一种应急会议系统设备运行可视化监测的方法及系统

技术领域

本发明属于数字音频信号技术领域，具体涉及一种应急会议系统设备运行可视化监测的方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

设备运行可视化技术是一种集应急通信系统设备运行情况全景监控、故障快速定位、视频质量实时监控分析、设备一键巡检等需求为一体的智能监控技术。通过信息化支撑工具解决应急通信系统设备管理不统一、故障告警发现不及时、故障原因定位迟缓、巡检难度大、运行数据分析困难等问题，降低应急通信系统运行维护成本，实现应急通信管理服务提质增效。为此，对会议室内多个位置的音频信号进行实时采集、分离、存储和分析，以实现对音频处理器和扩声系统运行状态的检测，方便了运维人员对设备运行状态的监控。

中国专利文献CN114339130A公开了一种监控会议室设备运行状态的方法，通过接收主会场设备发送的预设提示音，对所述预设提示音进行声音识别；若声音识别结果与预存储声音相同，则生成确定声音通畅的反馈信息，并发送确定声音通畅的反馈信息至主会场设备；若声音识别结果与预存储声音不相同，则生成确定声音不通畅的反馈信息，并发送确定声音不通畅的反馈信息至主会场设备。该方法对声音信号缺乏定量与定性分析，而且无法直观和全面地展示会场的各处声音质量，具有一定的局限性。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种应急会议系统设备运行可视化监测的方法及系统，本发明以实现对音频处理器和扩声系统运行状态的检测，方便了运维人员对设备运行状态的监控，提高了运维效率。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

一种应急会议系统设备运行可视化监测的方法，包括以下步骤：

采集目标会议室内多个位置的音频信号；

检索各音频信号形成的混合信号，将其分离为多个音频通道，形成矩阵；

针对每个音频通道设置缓冲区；

控制音频数据输入与输出顺序，使各路通道的左右声道音频数据存入对应的从缓冲区，并将从缓冲区回调至主缓冲区；

对主缓冲区的音频数据进行音量大小分析、回声检测、啸叫检测和底噪检测；

对音频质量异常情况进行记录和显示。

作为可选择的实施方式，采集目标会议室内多个位置的音频信号的具体过程包括在会议室顶部多个位置安装吊顶麦克风采集该处的音频信号，将多路音频分别通过不同的音频输入端进行采集。

作为可选择的实施方式，检索各音频信号形成的混合信号，将其分离为多个音频通道的具体过程包括在混合信号中，将N路麦克风信号分成N/2路音频通道，每一路通道都含有左右两个声道，将麦克风信号输入记为向量形式，将音频通道输入记为矩阵形式。

作为可选择的实施方式，还包括设置音频格式，对音频采样格式设置为脉冲编码调制，设置声道数量为左右两个声道，设置采样间隔和采样速率，将抽样信号变为离散时间、离散幅度的数字信号；设置采样位数、设置每秒采样字节数以及块对齐方式。

作为可选择的实施方式，针对每个音频通道设置缓冲区的具体过程包括针对每个音频通道开辟两个从缓冲区，设置一主缓冲区，将从缓冲区的数据输出至主缓冲区。

作为可选择的实施方式，进行音量大小分析、回声检测、啸叫检测和底噪检测的具体过程包括分别通过音量分析子线程、回声检测子线程、啸叫检测子线程和底噪检测子线程，进行相应的分析。

作为可选择的实施方式，显示音频质量分析结果的具体过程包括绘制可视化图形界面，对会场中每个采集音频信号的位置绘制单独的显示区，展示音量大小及变化情况和异常情况，将各项分析结果转换形式，显示在对应区域。

一种应急会议系统设备运行可视化监测的系统，包括：

音频采集模块，用于采集目标会议室内多个位置的音频信号；

通道声道分离模块，用于检索各音频信号形成的混合信号，将其分离为多个音频通道，形成矩阵；

通道控制模块，用于控制音频数据输入与输出顺序，使各路通道的左右声道音频数据存入对应的从缓冲区，并将从缓冲区回调至主缓冲区；

音频质量分析模块，用于对主缓冲区的音频数据进行音量大小分析、回声检测、啸叫检测和底噪检测；

界面展示模块，用于对音频分析结果进行显示；

记录存储模块，用于对音频质量异常情况进行记录。

一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成上述方法中的步骤。

一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成上述方法中的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明可以实现对音频处理器和扩声系统运行状态的检测，方便了运维人员对设备运行状态的监控，提高了运维效率。

本发明可以对声音信号缺乏定量与定性分析，而且无法直观和全面地展示会场的各处声音质量，具有一定的局限性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本实施例的系统流程示意图；

图2为编程实现多路信号分离及存储的流程图；

图3为音频质量检测结果的展示界面示意图；

图4为异常情况记录界面示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

一种应急会议系统音频设备运行可视化监测系统，属于数字音频信号处理技术领域。如图1所示，该系统包括以下模块：音频采集模块、通道控制模块、信号存储模块、通道声道分离模块、音频质量分析模块、界面展示模块、记录存储模块。

其中，音频采集模块采集多个位置的音频信号，将混合信号输入至主机；通道控制模块对声卡进行编程，控制各个通道信号的输入顺序，并将采集到的信号存储至信号存储模块；通道声道分离模块将信号存储模块中的混合信号还原回多个单路信号；音频质量分析模块对每一路信号分别进行音频质量分析；界面展示模块将分析情况实时地显示在QT界面上；记录存储模块将异常情况进行记录，并结合QT，将异常记录进行可视化展示与本地存储。

