一种基于5G网络的无线通讯智能监测预警系统

技术领域

本发明涉及无线通讯监测技术领域，尤其涉及一种基于5G网络的无线通讯智能监测预警系统。

背景技术

无线电通信是将需要传送的声音、文字、数据、图像等电信号调制在无线电波上经空间和地面传至对方的通信方式，利用无线电磁波在空间传输信息的通信方式，无线电通信的最大魅力在于，借助无线电波具有的波动传递信息的功能，人们可以省去敷设导线的麻烦，实现更加自由、更加快捷、无障碍的信息交流和沟通，从无线电波的特性来看，如同光波一样，无线电波可以反射、折射、绕射和散射传播；

目前的无线通讯设备在使用时，基本只能单一的监测无线通讯是否处于工作状态，监测管理效果差和精度低，不利于合理的对无线通讯发射端和接收端进行管理，进而无法降低无线通讯发射端和接收端对无线通讯稳定性的影响程度，且无法根据无线通讯稳定性干扰情况进行合理的管控力度调整，进而降低无线通讯的管理效果；

针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于5G网络的无线通讯智能监测预警系统，去解决上述提出的技术缺陷，本发明通过从发射端和接收端两个角度进行无线通讯分析，一方面有助于提高无线通讯发射端和接收端的监管效果和运行安全性，另一方面有助于降低无线通讯发射端和接收端对无线通讯稳定性的影响，且通过结合环境因素和历史管理因素对无线通讯的整体稳定性进行分析，有助于提高分析结果的准确性，进而有助于提高管理效率和预警精度，同时有助于及时提高对无线通讯的预警管控力度，以保证无线通讯的整体稳定性和安全性。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于5G网络的无线通讯智能监测预警系统，包括监测平台、数据采集单元、环境干扰单元、前端监管单元、后端评估单元、通讯整合单元以及预警显示单元；

当监测平台生成运管指令时，并将运管指令发送至数据采集单元和环境干扰单元，数据采集单元在接收到运管指令后，立即采集发射端的发射影响数据和接收端的风险数据，发射影响数据包括状态表现值和运行风险值，风险数据包括数据处理量和数据接收倍率，并将发射影响数据和风险数据分别发送至前端监管单元和后端评估单元，前端监管单元在接收到发射影响数据后，立即对发射影响数据进行通讯发射监管评估操作和递进式比对分析，将得到的合格信号和预警信号发送至预警显示单元；

后端评估单元在接收到风险数据后，立即对风险数据进行接收缓冲影响评估分析，将得到的缓冲溢出风险值发送至通讯整合单元，将得到的优化信号发送至预警显示单元；

环境干扰单元在接收到运管指令后，立即采集无线通讯的环境数据，环境数据包括趋势风险值和约束影响值，并对环境数据进行通讯影响评估操作，将得到的环境影响均值HP经监测平台发送至通讯整合单元；

通讯整合单元在接收到缓冲溢出风险值和环境影响均值HP后，立即对缓冲溢出风险值进行通讯融合风险监管分析，将得到的失衡管控信号发送至预警显示单元。

优选的，所述前端监管单元的通讯发射监管评估操作过程如下：

采集到发射端开始运行一段时间的时长，并将其标记为时间阈值，将时间阈值划分为i个子时间段，i为大于零的自然数，获取到各个子时间段内发射端的状态表现值，状态表现值表示异响倍率值与振动幅度影响值以及运行温度均值经数据归一化处理后得到的积值，异响倍率值表示异响值特征曲线位于预设异响值特征曲线上方线段与预设异响值特征曲线所围成的面积，再与异响值特征曲线与X轴所围成面积之间的比值，振动幅度影响值表示振动幅度值特征曲线与预设振动幅度值特征曲线首次相交所形成的锐角度数，再与振动幅度值特征曲线位于预设振动幅度值特征曲线上方线段长度之间经数据归一化处理后得到的积值，以此构建状态表现值的集合A，进而获取到集合A中的最大子集和最小子集，并将集合A中的最大子集和最小子集之间的差值标记为状态特征值；

将状态特征值与其内部录入存储的预设状态特征值阈值进行比对分析：

若状态特征值与预设状态特征值阈值之间的比值小于1，则生成正常信号；

若状态特征值与预设状态特征值阈值之间的比值大于等于1，则生成异常信号。

优选的，所述前端监管单元的递进式比对分析过程如下：

获取到各个子时间段内发射端的运行风险值，运行风险值表示运行电压特征曲线中电压波动幅度超出预设电压波动幅度阈值所对应的个数，再与电气元件的运行温度特征曲线位于预设运行温度特征曲线上方线段长度与运行温度特征曲线总长度之间比值经数据归一化处理后得到的积值，进而获取到相连两个运行风险值之间的差值，并将其标记为运行浮动值，进而获取到运行浮动值的最大值和最小值，并将运行浮动值的最大值和最小值之间的差值标记为运行影响值；

