server1/Server/ThreadCalculate/NoiseDetectThread.cpp

#include "NoiseDetectThread.h"

#include <random>

#include "CreateWAVThread.h"
#include "CreateRecordFileThread.h"
#include "ThreadWriteDBManager.h"
#include "ThreadManager.h"
#include "commonDefine.h"
#include "GlobalInfo.h"
#include "signalstats.h"
#include "spdlog.h"


NoiseDetectThread::NoiseDetectThread(CalculateThreadInfo_t& threadInfo)
    : BaseCalculateThread(threadInfo),
    m_leftRightData(0)
{
    m_logger = spdlog::get("ACAServer");
    if(m_logger == nullptr)
    {
        fmt::print("NoiseDetectThread: ACAServer Logger not found.\n");
        return;
    }
}

NoiseDetectThread::~NoiseDetectThread()
{

}

/* 开启对比项通道的噪音报警功能 */
// void NoiseDetectThread::startCompareItemNoiseAlarm(const int itemID, const QString strName, const CompareItemRoadInfo_t& compareItemRoadInfo)
// {
//     std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mutexAlarm);
//     /* 如果已经存在这个对比项的报警信息，就不需要重复添加了 */
//     if(m_mapAlarmInfo.find(itemID) != m_mapAlarmInfo.end())
//     {
//         SPDLOG_LOGGER_INFO(m_logger, "{} 对比项 {} 的噪音报警功能已经开启", m_logBase, strName.toStdString());
//         return;
//     }
//     /* 添加对比项的噪音报警信息 */
//     AlarmInfo_t alarmInfo;
//     alarmInfo.CompareItemID = itemID;
//     alarmInfo.strCompareItemName = strName.toStdString();
//     alarmInfo.isAlarm = false; // 初始状态没有报警
//     alarmInfo.RoadInfo = compareItemRoadInfo; 
//     alarmInfo.AlarmType = EAlarmType::EAT_Noise;

//     m_mapAlarmInfo[itemID] = alarmInfo;
// }

/* 关闭对比项通道的噪音报警功能 */
// void NoiseDetectThread::stopCompareItemNoiseAlarm(const int itemID, const QString strName, const CompareItemRoadInfo_t& compareItemRoadInfo)
// {
//     std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mutexAlarm);
//     auto it = m_mapAlarmInfo.find(itemID);
//     if(it != m_mapAlarmInfo.end())
//     {
//         SPDLOG_LOGGER_INFO(m_logger, "{} 对比项 {} 的噪音报警功能已关闭", m_logBase, strName.toStdString());
//         m_mapAlarmInfo.erase(it); // 移除对比项的噪音报警信息
//     }else {
//         SPDLOG_LOGGER_WARN(m_logger, "{} 对比项 {} 的噪音报警功能未开启，无法关闭", m_logBase, strName.toStdString());
//     }
// }


/* 线程功能函数 */
void NoiseDetectThread::task()
{
    /* 初始化数据 */
    if(!initData())
    {
        SPDLOG_LOGGER_ERROR(m_logger, "{} 初始化数据失败", m_logBase);
        return;
    }

    /* 计算检测间隔，转换为毫秒 */
    int detectInterval = m_baseNoiseDetectConfig.nNoiseDetectInterval * 1000;
    if(detectInterval <= 0)
    {
        SPDLOG_LOGGER_WARN(m_logger, "{} 噪音检测间隔配置错误: {}秒，设置为默认1秒", m_logBase, m_baseNoiseDetectConfig.nNoiseDetectInterval);
        detectInterval = 1000; // 默认1秒
    }

    SPDLOG_LOGGER_INFO(m_logger, " ★ {} 噪音检测线程开始运行  ", m_logBase);
    // std::chrono::system_clock::time_point startTime = std::chrono::system_clock::now();
#if(CREATE_NOISE_WARN)
    int noiseWarnCount = 0;
    bool isNoise = false;
#endif /* CREATE_NOISE_WARN */

    while(m_isRunning)
    {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(detectInterval));

