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基于家庭WiFi的室內(nèi)漏水檢測(cè)

2020年電子技術(shù)應(yīng)用第9期

何維，胡安琪，田增山，李澤

重慶郵電大學(xué) 移動(dòng)通信技術(shù)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶400065

摘要： 隨著無(wú)線傳感系統(tǒng)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的提高，使用無(wú)線信號(hào)進(jìn)行人機(jī)交互、行為識(shí)別、非接觸式感知檢測(cè)在無(wú)線傳感領(lǐng)域越來(lái)越受到重視。針對(duì)在家庭環(huán)境中經(jīng)常發(fā)生漏水意外，提出一種使用商業(yè)WiFi信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)漏水的系統(tǒng)。主要利用商業(yè)WiFi信號(hào)中的信道狀態(tài)信息，通過(guò)接收信號(hào)捕獲由物體的不同特性引起的信號(hào)變化，并進(jìn)行三步處理：數(shù)據(jù)預(yù)處理、特征提取、機(jī)器學(xué)習(xí)分類，以達(dá)到能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)漏水的目標(biāo)，革新傳統(tǒng)漏水檢測(cè)系統(tǒng)。為了證明所提出的系統(tǒng)的分類模型適用于任意普通家庭環(huán)境，最后進(jìn)行了實(shí)際測(cè)試并輸出結(jié)果，驗(yàn)證了該系統(tǒng)的可行性。

關(guān)鍵詞： 信道狀態(tài)信息液體檢測(cè) WiFi SVM

中圖分類號(hào)： TN98
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200149
中文引用格式： 何維，胡安琪，田增山，等. 基于家庭WiFi的室內(nèi)漏水檢測(cè)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2020，46(9)：69-73.
英文引用格式： He Wei，Hu Anqi，Tian Zengshan，et al. Indoor water leakage detection based on home WiFi[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(9)：69-73.

Indoor water leakage detection based on home WiFi

He Wei，Hu Anqi，Tian Zengshan，Li Ze

Chongqing Key Laboratory of Mobile Communications Technology，Chongqing University of Posts and Telecommunications， Chongqing 400065，China

Abstract： With the improvement of wireless sensing systems and wireless network technologies, human-computer interaction, behavior recognition, and non-contact sensing detection based wireless signals has received increasing attention in wireless sensing. Aiming at the condition that water leakage accidents in home environment, this paper proposes a system for detecting water leakage in real time based commercial WiFi signals. It mainly uses the channel state information in commercial WiFi signals, captures signal changes caused by different characteristics of objects by receiving signals, and completes the three-step processing: data preprocessing, feature extraction, and machine learning classification to achieve the goal of real-time detection of leaks，and innovate the traditional leak detection system. In order to prove that the proposed system′s classification model is suitable for any ordinary home environment, this paper executes the test in real environment at the end, and the outputted results verify the feasibility of the system.

Key words : CSI；liquid detection；WiFi；SVM

0 引言

近年來(lái)，由于低成本、低功耗、小尺寸的傳感設(shè)備的出現(xiàn)，無(wú)線傳感系統(tǒng)和無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network，WSN)迅速發(fā)展，通過(guò)接收器通信，監(jiān)視物理環(huán)境條件^[1-2]。無(wú)線感知是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)新興的尖端研究熱點(diǎn)。通過(guò)使用無(wú)線信號(hào)(如WiFi、雷達(dá)、聲波、射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification，RFID)等)對(duì)人與環(huán)境進(jìn)行非接觸式感知，在健康監(jiān)護(hù)、新型人機(jī)交互、行為識(shí)別等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，輔助系統(tǒng)智能化、人性化。

隨著無(wú)線感知技術(shù)的出現(xiàn)，基于信道狀態(tài)信息(Channel State Information，CSI)的無(wú)設(shè)備傳感系統(tǒng)也受到重視，主要包括活動(dòng)識(shí)別、跌倒檢測(cè)和生命體征監(jiān)測(cè)。WiFall^[3]和RT-Fall^[4]分別利用CSI幅度和相位差檢測(cè)跌倒動(dòng)作某些特征的衰減。PhaseBeat^[5]和TensorBeat^[6]使用CSI來(lái)估計(jì)單個(gè)或多個(gè)人的呼吸率。在最近的無(wú)線感知研究Wi-Fire^[7]和Wi-Metal^[8]中，分別使用CSI數(shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)火災(zāi)事件和金屬物體及腫瘤。

漏水是家庭環(huán)境常發(fā)生的意外之一，經(jīng)常給用戶帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失和額外的清理工作，當(dāng)漏水與主電線接觸，可能導(dǎo)致某些老化電線漏電短路跳閘，甚至引發(fā)人身安全事故，因此迫切需要研究一種高效靈活的漏水探測(cè)方法。針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出一種基于WiFi的室內(nèi)漏水檢測(cè)算法，利用現(xiàn)有商用WiFi網(wǎng)絡(luò)成熟設(shè)備的廣泛部署、成本低廉、易于部署的特點(diǎn)。其主要思想是基于液體對(duì)無(wú)線信號(hào)的吸收、折射和反射的原理。WiFi信號(hào)的CSI包含無(wú)線信號(hào)的幅度和相位信息，可以用來(lái)捕獲由物體的不同特性引起的信號(hào)變化^[9]。

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作者信息:

何維，胡安琪，田增山，李澤

(重慶郵電大學(xué) 移動(dòng)通信技術(shù)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶400065)

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