[发明专利]无线传感网火灾态势监控系统实现方法

说明书

技术领域

本发明属于无线传感网应用管理领域，涉及一种大楼火灾态势监控系统的实现方法，。

背景技术

无线传感器网络(wireless sensor network，WSN)是当前国际上备受关注的、由多学科高度交叉的新兴前沿研究热点领域。无线传感器网络具有十分广阔的应用前景，在军事国防、工农业、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等许多领域都有重要的科研价值和巨大实用价值，已经引起了世界许多国家军界、学术界和工业界的高度重视，并成为进入2000年以来公认的新兴前沿热点研究领域，被认为是将对二十一世纪产生巨大影响力的技术之一，它将会对人类未来的生活方式产生深远影响。

目前的火灾态势监控应用，通常仅布设有线检测点，提供若干离散点的火灾信息到消防监控中心。有线接入导致布设不灵活，线路容易损坏等固有问题。若干离散点的布尔信息(0/1)的综合结果仅能提供火灾的空间的大致分布情况，不能提供火灾的起源点、发展趋势，扩散方位、速度，安全通道导引等完整的火灾态势信息，无法为消防人员提供更有效的帮助。无线网络相比有线网络在火灾态势监控中的应用更具优势，可以解决有线接入的布设灵活性差和高温环境导致的线路损坏等问题。根据火灾态势监控应用的中短距离、低速率、突发性数据传输、网络长期职守的特点，现有的短距离低速率无线通信技术如zigbee，在信息传输上可部分满足该应用的需求。该技术通过无线多跳传输分组数据到指定的会聚节点，但该技术仅定义了短距离、低速率、突发数据传输类型的无线多跳网络协议标准，不能满足网络长期职守要求，而且没有提供其他火灾态势监控所必须的节点定位功能、信息会聚及消防态势分析功能和消防员手持终端信息接入功能等，因此在火灾态势监控应用仍存在不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种无线传感网火灾态势监控系统的实现方法。

首先在消防监控的大楼做系统规划，确定信息采集节点、信息会聚节点、火灾态势分析中心的分布图。然后确定会聚节点自身的信息会聚机制和节点之间的路由策略，实现单个会聚节点的会聚信息多跳传输到火灾态势监控中心的功能。火灾态势监控中心的综合态势分析平台根据接收到的历史信息实时生成火灾态势。在局部网络内应用无线接入技术实现信息采集节点接入单个会聚节点的功能。信息采集节点应用无线定位技术获得所属会聚节点的相对定位信息。在网络系统工作的大部分时间，网络流量较小，一旦出现火灾事件，则突发生成大量的网络数据流量，为此在信息采集节点上应用事件触发的流量自适应调节技术，以获得网络能量消耗和QoS需求的折中优化。消防人员的手持终端需灵活接入大楼的火灾态势分析和存储服务器，并动态获得当前火灾态势，辅助消防决策。

本发明采用如下技术方案：

1.信息采集节点到信息会聚节点的快速无线接入技术；信息采集节点到信息汇聚节点的跳数限制在1～3跳，以支持低时延信息传输。网络拓扑采用树型或者簇型结构，节点的MAC接入方式为超帧调度加睡眠管理。路由策略使用扩散路由建立机制。

2.事件触发的流量和工作任务周期自适应调节。网络职守阶段大部分节点周期上报附近的温度和烟雾浓度信息，数据上报速率设为T₁，发生火灾事件，节点将信息上报速率自适应调整为T₂，要求T₁□T₂，并且T₁到T₂的切换时间限制在较小的时间内。信息采集节点接收到携带有事件消息的数据分组，调整任务工作周期，以满足突发增加的数据传输所需的带宽。

3.信息会聚节点的分布规划、多跳传输方案。

在网络系统的规划期，实现信息汇聚节点的位置分布的规划，会聚节点之间的多跳传输采用无线局域网通信标准，路由机制为表驱动。

4.监控中心服务器的态势分析

监控中心通过无线基站收集整个网络上传的分组数据，并提取出指定时间范围之内的有效事件信息参数组，并绘制消防态势发展趋势图和做出辅助消防决策的预测结果。

5.手持终端接入和信息获取

消防人员通过手持终端能无线接入大楼的态势分析服务器，接入方式应用相关的无线局域网接入标准。手持终端无线接入服务器基站，实时获取整个大楼的消防态势，也可以获取指定位置的消防态势。手持终端要求具有能将下载的态势信息通过GIS绘图并显示的功能。

本发明可实现对大楼火灾态势监控系统的有效监控。

附图说明

图1为网络系统拓扑示意图。

图2为无线节点组网流程图。