信息获取信令并发送至服务器，所述信息获取指令用于触发服务器根据信息获取指令检索初选节点的参数信息并反馈；其中参数信息包括初选节点的型号及存储总次数；

将初选节点的剩余内存和参数信息进行归一化处理并取其数值，将初选节点的剩余内存的数值标记为SY1；设定所有终端型号均对应一个型号预设值，将初选节点的型号与所有终端型号进行匹配得到型号预设值并标记为SY2；将初选节点的存储总次数的数值标记为SY3；

利用公式JC=SY1×0.5+SY2×0.3+SY3×0.2得到初选节点的节存值JC；其中，0.5、0.3和0.2为对应的权重系数，其设定由本领域技术人员根据实际情况合理选取；

将节存值最大的初选节点标记为存储节点；将加密数据包通过无线网络传输至存储节点内，同时将存储节点的存储路径和节点编码与视频加密包的索引标签构成存储提权索引链信息并发送至服务器内；存储节点的存储总次数增加一次；道路监控杆通过设置无线AP以供接入节点设备进行无线上网，同时选取接入节点存储交通视频数据，从而减少服务器的存储压力；

服务器包括注册单元和数据库，用户通过智能终端提交终端信息至注册单元进行注册，注册单元将注册成功的终端信息发送至数据库内存储；其中终端信息包括智能终端的型号、内存、出厂日期等；同时服务器生成注册成功智能终端一个具有唯一性的节点编码，且服务器获取智能终端的存储权限，并将获取存储访问权限的智能终端标记为接入节点；

同时生成注册成功智能终端一个具有唯一性的节点编码，且服务器获取智能终端的存储权限，并将获取存储访问权限的智能终端标记为接入节点；智能终端包括智能手机、平板电脑和笔记本电脑；

本发明在使用时，设置无线AP和视频缓存模块，无线AP用于无线网络并对接入无线网络的接入节点进行管理，包括连接认证单元、节点管理单元和干扰检测单元；连接认证单元接收接入节点的连接请求信息并进行认证处理，认证成功后与接入节点连接并分配对应的带宽；节点管理单元对与无线AP连接的接入节点进行管理，通过对无线AP连接的接入节点进行分析以便于设置合理的带宽，从而进行合理的分配带宽，以便于无线AP更好的服务接入节点；干扰检测单元对无线AP进行干扰检测，通过对无线AP进行干扰检测，进而调节无线AP的信道，避免同信道和相邻信号对无线信号的干扰；视频缓存模块缓存高清摄像机采集的交通视频数据并将其处理成视频加密包并分配给接入节点内存储，通过设置无线AP以供接入节点设备进行无线上网，同时选取接入节点存储交通视频数据，从而减少服务器的存储压力；对交通视频数据进行加密，以提高交通视频数据的存储安全，防止泄露。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.基于物联网的无线抗干扰网络接入节点设备管理系统，包括服务器及与之通过物联网连接的若干个智慧交通监测设备；智慧交通检测设备包括高清摄像机、配电箱和安装在配电箱内部的无线AP和视频缓存模块；其特征在于，所述无线AP的内部设置有连接认证单元、节点管理单元和干扰检测单元；

连接认证单元用于接收接入节点的连接请求信息并进行认证处理，认证成功后与接入节点连接并分配对应的带宽；

节点管理单元用于对与无线AP连接的接入节点进行管理，具体为：实时采集接入节点的位置以及上下行速率，将位置在无线AP连接范围的接入节点标记为管理节点；将管理节点的位置与无线AP的位置进行距离计算得到接入间距，将最大的接入间距标记为分析间距，将分析间距与发射功率对应的比对范围进行匹配得到所属比对范围，节点管理单元将无线AP的发射功率调节到与所属比对范围对应的发送功率一致；将管理节点的上下行速率与对应带宽的上下行阈值速率进行分别比对以调节管理节点的下行带宽；

干扰检测单元用于监测无线AP的空口信号，当空口信号能量大于设定阈值时，进行FFT变换并输出干扰信息至服务器，干扰信息用于触发服务器对空口信号进行判断，进一步分析MAC信息并反馈干扰结果，当干扰结果为干扰信号时，调节无线AP发射的信道使其与干扰信号的信道不同且不相邻；

