具有边缘分析能力的火灾调查现场处置分析装置及方法

技术领域

本发明属于火灾事故调查技术领域，具体是具有边缘分析能力的火灾调查现场处置分析装置及方法。

背景技术

现在火灾事故调查电子数据、视频资料等证据收集、提取工作主要依靠现场拍照和打印历史数据的方法，这些手段和措施都是间接的取证方法，现场拍照对于时间、地点、时间的确认很难成为依据，采用打印历史数据的方法，不仅耗时长，现有的打印纸为热敏纸，该材质预热字迹就会销售，而且打印耗时、费工、也不智能，相关部门也没有太多的科技方法来做现场证据提取恢复，根无法做到对火灾发现目标、历史延续的智能判定，基本是全部依靠大量人员的投入和现场的对比和取证，往往难以作为法庭有效证据使用，继而造成诸多被动局面，给火调责任认定部门带来极大的困扰和负债端，无法做到及时、准确、电子数据的真实性，因此，急需一种具有边缘分析能力的火灾调查现场处置分析装置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供具有边缘分析能力的火灾调查现场处置分析装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

第一方面，具有边缘分析能力的火灾调查现场处置分析装置，包括物联网火调分析装置，所述物联网火调分析装置下端左侧设置有UHOST接口，所述物联网火调分析装置上端右侧设置有以太网接口；

所述物联网火调分析装置内设置有电路板，所述电路板下端左侧设置有UHOST控制单元，所述电路板上端由左及右依次设置有电源接口、网络控制单元；

所述电源接口与外部电源电连接，所述UHOST接口与UHOST控制单元电连接，所述以太网接口与网络控制单元电连接。

优选的，所述物联网火调分析装置正面由下及上依次设置有两个通信指示灯槽、两个无线指示灯槽、两个电源指示灯槽，所述物联网火调分析装置上下两端均设置有测试接口。

优选的，所述UHOST控制单元右侧依次设置有测试控制单元、设置控制单元，所述电源接口下方依次设置有电源控制单元、两个电源状态指示灯、两个无线状态指示灯、两个通信状态指示灯。

优选的，所述电源状态指示灯、无线状态指示灯、通信状态指示灯分别卡设于电源指示灯槽、无线指示灯槽、通信指示灯槽内，用于观测指示灯状态，所述测试控制单元与测试接口电连接，用于给装置进行供电及电源供电，所述电源控制单元用于指示电气供电的指示状态，所述设置控制单元用于对设备进行复位操作及状态指示

优选的，所述UHOST接口用于连接数据存储设备，所述以太网接口用于连接装置的网络传输接口和平台的网络接口进行连接

优选的，所述电路板上还设置有用于对于装置整体的电气性能及电路的连接关系进行集成电路控制和布局的MCU微控单元，用于对装置的独立的指令和数据存储器接口进行处理，同时进行取指和读写数据功能的稳定电源控制单元、用于提示报警的蜂鸣器。

优选的，所述物联网火调分析装置两侧均设置有固定卡件，用于固定物联网火调分析装置。

第二方面，具有边缘分析能力的火灾调查现场处置分析方法，包括以下步骤：

S1依据编码文件及操作说明，识别并读取设备可识别消防主机的可识别消防数据；

S2对可识别消防数据进行双链循环边缘计算，把可识别消防数据定位的基础链路节点，进行数据的存储和入栈操作，并组成边缘队列；

S3启动边缘队列程序，对边缘队列进行不断的循环处理，达到预设值，启动数据传输状态；

S4启动安全模块对边缘队列数据进行安全认证；

S5检测到于物联网火调分析平台匹配完成，进入边缘队列数据的传输和绑定业务的工作状态；

S6经过以上处理南向边缘计算协议通过以太网或4G传输协议上报给物联网火调分析平台，再达到北向应用。

优选的，所述步骤S2中，双链循环边缘计算，包括：

S21定义数据传输的标志头，得到不同标识类别的数据；

S22不同标识类别的数据通过类数据链双循链表，判别之后，算法处理的工作进入到安检阶段，检查内容数据包总长、数据校验是否正确，数据二层包的规约是否符合下一层的计算规则；

S23经过网络传输模块把双链循环边缘计算结构整体传输大后续的处理单元及分析平台进行现实及处置的过程。

优选的，所述步骤S2中，识别设备可识别消防主机，包括：

可识别消防主机的USB接头物联网火调分析装置的USB接口上，USB接头把DP拉高，使DP、DM保持J状态，物联网火调分析装置主板的USB主机芯片检测到J状态，内部识别设备已经连通，物联网火调分析装置的驱动对连接上的可识别消防主机进行识别，列举识别是否合法设备。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，通过设置物联网火调分析装置、UHOST接口、电路板，能够将火灾事故调查电子数据、视频资料直接取证，经装置内系统分析后，将分析结果传输至物联网火调分析平台，节约了大量人力物力，及时、准确，真实性更强。