        /* 判断是否还在噪音检测时间段内，如果还在噪音报警中，
            则继续保存数据 */
        if(m_isInDetectPeriod.load() == false)
        {
            m_currentIsNoise = false;
            if(m_currentAlarmInfo.isAlarm)
            {
                saveResultOnlyOneItem();
            }else {
                m_isNoise.store(false);
                m_isNoiseWarning.store(false);
            }
            continue;
        }
        /*------------------------------------------------------------------------
         * 获取最新的左右声道数据
         *------------------------------------------------------------------------*/
        if(!m_pThreadWav->getLatestLeftRightData(m_leftRightData))
        {
            continue;
        }
        // SPDLOG_LOGGER_ERROR(m_logger, "{} 获取最新的左右声道数据成功，开始调用动态库计算噪音------------------------------------------ ", m_logBase);
        /*------------------------------------------------------------------------
         * 计算数据
         *------------------------------------------------------------------------*/
        if(!detectNoise())
        {
            continue;
        }

    #if(CREATE_NOISE_WARN)
        /* 这里模拟报警 */
        if( noiseWarnCount >= 12)
        {
            isNoise = !isNoise;
            noiseWarnCount = 0;
        }
        noiseWarnCount++;

        m_currentIsNoise = isNoise;
        
    #endif /* CREATE_NOISE_WARN */


        /*------------------------------------------------------------------------
         * 处理结果，写噪音报警信息到数据库（这里不写数据库，只计算结果返回给对比项）
         * 上面那个函数已经把结果保存了
         *------------------------------------------------------------------------*/
        // saveResult();
        saveResultOnlyOneItem();

    }
    clearData(); // 清理数据
    SPDLOG_LOGGER_INFO(m_logger, " ★ {} 噪音检测线程结束  ", m_logBase);
}

/* 初始化数据 */
bool NoiseDetectThread::initData()
{
    auto begin =  m_threadInfo.compareItemInfo.mapRoad.begin(); // 获取第一个通道的信息
    m_roadInfo = begin->scRoadInfo; // 录音通道信息
    m_roadName = fmt::format("{}:{}", m_roadInfo.strSoundCardID.toStdString(), m_roadInfo.roadInfo.nRoadNum);
    m_logBase = fmt::format("噪音检测通道 {}:", m_roadName);

    /* 获取线程 */
    auto now = std::chrono::steady_clock::now();
    while(true)
    {
        if(m_pThreadWav == nullptr)
        {
            m_pThreadWav = ThreadMan.getCreateWAVThread(m_roadInfo.nSoundCardNum, m_roadInfo.roadInfo.nRoadNum);
        }
        if(m_pThreadCreateAlarm == nullptr)
        {
            m_pThreadCreateAlarm = ThreadMan.getCreateRecordFileThread(m_roadInfo.nSoundCardNum, m_roadInfo.roadInfo.nRoadNum);
        }
        if(m_pThreadWav != nullptr && m_pThreadCreateAlarm != nullptr)
        {
            break; // 获取到线程了
        }
        if(std::chrono::steady_clock::now() - now > std::chrono::seconds(10))
        {
            SPDLOG_LOGGER_ERROR(m_logger, "{} 获取数据线程超时", m_logBase);
            return false; // 超时了，获取线程失败
        }
    }

    auto sampleRate = GInfo.sampleRate();
    m_sample_rate = static_cast<double>(sampleRate);

    /* 获取噪音检测参数 */
    m_noiseDetectParam = SysConfig.getNoiseDetectParam();
    m_baseNoiseDetectConfig = SysConfig.getNoiseDetectBaseConfig();

    /* 设置给计算的参数变量 */
    m_silence_threshold = m_noiseDetectParam.dThresholdSlient;
    m_db_threshold = m_noiseDetectParam.dThresholdDB;
    m_cv_threshold = m_noiseDetectParam.dThresholdCV;

