基于家庭WiFi的室内漏水检测-AET-电子技术应用

基于家庭WiFi的室内漏水检测

2020年电子技术应用第9期

何维，胡安琪，田增山，李泽

重庆邮电大学移动通信技术重庆市重点实验室，重庆400065

摘要：随着无线传感系统和无线网络技术的提高，使用无线信号进行人机交互、行为识别、非接触式感知检测在无线传感领域越来越受到重视。针对在家庭环境中经常发生漏水意外，提出一种使用商业WiFi信号进行实时检测漏水的系统。主要利用商业WiFi信号中的信道状态信息，通过接收信号捕获由物体的不同特性引起的信号变化，并进行三步处理：数据预处理、特征提取、机器学习分类，以达到能够实时检测漏水的目标，革新传统漏水检测系统。为了证明所提出的系统的分类模型适用于任意普通家庭环境，最后进行了实际测试并输出结果，验证了该系统的可行性。

关键词： 信道状态信息液体检测 WiFi SVM

中图分类号：TN98
文献标识码：A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200149
中文引用格式：何维，胡安琪，田增山，等. 基于家庭WiFi的室内漏水检测[J].电子技术应用，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

近年来，由于低成本、低功耗、小尺寸的传感设备的出现，无线传感系统和无线传感网络(Wireless Sensor Network，WSN)迅速发展，通过接收器通信，监视物理环境条件^[1-2]。无线感知是无线网络中一个新兴的尖端研究热点。通过使用无线信号(如WiFi、雷达、声波、射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)等)对人与环境进行非接触式感知，在健康监护、新型人机交互、行为识别等领域有着广泛应用，辅助系统智能化、人性化。

随着无线感知技术的出现，基于信道状态信息(Channel State Information，CSI)的无设备传感系统也受到重视，主要包括活动识别、跌倒检测和生命体征监测。WiFall^[3]和RT-Fall^[4]分别利用CSI幅度和相位差检测跌倒动作某些特征的衰减。PhaseBeat^[5]和TensorBeat^[6]使用CSI来估计单个或多个人的呼吸率。在最近的无线感知研究Wi-Fire^[7]和Wi-Metal^[8]中，分别使用CSI数据来检测火灾事件和金属物体及肿瘤。

漏水是家庭环境常发生的意外之一，经常给用户带来经济损失和额外的清理工作，当漏水与主电线接触，可能导致某些老化电线漏电短路跳闸，甚至引发人身安全事故，因此迫切需要研究一种高效灵活的漏水探测方法。针对上述问题，本文提出一种基于WiFi的室内漏水检测算法，利用现有商用WiFi网络成熟设备的广泛部署、成本低廉、易于部署的特点。其主要思想是基于液体对无线信号的吸收、折射和反射的原理。WiFi信号的CSI包含无线信号的幅度和相位信息，可以用来捕获由物体的不同特性引起的信号变化^[9]。

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作者信息:

何维，胡安琪，田增山，李泽

(重庆邮电大学移动通信技术重庆市重点实验室，重庆400065)

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