2、本发明中，通过USBHOST的传输方式，实现消防报警主机的历史数据分析，可将主机中的操作记录、启动记录、其他故障、请求记录、运行信息、火警信息、故障信息等信息通过物联网火调分析装置进行处理、加工，最终通过以太网或4G、5G的方式将相关数据传输到物联网火调边缘分析平台；

3、本发明中，采用物联网的组网方式，可实现随时检索消防主机的历史数据、并且应用区块链技术，实现数据的安全存储和防篡改风险，平台可实现查看设备运行情况，联动信息、火警报警信息、系统操作记录，完整的记录的火灾报警系统的历史轨迹和原文数据可查看，及早排查消防设备隐患，助理火调电子数据的获取和智能分析，实现对联网单位自动报警系统的历史数据分析、全过程监控，助理火调部门精准分析自动报警系统各项设施正常运行。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的剖视图；

图3是本发明的UHOST接口结构示意图；

图4是本发明的流程图；

图5是本发明的编码方案拓扑图；

图6是本发明的以太网模块拓扑图；

图7是本发明的边缘分析算法原理图。

附图标记：1、消防报警主机；11、UHOST接口；12、测试接口；13、以太网接口；14、通信指示灯槽；15、无线指示灯槽；16、电源指示灯槽；17、固定卡件；2、电路板；21、UHOST控制单元；22、测试控制单元；23、网络控制单元；24、通信状态指示灯；25、无线状态指示灯；26、电源状态指示灯；27、电源控制单元；28、电源接口；29、MCU微控单元；30、稳定电源控制单元；31、蜂鸣器；32、设置控制单元。

具体实施方式

以下结合附图1-7，进一步说明本发明具有边缘分析能力的火灾调查现场处置分析装置及方法的具体实施方式。本发明具有边缘分析能力的火灾调查现场处置分析装置及方法不限于以下实施例的描述。

实施例1：

本实施例给出具有边缘分析能力的火灾调查现场处置分析装置的具体实施方式，如图1-3所示，包括物联网火调分析装置1，物联网火调分析装置1下端左侧设置有UHOST接口11，物联网火调分析装置1上端右侧设置有以太网接口13；

物联网火调分析装置1内设置有电路板2，电路板2下端左侧设置有UHOST控制单元21，电路板2上端由左及右依次设置有电源接口28、网络控制单元23；

电源接口28与外部电源电连接，UHOST接口11与UHOST控制单元21电连接，以太网接口13与网络控制单元23电连接。

进一步的，物联网火调分析装置1正面由下及上依次设置有两个通信指示灯槽14、两个无线指示灯槽15、两个电源指示灯槽16，物联网火调分析装置1上下两端均设置有测试接口12。

进一步的，UHOST控制单元21右侧依次设置有测试控制单元22、设置控制单元32，电源接口28下方依次设置有电源控制单元27、两个电源状态指示灯26、两个无线状态指示灯25、两个通信状态指示灯24。

进一步的，电源状态指示灯26、无线状态指示灯25、通信状态指示灯24分别卡设于电源指示灯槽16、无线指示灯槽15、通信指示灯槽14内，用于观测指示灯状态，测试控制单元22与测试接口12电连接，用于给装置进行供电及电源供电，电源控制单元27用于指示电气供电的指示状态，设置控制单元32用于对设备进行复位操作及状态指示

进一步的，UHOST接口11用于连接数据存储设备，以太网接口13用于连接装置的网络传输接口和平台的网络接口进行连接

进一步的，电路板2上还设置有用于对于装置整体的电气性能及电路的连接关系进行集成电路控制和布局的MCU微控单元29，用于对装置的独立的指令和数据存储器接口进行处理，同时进行取指和读写数据功能的稳定电源控制单元30、用于提示报警的蜂鸣器31。

进一步的，物联网火调分析装置1两侧均设置有固定卡件17，用于固定物联网火调分析装置1。

进一步的，UHOST接口11内设置有+5V(电源端子111)、DATA+(传输数据端+DP112)、DATA-(传输数据端-DM113)、和GND(地线端子114)，其中，DM,DP是用来传输数据的，VCC，GND充电。故信号是串行传输的，即按照传输时钟脉冲的节奏一位一位的传输。usb接口也称为串行口。usb接口的4根线一般是下面这样分配的，线路参考标准分配标准为：黑线：gnd红线：vcc绿线：data+(DP)白线：data-(DM)。

