基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的城市商業(yè)密集區(qū)消防監(jiān)控系統(tǒng)示范可行性研究報告-wenkub
2022-12-04 06:51:57 本頁面
【正文】 指標(biāo)的要求進行全局跨層設(shè)計。 ? 研究適用于城市消防監(jiān)控的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、嵌入式Sink Node。研究商業(yè)密集區(qū)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的部署特點，并考慮最小跳數(shù)場，設(shè)計相適應(yīng)的路由機制。無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 的拓?fù)?結(jié)構(gòu)是無線傳感器 網(wǎng)絡(luò)自組織的關(guān)鍵 ，有多種形態(tài)和方式，合理的 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 可以 提高 資源 利用率； ? 商業(yè)密集區(qū)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的 MAC協(xié)議、路由協(xié)議； ? 時 鐘 同步 機制 。 ? 加強國內(nèi)外交流，參與國內(nèi)外討論：在項目實施的過程中，不斷消化吸收國內(nèi)外先進水平的研究成果，同時積極參與相 11 關(guān)的國內(nèi)外會議，發(fā)表自己的見解，與國內(nèi)處于先進水平的研究機構(gòu)進行討論與交流。 根據(jù)城市消防無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點均由人工部署的特點，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自組織階段，擬采用基于父子關(guān)系的樹型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而簡化路由問題和鏈路質(zhì)量的測試方法。如上所述，擬采用樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因此，其路由協(xié)議擬采用父子路由，即由子節(jié)點傳向父節(jié)點，直到 Sink 節(jié)點，再由 Sink 節(jié)點傳到監(jiān)控中心，達到簡化無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由的目的。 ② 技術(shù)路線可行 我們針對城市商業(yè)區(qū)店面密集、人員流動大的特點，考慮到傳統(tǒng)的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)由于價格昂貴、占地面積較大等缺點，提出了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的城市消防監(jiān)控系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，提出了本項目的研究內(nèi)容、關(guān)鍵問題，明確了技術(shù)路線，為項目研究提供了堅實的基礎(chǔ)。城市是一個地區(qū)的政治、經(jīng)濟、文化中心，城市火災(zāi)如果得不到及時、適當(dāng)?shù)奶幚?，將?yán)重危害城市安全，對人民利益產(chǎn)生重大損害。 ⒌ ⒉ 風(fēng)險分析 從現(xiàn)有文獻看，在具體應(yīng)用領(lǐng)域中，雖然國外已有一些公司從事無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究和開發(fā)，但產(chǎn)品大多還處在實驗階段，并未形成大規(guī)模地商業(yè)化應(yīng)用，應(yīng)用于城市商業(yè)密集區(qū)消防的研究也尚未見公開報導(dǎo)。 南昌航空工業(yè)學(xué)院近年來承擔(dān)了國家級、省部級、國防預(yù)研等科研項目，具有一支經(jīng)驗豐富、高素質(zhì)的科研管理 隊伍，因此，本項目的管理風(fēng)險小。 綜上所述，該項目是可行的。本項目提出基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的城市消防監(jiān)控系統(tǒng)，在技術(shù)上可行，市場風(fēng)險較小。因此 ，本項目具有很好的市場前景，且市場風(fēng)險較小。我國共有 661 個建制市， 1649 個縣，即全國有 2310 座城市，目前，全國只有不到四分之一的城市建立了基于有線的消防遠程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，即使是已經(jīng)建立了消防遠程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的城市，其系統(tǒng)也僅僅是覆蓋了 城市高層、超高層建筑 等重點消防單位。上述實驗設(shè)備為項目提供了良好的實驗環(huán)境。 ③ 豐富的經(jīng)驗積累 項目負(fù)責(zé)人領(lǐng)導(dǎo)的開發(fā)團隊于 2020 年完成了“城市消防設(shè)施遠程自動監(jiān)控系統(tǒng)”的開發(fā)， 2020 年 6 月，該項目通過由江西省科技廳 組織 的 專家鑒定， 鑒定結(jié)論“ 達國 內(nèi)領(lǐng)先 水平 ”，目前已在江西、福建、新疆和四川等省實施。 擬采用如下方法解決各節(jié)點的 時 鐘 同步 ：首先由 Sink節(jié)點廣播攜帶時間戳的同步消息，其他節(jié)點收到該消息后，取出自身時鐘，用校準(zhǔn)算法進行時間的同步。