将运行影响值与其内部录入存储的预设运行影响值进行比对分析：

若运行影响值小于预设运行影响值阈值，则生成运行信号；

若运行影响值大于等于预设运行影响值阈值，则生成风险信号；

对正常信号、异常信号、运行信号以及风险信号进行交互式评估操作：

若生成正常信号和运行信号，则得到合格信号；

若生成正常信号和风险信号，或异常信号和运行信号，或异常信号和风险信号，则得到预警信号。

优选的，所述后端评估单元的接收缓冲影响评估分析过程如下：

获取到各个子时间段内接收端的数据处理量，以子时间段的个数为X轴，以数据处理量为Y轴建立直角坐标系，通过描点的方式绘制数据处理量曲线，进而从数据处理量曲线中获取到所有上升段的个数与上升段、下降段以及水平段的个数和之间的比值，并将其标记为处理评估值，同时获取到各个子时间段内接收端的数据接收倍率，数据接收倍率表示数据接收量特征曲线中数据接收量变化趋势值大于预设数据接收量变化趋势值的部分，进而获取到子时间段内处理评估值与数据接收倍率经数据归一化处理后得到的比值，并将其标记为缓冲溢出风险值，同时将缓冲溢出风险值与其内部录入存储的预设缓冲溢出风险值阈值进行比对分析：

若缓冲溢出风险值小于预设缓冲溢出风险值阈值，则不生成任何信号；

若缓冲溢出风险值大于等于预设缓冲溢出风险值阈值，则生成预警信号。

优选的，所述环境干扰单元的通讯影响评估操作过程如下：

S1：获取到各个子时间段内无线通讯的趋势风险值，趋势风险值表示环境信息的特征曲线变化趋势值大于预设阈值部分的总和，环境信息包括电磁干扰均值、温度均值、粉尘浓度均值，并将趋势风险值与存储的预设趋势风险值阈值进行比对分析，若趋势风险值大于预设趋势风险值阈值，则将趋势风险值大于预设趋势风险值阈值所对应子时间段个数标记为趋势影响值QS；

S2：获取到时间阈值内无线通讯的约束影响值，约束影响值表示通讯约束信息所对应的个数与通讯距离经数据归一化处理后得到的积值，通讯约束信息包括电磁、温度、粉尘，并将约束影响值与存储的预设约束影响值阈值进行比对分析，若约束影响值大于预设约束影响值阈值，则将约束影响值大于预设约束影响值阈值的部分标记约束风险值YS；

S3：根据公式

优选的，所述通讯整合单元的通讯融合风险监管分析过程如下：

T1：从前端监管单元中调取状态特征值和运行影响值，进而将状态特征值、运行影响值以及缓冲溢出风险值分别标号为ZT、YZ以及HC；

T2：获取到时间阈值内无线通讯的优化间隔时长均值和优化项目个数，优化项目包括清洁、网络杀毒，进而获取到优化间隔时长均值和优化项目个数经数据归一化处理后得到的比值，并将其标记为管理值GL；

T3：根据公式

若稳定通讯评估系数W与预设稳定通讯评估系数阈值之间的比值小于1，则不生成任何信号；

若稳定通讯评估系数W与预设稳定通讯评估系数阈值之间的比值大于等于1，则生成失衡管控信号。

本发明的有益效果如下：

（1）本发明通过从发射端和接收端两个角度进行无线通讯分析，一方面有助于提高无线通讯发射端和接收端的监管效果和运行安全性，另一方面有助于降低无线通讯发射端和接收端对无线通讯稳定性的影响，且通过结合环境因素和历史管理因素对无线通讯的整体稳定性进行分析，有助于提高分析结果的准确性，进而有助于提高管理效率和预警精度，同时有助于及时提高对无线通讯的预警管控力度，以保证无线通讯的整体稳定性和安全性；

（2）通过对发射影响数据进行通讯发射监管评估操作，以判断发射端是否正常运行，以降低发射端对无线通讯稳定性的影响，以提高数据通讯的稳定性，且对风险数据进行接收缓冲影响评估分析，以判断接收端在对通讯数据接收上是否正常，以便及时的对接收端进行优化处理，以保证接收端对通讯数据接收的稳定性和安全性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明；