进一步的，物联网火调分析装置通过以太网、4G、5G方式与物联网火调分析平台连接，既满足有线系统的高效传输，也同事解决了在没有网络环境下依然可以实时工作，也满足后续网络升级时候不应网络频谱问题，导致产品无法使用，具有很高的扩展性和实用性。

实施例2：

本实施例给出具有边缘分析能力的火灾调查现场处置分析方法的具体实施方式，如图4-7所示，包括以下步骤：

S1依据编码文件及操作说明，识别并读取设备可识别消防主机的可识别消防数据；

S2对可识别消防数据进行双链循环边缘计算，把可识别消防数据定位的基础链路节点，进行数据的存储和入栈操作，并组成边缘队列；

S3启动边缘队列程序，对边缘队列进行不断的循环处理，达到预设值，启动数据传输状态；

S4启动安全模块对边缘队列数据进行安全认证；

S5检测到于物联网火调分析平台匹配完成，进入边缘队列数据的传输和绑定业务的工作状态；

S6经过以上处理南向边缘计算协议通过以太网或4G传输协议上报给物联网火调分析平台，再达到北向应用。

进一步的，所述步骤S2中，双链循环边缘计算，包括：

S21定义数据传输的标志头，得到不同标识类别的数据；

S22不同标识类别的数据通过类数据链双循链表，判别之后，算法处理的工作进入到安检阶段，检查内容数据包总长、数据校验是否正确，数据二层包的规约是否符合下一层的计算规则；

S23经过网络传输模块把双链循环边缘计算结构整体传输大后续的处理单元及分析平台进行现实及处置的过程。

进一步的，步骤S2中，识别设备可识别消防主机，包括：

可识别消防主机的USB接头插在物联网火调分析装置的USB接口上，USB接头把DP拉高，使DP、DM保持J状态(即：DP为高DM为低)，物联网火调分析装置主板的USB主机芯片检测到J状态(DP(D-)拉高)，内部识别设备已经连通，物联网火调分析装置的驱动对连接上的可识别消防主机进行识别，列举识别是否合法设备。用于让物联网火调分析装置识别连接上的这个设备是否为本设备应能识别的设备。

进一步的，检测到有设备连接时，物联网火调分析装置的驱动先识别他的速度，设备识别复位，然后在总线(DM,DP)上发送1ms间隔的SOF包或125us间隔的SOF包来区分设备的传输速率。USB数据是以包的形式发出的，且规范了固定的格式，它以一个sync(synchronous同步)开始，以一个eop(endof packet，包结束)结束，SOF包同理，发送、传输数据规则，物联网火调分析装置首先识别数据包的正确性。令牌包是否符正确，帧开始包，数据包，握手包决定了PID后面是什么数据，握手包的PID如果没有关键标识识别，后面直接是EOP。包的类型还包括有:令牌包，数据包，握手包，特殊包。不同类型的包又有不同的格式，每种类型有不同的PID：至此通过数据的传输和物联网火调分析装置的有效识别，可以有效的发送数据和传输物联网火调分析装置可识别的数据进入到数据MCU核心处理模块。

进一步的，在包传送时，使用一种NRII(NoneReturnZeroInvert，即无回零反向码)编码方案。在该编码方案中，“1”表示电平不变，“0”表示电平改变。

建立阶段：主机发一个SETUP令牌包，后面会紧跟一个(data)包(主机发的)，这个data包是一个请求(请求是主机发给设备的，请求的作用是告诉设备主机下一步要干什么或者告诉设备该干什么，协议里规定了每个请求的格式和标准请求代码)比如说第一个请求是告诉设备要设备返回一个它的(设备的)设备描述符。设备收到这个包无错误后会返回一个ACK握手包告诉主机已收到数据。

数据阶段：然后主机会发一个in令牌包，设备收到IN令牌包后，设备用数据(data)包(设备发的)返回他自己的设备描述符(协议里规定了各个设备的标准的描述符)，描述符里会有一些设备的描述，(描述他是什么设备)。主机收到数据无错误后会返回一个ACK握手包,这个阶段主机也可能发out令牌包+数包。

状态阶段：主机会发一个与数据阶段相反的令牌包，数据阶段如果是IN，现在发OUT+一个空的数据包(数据场没有数据的包)，设备会用ACK握手包相应。数据阶段如果是OUT,现在发IN不+数据包，设备会返回空的数据包，当主机收到包且无错误时，主机会发一个握手包ACK。以上是一个无任何错误请求的全过程，在列举过程中会有很多这样的请求，主机不是只问一次就可以知道这个设备是什么，通过多次的请求。直到知道这个设备是什么为止。之后通过请求会对这个设备配置地址。物联网火调分析装置就是通过这个地址来区分插在电不同的设备。以上的传输方式属于控制传输。控制传输至少有两个阶段：建立和状态。其他传输不是按这个(建立阶段，数据阶段，状态阶段)传输的，可以直接传输一个OUT包。只有控制传输是这样的。至于其他的传输类型只是区分一下每次传输的最大数据量，每帧传输的次数。自以上的过程当中还有可能出错，返回NAK而不是ACK，数据触发机制(和发data0还是data1有关的)，设备无相应，重试三次该原理主要是讲一下整个USB是怎么传输数据的，怎么认识一个设备的，主要是设备的电气规范，数据传输协议，设备开发和一些驱动开发。至此物联网火调分析装置通过了数据读取、加工、校验、发送、处置的全过程，并将数据发送核算MCU处理模块，进行数据传递和处置工作。