    /* 设置噪音检测参数 */
    m_ringQueueIsNoise.setQueueCapacity(m_noiseDetectParam.nNoiseDetectContinueCount);

    return true;
}

/* 清理数据 */
void NoiseDetectThread::clearData()
{
    /* 判断是否还在报警中，如果是，则结束报警 */
    endAlarm();
}

/* 调用动态库检测噪音 */
bool NoiseDetectThread::detectNoise()
{
    // SPDLOG_LOGGER_TRACE(m_logger, "{} 开始调用动态库计算噪音", m_logBase);
    // SPDLOG_LOGGER_INFO(m_logger, "{} 左声道数据大小: {}, 右声道数据大小: {}", 
    //     m_logBase, m_leftRightData.vecLeftData.size(), m_leftRightData.vecRightData.size());

    auto startTime = std::chrono::steady_clock::now();
    bool isNoiseLeft = false; /* 是否检测到左声道噪音 */
    bool isNoiseRight = false; /* 是否检测到右声道噪音 */
    try
    {
        /*-------------------------- 先检测左声道 --------------------------*/
        nJson jsonOutput;
        auto ret = signalstats::detect_signal(
            jsonOutput,             /* 返回结果，和jsonResult是一样的 */
            m_leftRightData.vecLeftData,  /* 左声道数据 */
            m_sample_rate,          /* 采样率(HZ) */
            m_silence_threshold,    /* 静音阈值 */
            m_db_threshold,         /* 分贝阈值 */
            m_cv_threshold,         /* 变异系数阈值 */
            m_window_params,        /* 窗函数参数 */
            m_nperseg,              /* 每段样本数 */
            m_noverlap,             /* 重叠样本数 */
            m_nfft                  /* FFT点数 */
        );
        isNoiseLeft = jsonOutput["noise"].is_null() ? false : jsonOutput["noise"].get<bool>();

        // std::chrono::duration<double> duration = std::chrono::steady_clock::now() - startTime;
        // std::chrono::milliseconds ms = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(duration);
        // SPDLOG_LOGGER_DEBUG(m_logger, "{} 计算左声道噪音耗时: {}ms", m_logBase, ms.count());
        // startTime = std::chrono::steady_clock::now(); /* 重置开始时间 */

        /*-------------------------- 再检测右声道 --------------------------*/
        jsonOutput.clear(); /* 清空输出结果 */
        signalstats::detect_signal(
            jsonOutput,             /* 返回结果，和jsonResult是一样的 */
            m_leftRightData.vecRightData,  /* 右声道数据 */
            m_sample_rate,          /* 采样率(HZ) */
            m_silence_threshold,    /* 静音阈值 */
            m_db_threshold,         /* 分贝阈值 */
            m_cv_threshold,         /* 变异系数阈值 */
            m_window_params,        /* 窗函数参数 */
            m_nperseg,              /* 每段样本数 */
            m_noverlap,             /* 重叠样本数 */
            m_nfft                  /* FFT点数 */
        );
        isNoiseRight = jsonOutput["noise"].is_null() ? false : jsonOutput["noise"].get<bool>();

        // SPDLOG_LOGGER_DEBUG(m_logger, "{} 右声道噪音检测结果: {}", m_logBase, jsonOutput["silence_state"].dump(4));
        SPDLOG_LOGGER_DEBUG(m_logger, "{} 右声道噪音检测结果: {}, silence_state: {}", m_logBase, isNoiseRight, jsonOutput["silence_state"].dump(4));


    }
    catch (const std::exception& e)
    {
        SPDLOG_LOGGER_ERROR(m_logger, "{} 调用动态库检测噪音失败: {}", m_logBase, e.what());
        return false;
    }

    std::chrono::duration<double> duration = std::chrono::steady_clock::now() - startTime;
    std::chrono::milliseconds ms = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(duration);
    // SPDLOG_LOGGER_DEBUG(m_logger, "{} 计算噪音耗时: {}ms", m_logBase, ms.count());