图1是本发明系统流程框图；

图2是本发明局部分析参考图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参阅图1至图2所示，本发明为一种基于5G网络的无线通讯智能监测预警系统，包括监测平台、数据采集单元、环境干扰单元、前端监管单元、后端评估单元、通讯整合单元以及预警显示单元，监测平台与数据采集单元呈单向通讯连接，数据采集单元与前端监管单元和后端评估单元均呈单向通讯连接，前端监管单元和后端评估单元均与通讯整合单元和预警显示单元呈单向通讯连接，监测平台与环境干扰单元呈双向通讯连接；

当监测平台生成运管指令时，并将运管指令发送至数据采集单元和环境干扰单元，数据采集单元在接收到运管指令后，立即采集发射端的发射影响数据和接收端的风险数据，发射影响数据包括状态表现值和运行风险值，风险数据包括数据处理量和数据接收倍率，并将发射影响数据和风险数据分别发送至前端监管单元和后端评估单元，前端监管单元在接收到发射影响数据后，立即对发射影响数据进行通讯发射监管评估操作，以判断发射端是否正常运行，以降低发射端对无线通讯稳定性的影响，以提高数据通讯的稳定性，具体的通讯发射监管评估操作过程如下：

采集到发射端开始运行一段时间的时长，并将其标记为时间阈值，将时间阈值划分为i个子时间段，i为大于零的自然数，获取到各个子时间段内发射端的状态表现值，状态表现值表示异响倍率值与振动幅度影响值以及运行温度均值经数据归一化处理后得到的积值，异响倍率值表示异响值特征曲线位于预设异响值特征曲线上方线段与预设异响值特征曲线所围成的面积，再与异响值特征曲线与X轴所围成面积之间的比值，振动幅度影响值表示振动幅度值特征曲线与预设振动幅度值特征曲线首次相交所形成的锐角度数，再与振动幅度值特征曲线位于预设振动幅度值特征曲线上方线段长度之间经数据归一化处理后得到的积值，以此构建状态表现值的集合A，进而获取到集合A中的最大子集和最小子集，并将集合A中的最大子集和最小子集之间的差值标记为状态特征值，需要说明的是，状态特征值的数值越大，则发射端运行异常风险越大，对无线通讯的稳定性影响风险越大；

将状态特征值与其内部录入存储的预设状态特征值阈值进行比对分析：

若状态特征值与预设状态特征值阈值之间的比值小于1，则生成正常信号；

若状态特征值与预设状态特征值阈值之间的比值大于等于1，则生成异常信号；

获取到各个子时间段内发射端的运行风险值，运行风险值表示运行电压特征曲线中电压波动幅度超出预设电压波动幅度阈值所对应的个数，再与电气元件的运行温度特征曲线位于预设运行温度特征曲线上方线段长度与运行温度特征曲线总长度之间比值经数据归一化处理后得到的积值，进而获取到相连两个运行风险值之间的差值，并将其标记为运行浮动值，进而获取到运行浮动值的最大值和最小值，并将运行浮动值的最大值和最小值之间的差值标记为运行影响值，需要说明的是，运行影响值的数值越大，则发射端运行异常风险越大；

将运行影响值与其内部录入存储的预设运行影响值进行比对分析：

若运行影响值小于预设运行影响值阈值，则生成运行信号；

若运行影响值大于等于预设运行影响值阈值，则生成风险信号；

对正常信号、异常信号、运行信号以及风险信号进行交互式评估操作：

若生成正常信号和运行信号，则得到合格信号；

若生成正常信号和风险信号，或异常信号和运行信号，或异常信号和风险信号，则得到预警信号，并将合格信号和预警信号发送至预警显示单元，预警显示单元在接收到合格信号和预警信号后，立即分别显示合格信号和预警信号所对应的预设预警文字，以便及时的对发射端进行维护管理，以降低发射端对无线通讯稳定性的影响，以提高数据通讯的稳定性；

后端评估单元在接收到风险数据后，立即对风险数据进行接收缓冲影响评估分析，以判断接收端在对通讯数据接收上是否正常，以便及时的对接收端进行优化处理，以保证接收端对通讯数据接收的稳定性和安全性，具体的接收缓冲影响评估分析过程如下：

获取到各个子时间段内接收端的数据处理量，以子时间段的个数为X轴，以数据处理量为Y轴建立直角坐标系，通过描点的方式绘制数据处理量曲线，进而从数据处理量曲线中获取到所有上升段的个数与上升段、下降段以及水平段的个数和之间的比值，并将其标记为处理评估值，同时获取到各个子时间段内接收端的数据接收倍率，数据接收倍率表示数据接收量特征曲线中数据接收量变化趋势值大于预设数据接收量变化趋势值的部分，进而获取到子时间段内处理评估值与数据接收倍率经数据归一化处理后得到的比值，并将其标记为缓冲溢出风险值，将缓冲溢出风险值发送至通讯整合单元，同时将缓冲溢出风险值与其内部录入存储的预设缓冲溢出风险值阈值进行比对分析：