视频缓存模块用于缓存高清摄像机采集的交通视频数据并对其进行加密处理和分配存储。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的无线抗干扰网络接入节点设备管理系统，其特征在于，所述连接认证单元的认证处理过程具体为：接收到连接请求信息后，解析连接请求信息中的节点编码，生成对应的编码认证指令并发送至服务器，所述编码认证指令用于触发服务器对编码认证指令对应的节点编码进行验证并反馈认证成功信令或认证失败信令；当接收到认证成功指令时将连接请求信息进行压缩形成连接数据包并发送至服务器，并接收服务器反馈的节点配置信息，节点配置信息用于触发无线AP与接入节点连接并分配对应的带宽。

3.根据权利要求1所述的基于物联网的无线抗干扰网络接入节点设备管理系统，其特征在于，所述节点管理单元还用于：当接入节点不在连接范围内或接入节点的上下行速率均小于设定速率阈值时，将接入节点与无线AP断连。

4.根据权利要求1所述的基于物联网的无线抗干扰网络接入节点设备管理系统，其特征在于，所述节点管理单元的比对过程为：当管理节点的上行速率小于对应带宽的上行阈值速率，并持续一定时长时，将其标记为第一节点，计算第一节点的上行速率的均值得到上行速率均值，根据上行速率均值匹配对应的带宽并标记为修改带宽，将第一节点的初始分配的上行带宽调节至与修改带宽一致，同时计算初始分配的上行带宽与修改带宽之间的差值得到带宽差值并标记为分配带宽；将上行速率大于对应带宽上行阈值速率的管理节点标记为分配节点，获取分配节点对应的初始分配的上行带宽，将所有分配节点的上行带宽进行求和得到总上行带宽，将分配带宽的数值乘以初始分配的上行带宽的数值后除以总上行带宽的数值后加上分配节点初始分配的上行带宽的数值得到分配节点的修正带宽；将分配节点的上行带宽调节至与修正带宽一致；同理对管理节点的下行速率进行比对。

5.根据权利要求1所述的基于物联网的无线抗干扰网络接入节点设备管理系统，其特征在于，所述服务器包括注册单元和数据库，注册单元用于通过智能终端提交终端信息进行注册并将注册成功的终端信息发送至数据库内存储；同时生成注册成功智能终端一个具有唯一性的节点编码，且服务器获取智能终端的存储权限，并将获取存储访问权限的智能终端标记为接入节点。

6.根据权利要求1所述的基于物联网的无线抗干扰网络接入节点设备管理系统，其特征在于，所述视频缓存模块的具体处理步骤为：

将缓存一定大小的交通视频标记为待处理视频，对待处理视频进行加密处理得到视频加密包，对视频加密包建立索引标签；

向接入节点发送存储请求指令，在预设时间范围内接收接入节点反馈的同意指令后，将反馈同意指令的接入节点标记为初选节点；

向初选节点发送存储权限获取指令并获取初选节点的实时剩余内存；生成初选节点的信息获取信令并发送至服务器，所述信息获取指令用于触发服务器根据信息获取指令检索初选节点的参数信息并反馈；

将初选节点的剩余内存和参数信息进行归一化处理并取其数值，对数值分析得到节存值，节存值是将初选节点的参数进行归一化取其数值综合计算得到的一个用于评定初选节点存储视频加密包几率的数值；

将节存值最大的初选节点标记为存储节点；将加密数据包通过无线网络传输至存储节点内，同时将存储节点的存储路径和节点编码与视频加密包的索引标签构成存储提权索引链信息并发送至服务器内。

7.根据权利要求6所述的基于物联网的无线抗干扰网络接入节点设备管理系统，其特征在于，对待处理视频进行加密处理的具体步骤为：将视频分为若干帧图片，对每个图片放大若干部形成像素格图像，对像素格图像中的颜色进行识别，将像素格图像中每个像素格的颜色转换成对应的数字组合码，提取像素格的横坐标、竖坐标及数字组合码的数值，将其分别代入预设转换公式中计算得到横坐标对应的转换数值、竖坐标的转换数值及数字组合码的转换数值，将三个转换数值转换成加密电路符号图；将待处理视频中每个图片对应的加密电路符号图进行压缩打包得到视频加密包。

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