    SPDLOG_LOGGER_DEBUG(m_logger, "{} 左声道噪音检测结果: {}, 右声道噪音检测结果: {}, 耗时:{}", m_logBase, isNoiseLeft, isNoiseRight, ms.count());

    /* -------------------------- 和以往的结果对比 --------------------------*/
    m_currentIsNoise = (isNoiseLeft || isNoiseRight); /* 是否检测到噪音 */

    return true;
}


/* 保存结果 */
// void NoiseDetectThread::saveResult()
// {
//     /* 将当前噪音检测结果保存到环形队列中 */
//     m_ringQueueIsNoise.push(m_currentIsNoise);
//     /* 计算出噪音个数和噪音所占百分比 */
//     const int size = m_ringQueueIsNoise.QueueSize();
//     int numNoise = 0;           // 噪音的个数
//     int numCountinueNoise = 0;  // 连续噪音的个数
//     double percentNoise = 0.0;  // 噪音所占百分比
//     for(int i = 0; i < size; ++i)
//     {
//         if(m_ringQueueIsNoise.at(i))
//         {
//             numNoise++;
//             numCountinueNoise++;
//         }else {
//             numCountinueNoise = 0; // 如果不是噪音，连续噪音计数清零
//         }
//     }
//     /* 判断是否是噪音预警 */
//     if(numCountinueNoise >= m_noiseDetectParam.nNoiseContinueCountIsWarn)
//     {
//         m_isNoiseWarning.store(true);
//     }
//     percentNoise = numNoise * 100.0 / m_noiseDetectParam.nNoiseDetectContinueCount;
//     /* 根据噪音所占的百分比判断是否是噪音 */
//     if(percentNoise >= m_noiseDetectParam.nNoiseContinueCountPercent)
//     {
//         m_isNoise.store(true);
//     }else {
//         m_isNoise.store(false);
//     }
//     // SPDLOG_LOGGER_INFO(m_logger, "{} 当前噪音检测结果: {}, 噪音预警: {}, 连续噪音个数: {}, 噪音所占百分比: {:.2f}%", 
//     //     m_logBase, m_currentIsNoise, m_isNoiseWarning.load(), numCountinueNoise, percentNoise);
//     /* 噪音报警信息 */
//     if(m_isNoise.load())
//     {
//         /* 判断上次是否是噪音 */
//         if(!m_isNoiseLast)
//         {
//             /* 开始噪音报警 */
//             m_isNoiseWarning = true;
//             /* 通知对比项线程，开始噪音报警 */
//             std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mutexAlarm);
//             for(auto& pair : m_mapAlarmInfo)
//             {
//                 AlarmInfo_t& alarmInfo = pair.second;
//                 if(!alarmInfo.isAlarm) // 如果没有报警
//                 {
//                     alarmInfo.isAlarm = true; // 设置为报警状态
//                     /* 向前推算噪音开始时间，开始时间需要向前推 n次噪音检测的时间 x 单次噪音检测需要的时间，单位秒 */
//                     int nNoiseDetectTime = m_noiseDetectParam.nNoiseDetectContinueCount * 1;
//                     QDateTime startTime = m_leftRightData.startTime;
//                     startTime = startTime.addSecs(-nNoiseDetectTime);
//                     alarmInfo.StartTime = startTime;
//                     SPDLOG_LOGGER_WARN(m_logger, "{} 对比项-{} {} 开始噪音报警, 报警开始时间: {}", m_logBase, alarmInfo.strCompareItemName, 
//                                                     alarmInfo.RoadInfo.strCompareRoadName.toStdString(), 
//                                                     startTime.toString("yyyy-MM-dd hh:mm:ss").toStdString());
//                     /* 这里可以添加通知录制报警文件的线程开始录音 */
//                     if(m_pThreadCreateAlarm != nullptr)
//                     {
//                         m_pThreadCreateAlarm->startRecordAlarmFile(alarmInfo);
//                     }
//                 }
//             }
//         }
//     }else 
//     {
//         /* 没有噪音，判断是否结束报警 */
//         if(m_isNoiseLast)
//         {
//             /* 停止噪音报警 */
//             m_isNoiseWarning = false;
//             /* 通知对比项线程，结束噪音报警 */
//             std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mutexAlarm);
//             for(auto& pair : m_mapAlarmInfo)
//             {
//                 AlarmInfo_t& alarmInfo = pair.second;
//                 if(alarmInfo.isAlarm) // 如果正在报警
//                 {
//                      // 设置为非报警状态
//                     alarmInfo.isAlarm = false;
//                     /* 设置结束时间 */
//                     alarmInfo.EndTime = m_leftRightData.endTime;
//                     SPDLOG_LOGGER_WARN(m_logger, "{} 对比项-{} {} 结束噪音报警", m_logBase, alarmInfo.strCompareItemName, 
//                                                     alarmInfo.RoadInfo.strCompareRoadName.toStdString());
//                     /* 这里可以添加通知录制报警文件的线程停止录音 */
//                     if(m_pThreadCreateAlarm != nullptr)
//                     {
//                         m_pThreadCreateAlarm->stopRecordAlarmFile(alarmInfo);
//                     }
//                     /* 写入数据库，并清空时间 */
//                     WriteDB.addAlarmInfo(alarmInfo);
//                     alarmInfo.StartTime = QDateTime();
//                     alarmInfo.EndTime = QDateTime();               
//                 }
//             } 
//         }
        