实施例二

一种应急会议系统音频设备运行可视化监测方法，包括以下步骤：

1)采集多个位置的音频信号

a.在会议室顶部多个位置安装吊顶麦克风采集该处的音频信号；

b.将多路麦克风通过卡侬线连接至多接口声卡设备的多个音频输入端；

c.通过USB接口将声卡设备的输出端与主机的输入端相连，完成多路麦克风信号向主机的采集；

2)检索输入主机的混合信号

a.为方便描述，将输入麦克风路数记为N，N为偶数。

b.在输入主机的混合信号中，声卡设备将N路麦克风信号分成N/2路音频通道，每一路通道都含有左右两个声道；

c.将麦克风信号输入记为以下向量：

其中x

d.将音频通道输入记为以下矩阵：

其中M＝N/2，X

3)设置音频格式

a.创建音频格式结构体实例wavform，将音频采样格式wavform.wFormatTag设置为WAVE_FORMAT_PCM，即脉冲编码调制(PCM)。脉冲编码调制包括抽样、量化和编码三个步骤，抽样过程将连续时间模拟信号变为离散时间、连续幅度的抽样信号；量化过程将抽样信号变为离散时间、离散幅度的数字信号；编码过程将量化后的信号编码成为一个二进制码组输出。

b.设置声道数量为wavform.nChannels为2，对应于左右两个声道，对应

c.设置采样速率wavform.nSamplesPerSec为44100，采样间隔和采样速率的关系表示为以下公式：

其中T为采样间隔，f为采样速率，单位为赫兹；

d.对信号的抽样过程可以用以下公式表示：

其中，F

d.设置采样位数wavform.wBitsPerSample为16，表示将抽样得到的瞬时值根据其幅度进行离散，用一组含有16个值的电平对其量化。

e.设置每秒采样字节数wavform.nAvgBytesPerSec为44100×16×2/8，计算方法为以下公式：

nAvgBytesPerSec＝nSamplesPerSec×wBitsPerSample×nChannels/8

其中nSamplesPerSec为采样速率，wBitsPerSample为采样位数，nChannels为通道数；

f.设置块对齐方式wavform.nBlockAlign为2×16/8，计算方法为以下公式：

nBlockAlign＝nChannelsw×wBitsPerSample/8

其中nChannelsw为通道数，wBitsPerSample为采样位数；

4)设置缓冲区

a.考虑到缓冲区大小有限，为了防止音频数据丢失，针对每个音频通道开辟两个从缓冲区。所有从缓冲区可用以下矩阵表示：

其中b

b.设置主缓冲区B，设计回调函数waveInProc()捕获回调信号WIM_DATA，将从缓冲区的数据输出至主缓冲区，用于之后的数据存储与音频质量分析。

5)控制音频数据输入与输出顺序

a.设计计时函数Time()控制音频通道打开的顺序，以1秒为周期，将M路通道的左右声道音频数据存入对应的从缓冲区。

b.通过回调函数waveInProc()将从缓冲区内的音频数据输出至主缓冲区。

6)存储音频信号

使用MFC文件类的基类CFile提供的CFile::Write函数访问主缓冲区，将分离出的每一路麦克风音频数据分别存储为一个wav格式的音频文件；

7)音频质量分析

a.设计音量分析子线程VolumeMeasureThread，对主缓冲区的音频数据进行音量大小分析；

b.设计回声检测子线程EchoDetectionThread，对主缓冲区的音频数据进行回声检测。设置回声检测阈值Th

c.设计啸叫检测子线程WhistleDetectionThread，对主缓冲区的音频数据进行啸叫检测。设置啸叫检测阈值Th

d.设计底噪检测子线程NoiseDetectionThread，对主缓冲区的音频数据进行底噪检测；设置底噪检测阈值Th

8)显示音频质量分析结果

a.使用QtCreator绘制可视化图形界面，对会场中每个采集音频信号的位置绘制单独的显示区，如图3所示，通过动态音量柱状图的形式展示音量大小及变化情况，通过文字变色的形式显示异常情况；

b.设计音量显示子线程VolumeThread，用于接收VolumeMeasureThread子线程发送的音量分析结果，并将音量大小转换成柱状图的形式，显示在相应的显示区内；

c.设计回声显示子线程EchoThread，用于接收EchoDetectionThread子线程发送的回声检测结果，并将结果转换成文字颜色的形式，显示在相应的显示区内；

d.设计啸叫显示子线程WhistleThread，用于接收WhistleDetectionThread子线程发送的啸叫检测结果，并将结果转换成文字颜色的形式，显示在相应的显示区内；

e.设计底噪显示子线程NoiseThread，用于接收NoiseDetectionThread子线程发送的回声底噪检测结果，并将结果转换成文字颜色的形式，显示在相应的显示区内；

9)记录音频质量异常情况

a.使用QtXlsxWriter库提供的QXlsx::Document函数，将Excel文件创建至本地文件夹中，以当天日期作为文件名；

b.使用QtXlsxWriter库提供的QXlsx::write函数，在Excel表格中创建6列表单项，如图4所示，分别为“时间”、“会议室”、“位置”、“情况分类”、“异常时刻”和“操作”；

c.以1次异常情况作为1条记录，使用QtXlsxWriter库提供的QXlsx::saveAs函数，保存插入Excel表格的所有检测记录。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，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，本领域技术人员不需要付出创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。