进一步的，基于电气和电子工程师协会(IEEE)标准，结合项目使用实际情况，进行电路链接和铺设设计变更，采用全双工的机制使用两对导线，使得设备之间传输数据，可以同时发送同时接收。有效的解决网络数据冲突，广播泛滥，线路拥堵等问题，保障装置像平台侧发送的稳定性和健壮性。

本设备自带网卡功配置可维护MAC地址表。MAC地址表的表项中包含了与外设相连的终端主机的MAC地址、本设备、外部平台及连接主机的端口等信息。在刚启动时，它的MAC地址表中就默认存储了IP对于的MAC地址，方拜外设对与设备初次访问和后续控制、修改等功能。此时如果设备的某个端口收到数据帧，它会把数据帧从所有其它端口转发出去。这样就能确保网络中其它所有的终端主机都能收到此数据帧。为了能够仅转发目标主机所需要的数据，就需要知道终端主机的位置，也就是主机连接在的哪个端口上。这就需要交换机进行MAC地址路由关系及管理模块。

进一步的，以太网模块与电路板的工作原理如下：

设备中使用10/100M的以太网中箱一台主机，传输数据时，包括以下步骤：

1、监听信道上是否有信号在传输。如果有的话，表明信道处于忙状态，就继续监听，直到信道空闲为止。

2、若没有监听到任何信号，就传输数据

3、传输的时候继续监听，如发现冲突则执行退避算法，随机等待一段时间后，重新执行步骤1(当冲突发生时，涉及冲突的计算机会发送会返回到监听信道状态)。

其中，每台计算机一次只允许发送一个包，一个拥塞序列，以警告所有的节点)

若未发现冲突则发送成功，所有计算机在试图再一次发送数据之前，必须在最近一次发送后等待9.6微秒(以10Mbps运行)。

至此物联网火调边缘分析装置中网络的工作原理和默认地址有效的保障设备网络访问和外设的访问及后序的控制及修改等原理，通过网络与电路主版的高效互动和电路设计，有效的完成了物联网火调边缘分析装置的通信功能和数据的运转和完善了整个装置的上传下达的核心功能。

进一步的，数据结构首先会会定义数据传输的标志头【Start】、【end】,由于涉及到不同数据的格式和使用规则及采用的数据字典方式差异较大，估通过定义定义不同报警主机的标识【type】及不同设备类型的内标识【pand_D[....type...]】,通过链表内嵌结构标识的方式，MCU模块运算处理数据时，发现双链循环结构中，有可识别的【type】,即可快速移动指针做内结构的计算和处置，如果发现无效或匹配方式识别不对，退出当前边缘链路，进入下一次的循环及寻址，依次反复，可以有效识别及快速指针定位，减少识别及处理、加工的工作。

进一步的，当标识类别通过类数据链双循链表，判别之后，算法处理的工作会进入到安检阶段，检查内容数据包总长、数据校验是否正确，数据二层包的规约是否符合下一层的计算规则，例如：如果上报的某地某消防报警主机的烟感探测器的火警故障，这是按照链路规则，采用循环筛选、验证、校验的方式，如果边缘节点符合链路【火警规约】，算法处理会进入的校验安全性，主要判定是否有非法数据，通过网络篡改、迷惑，伪装的方式欺骗程序进入后序数据处理，有效方式火灾调查数据的安全性，并且保障后续处理数据的稳定和安全，最后程序还要进行整体的SCR校验，保障数据的唯一性和数据安全性。

进一步的，物联网火调边缘分析装置内部数据的双链循环边缘计算处理完毕后，传输至下一层，进入MCU的下一节点，经过网络传输模块把双链循环边缘计算结构整体传输大后续的处理单元及分析平台进行现实及处置的过程，物联网火调边缘分析装置的双链循环边缘计算结构经经过了包数据的识别、总包数的边缘分析、包校验的边缘算的整个过程，在经过内部结构子层包【Page_D】的有效区分和准确定位，是后续模块可以准确的定位数据、区分类别、基础校验、安全校验、加密传输等有效的方法，保障了程序及数据的安全性和易用性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。