//     }
//     m_isNoiseLast = m_isNoise.load(); // 更新这一次的噪音检测结果
// }

/* 新的保存结果函数，只有一个对比项信息 */
void NoiseDetectThread::saveResultOnlyOneItem()
{
    /* 将当前噪音检测结果保存到环形队列中 */
    m_ringQueueIsNoise.push(m_currentIsNoise);
    /* 计算出噪音个数和噪音所占百分比 */
    const int size = m_ringQueueIsNoise.QueueSize();
    int numNoise = 0;           // 噪音的个数
    int numCountinueNoise = 0;  // 连续噪音的个数
    double percentNoise = 0.0;  // 噪音所占百分比
    for(int i = 0; i < size; ++i)
    {
        if(m_ringQueueIsNoise.at(i))
        {
            numNoise++;
            numCountinueNoise++;
        }else {
            numCountinueNoise = 0; // 如果不是噪音，连续噪音计数清零
        }
    }
    /* 判断是否是噪音预警 */
    if(numCountinueNoise >= m_noiseDetectParam.nNoiseContinueCountIsWarn)
    {
        m_isNoiseWarning.store(true);
    }
    percentNoise = numNoise * 100.0 / m_noiseDetectParam.nNoiseDetectContinueCount;
    /* 根据噪音所占的百分比判断是否是噪音 */
    if(percentNoise >= m_noiseDetectParam.nNoiseContinueCountPercent)
    {
        m_isNoise.store(true);
    }else {
        m_isNoise.store(false);
    }
    SPDLOG_LOGGER_INFO(m_logger, "{} 当前噪音检测结果: {}, 噪音预警: {}, 连续噪音个数: {}, 噪音所占百分比: {:.2f}%", 
        m_logBase, m_currentIsNoise, m_isNoiseWarning.load(), numCountinueNoise, percentNoise);
    /* 噪音报警信息 */
    if(m_isNoise.load())
    {
        /* 判断上次是否是噪音 */
        if(!m_isNoiseLast)
        {
            /* 开始噪音报警 */
            m_isNoiseWarning = true;
            /* 通知对比项线程，开始噪音报警 */
            if(!m_currentAlarmInfo.isAlarm) // 如果没有报警
            {
                m_currentAlarmInfo.isAlarm = true; // 设置为报警状态
                m_currentAlarmInfo.CompareItemID = m_threadInfo.compareItemInfo.nID;
                m_currentAlarmInfo.strCompareItemName = m_threadInfo.compareItemInfo.strName;
                m_currentAlarmInfo.RoadInfo = m_threadInfo.compareItemInfo.mapRoad.first();
                m_currentAlarmInfo.AlarmType = EAlarmType::EAT_Noise;
                /* 向前推算噪音开始时间，开始时间需要向前推 n次噪音检测的时间 x 单次噪音检测需要的时间，单位秒 */
                int nNoiseDetectTime = m_noiseDetectParam.nNoiseDetectContinueCount * 1;
                QDateTime startTime = m_leftRightData.startTime;
                startTime = startTime.addSecs(-nNoiseDetectTime);
                m_currentAlarmInfo.StartTime = startTime;
                SPDLOG_LOGGER_WARN(m_logger, "{} 对比项-{} {} 开始噪音报警, 报警开始时间: {}", m_logBase, m_currentAlarmInfo.strCompareItemName.toStdString(), 
                                                m_currentAlarmInfo.RoadInfo.strCompareRoadName.toStdString(), 
                                                startTime.toString("yyyy-MM-dd hh:mm:ss").toStdString());
                /* 这里可以添加通知录制报警文件的线程开始录音 */
                if(m_pThreadCreateAlarm != nullptr)
                {
                    m_pThreadCreateAlarm->startRecordAlarmFile(m_currentAlarmInfo);
                }
            }
            