若缓冲溢出风险值小于预设缓冲溢出风险值阈值，则不生成任何信号；

若缓冲溢出风险值大于等于预设缓冲溢出风险值阈值，则生成预警信号，并将优化信号发送至预警显示单元，预警显示单元在接收到优化信号后，立即显示优化信号所对应的预设预警文字，以便及时的对接收端进行优化处理，以保证接收端对通讯数据接收的稳定性和安全性，同时有助于提高数据通讯时的稳定性。

实施例二：

环境干扰单元在接收到运管指令后，立即采集无线通讯的环境数据，环境数据包括趋势风险值和约束影响值，并对环境数据进行通讯影响评估操作，以了解环境因素对无线通讯的影响情况，以便结合环境因素进行分析，有助于提高分析结果的准确性，同时有助于提高管理效率和预警精度，具体的通讯影响评估操作过程如下：

获取到各个子时间段内无线通讯的趋势风险值，趋势风险值表示环境信息的特征曲线变化趋势值大于预设阈值部分的总和，环境信息包括电磁干扰均值、温度均值、粉尘浓度均值等，并将趋势风险值与存储的预设趋势风险值阈值进行比对分析，若趋势风险值大于预设趋势风险值阈值，则将趋势风险值大于预设趋势风险值阈值所对应子时间段个数标记为趋势影响值，标号为QS，需要说明的是，趋势影响值QS的数值越大，则环境对无线通讯干扰风险越大；

获取到时间阈值内无线通讯的约束影响值，约束影响值表示通讯约束信息所对应的个数与通讯距离经数据归一化处理后得到的积值，通讯约束信息包括电磁、温度、粉尘等，并将约束影响值与存储的预设约束影响值阈值进行比对分析，若约束影响值大于预设约束影响值阈值，则将约束影响值大于预设约束影响值阈值的部分标记约束风险值，标号为YS，需要说明的是，约束风险值YS的数值越大，则无线通讯受到干扰风险越大；

根据公式

通讯整合单元在接收到缓冲溢出风险值和环境影响均值HP后，立即对缓冲溢出风险值进行通讯融合风险监管分析，以判断无线通讯过程中的整体稳定性是否合格，以便及时的进行预警管理，以保证无线通讯的稳定性和安全性，具体的通讯融合风险监管分析过程如下：

从前端监管单元中调取状态特征值和运行影响值，进而将状态特征值、运行影响值以及缓冲溢出风险值分别标号为ZT、YZ以及HC；

获取到时间阈值内无线通讯的优化间隔时长均值和优化项目个数，优化项目包括清洁、网络杀毒等，进而获取到优化间隔时长均值和优化项目个数经数据归一化处理后得到的比值，并将其标记为管理值GL，需要说明的是，管理值GL的数值越大，则无线通讯稳定性异常风险越大，历史维护管理潜在干扰影响风险越大；

根据公式

若稳定通讯评估系数W与预设稳定通讯评估系数阈值之间的比值小于1，则不生成任何信号；

若稳定通讯评估系数W与预设稳定通讯评估系数阈值之间的比值大于等于1，则生成失衡管控信号，并将失衡管控信号发送至预警显示单元，预警显示单元在接收到失衡管控信号后，立即显示失衡管控信号所对应的预设预警文字，以便及时提高对无线通讯的预警管控力度，以保证无线通讯的整体稳定性和安全性；

综上所述，本发明通过从发射端和接收端两个角度进行无线通讯分析，一方面有助于提高无线通讯发射端和接收端的监管效果和运行安全性，另一方面有助于降低无线通讯发射端和接收端对无线通讯稳定性的影响，且通过结合环境因素和历史管理因素对无线通讯的整体稳定性进行分析，有助于提高分析结果的准确性，进而有助于提高管理效率和预警精度，同时有助于及时提高对无线通讯的预警管控力度，以保证无线通讯的整体稳定性和安全性，此外，通过对发射影响数据进行通讯发射监管评估操作，以判断发射端是否正常运行，以降低发射端对无线通讯稳定性的影响，以提高数据通讯的稳定性，且对风险数据进行接收缓冲影响评估分析，以判断接收端在对通讯数据接收上是否正常，以便及时的对接收端进行优化处理，以保证接收端对通讯数据接收的稳定性和安全性。

阈值的大小的设定是为了便于比较，关于阈值的大小，取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据设定基数数量；只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可。

上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置，以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。