        }
    }else 
    {
        /* 没有噪音，判断是否结束报警 */
        if(m_isNoiseLast)
        {
            /* 停止噪音报警 */
            m_isNoiseWarning = false;
            /* 通知对比项线程，结束噪音报警 */
            std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mutexAlarm);

            if(m_currentAlarmInfo.isAlarm) // 如果正在报警
            {
                 // 设置为非报警状态
                m_currentAlarmInfo.isAlarm = false;
                /* 设置结束时间 */
                m_currentAlarmInfo.EndTime = m_leftRightData.endTime;
                SPDLOG_LOGGER_WARN(m_logger, "{} 对比项-{} {} 结束噪音报警", m_logBase, m_currentAlarmInfo.strCompareItemName.toStdString(), 
                                                m_currentAlarmInfo.RoadInfo.strCompareRoadName.toStdString());
                /* 这里可以添加通知录制报警文件的线程停止录音 */
                if(m_pThreadCreateAlarm != nullptr)
                {
                    m_pThreadCreateAlarm->stopRecordAlarmFile(m_currentAlarmInfo);
                }
                /* 写入数据库，并清空时间 */
                WriteDB.addAlarmInfo(m_currentAlarmInfo);
                m_currentAlarmInfo = AlarmInfo_t(); // 清空当前报警信息         
            }
            
        }
        
    }
    m_isNoiseLast = m_isNoise.load(); // 更新这一次的噪音检测结果
}

/* 结束报警 */
void NoiseDetectThread::endAlarm()
{
    if(m_currentAlarmInfo.isAlarm) // 如果正在报警
    {
         // 设置为非报警状态
        m_currentAlarmInfo.isAlarm = false;
        /* 设置结束时间 */
        m_currentAlarmInfo.EndTime = m_leftRightData.endTime;
        SPDLOG_LOGGER_WARN(m_logger, "{} 对比项-{} {} 结束噪音报警", m_logBase, m_currentAlarmInfo.strCompareItemName.toStdString(), 
                                        m_currentAlarmInfo.RoadInfo.strCompareRoadName.toStdString());
        /* 这里可以添加通知录制报警文件的线程停止录音 */
        if(m_pThreadCreateAlarm != nullptr)
        {
            m_pThreadCreateAlarm->stopRecordAlarmFile(m_currentAlarmInfo);
        }
        /* 写入数据库，并清空时间 */
        WriteDB.addAlarmInfo(m_currentAlarmInfo);
        m_currentAlarmInfo = AlarmInfo_t(); // 清空当前报警信息         
    }
    m_isNoiseWarning.store(false);
    m_isNoise.store(false);
    m_isNoiseLast = false;
    m_currentIsNoise = false;
}