根據(jù)消防無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在自組織過程中無實時性要求的特點，擬采用基于時分復(fù)用的混合式 MAC 協(xié)議，即在網(wǎng)絡(luò)自組織過程中采用隨機退避算法，自組織完成后采用時分復(fù)用算法。 根據(jù)城市商業(yè)密集區(qū)消防無線 傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點均部署在室內(nèi)的特點，擬采用混合供電模式，同時加大無線收發(fā)模塊的功率，以解決障礙物或其他電子信號對網(wǎng)內(nèi)通信的干擾。 ⒊⒋ 研究方法 ? 模型、分析、實驗和原型：通過分析國內(nèi)外前沿工作和 根據(jù)以往的研究經(jīng)驗，提出明確的研究方向和一系列需要解決的關(guān)鍵問題，并給出解決這些問題的粗略方案。 ⒊⒊ 擬解決的關(guān)鍵問題 ? 無線傳感器 網(wǎng)絡(luò)內(nèi) 部 通 信 的抗干擾技術(shù) 。研究商業(yè)密集區(qū)消防無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組織特點，設(shè)計網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)； ? 研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò) MAC 協(xié)議?！保ㄒ圆樾聢蟾妫? 9 ⒊ 研究內(nèi)容 ⒊⒈ 研究內(nèi)容 在城市商業(yè)密集區(qū)部署無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，各個傳感器節(jié)點將監(jiān)測到的火源位置、溫度等重要信息經(jīng)過初步的數(shù)據(jù)處 理和信息融合后傳送給節(jié)點所在區(qū)域的網(wǎng)關(guān)節(jié)點，網(wǎng)關(guān)節(jié)點通過無線局域網(wǎng)或者以太網(wǎng)與監(jiān)控中心通信，使監(jiān)控中心能夠及時監(jiān)控城市消防動態(tài)。 因此，成功建設(shè)與實際應(yīng)用新一代城市消防監(jiān)控系統(tǒng)，對于監(jiān)督和提高自動消防報警系統(tǒng)的開通率，解決城市商業(yè)密集區(qū)的消防監(jiān)控問題，加大監(jiān)控的覆蓋面， 實現(xiàn)早期預(yù)警、自動報警 ，達到防災(zāi)、減災(zāi)的目的，實現(xiàn)城市消防系統(tǒng)運行管理的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、現(xiàn)代化，從而提高城市的總體消防水平具有重要意義。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)如圖 2 所示，大量傳感器節(jié)點被布置在整個被觀測 區(qū)域中，各個傳感器節(jié)點將自己所探測到的有用信息經(jīng)過初步的數(shù)據(jù)處理和信息融合之后傳送給用戶，數(shù)據(jù)傳送的過程是通過相鄰節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)的方式傳送回基站，然后再通過基站以衛(wèi)星信道、互聯(lián)網(wǎng)或者移動通信網(wǎng)絡(luò)等方式傳送給監(jiān)控中心。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由一組部署在觀測環(huán)境附近的大量的微型廉價低功耗的節(jié)點傳感器以無線多跳（ Ad Hoc）方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋地理區(qū)域中感知對象的信息并發(fā)布給觀察者。 ② 公網(wǎng) 公網(wǎng)指 PLMN 網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)、因特網(wǎng)等公用事業(yè)網(wǎng)。借助于個別具有移動能力的節(jié)點對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的調(diào)整能力 ,可以有效地消除探測區(qū)域內(nèi)的陰影和盲點。因此 ,將無線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于城市消防監(jiān)控系統(tǒng) ,可以使系統(tǒng)在信息獲取方面具有以下優(yōu)勢：分布節(jié)點中多角度和多方位信息的綜合 ,有效地提高了對被監(jiān)測區(qū)域的觀測的準(zhǔn)確度和信息的全面性。相對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，無 線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有以下特點：① 以數(shù)據(jù)為中心 （ data centric） 。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點具有體積小、價格便宜、低功耗的特點，相比傳統(tǒng)的消防有線監(jiān)控系統(tǒng)，具有投資少、維護費用低、易實現(xiàn)的優(yōu)點，也可以推廣應(yīng) 用到其他監(jiān)控領(lǐng)域，故具有良好的市場應(yīng)用前景。 城市是一個地區(qū)的政治、經(jīng)濟、文化中心，城市火災(zāi)如果得不到及時、適當(dāng)?shù)奶幚恚陀锌赡車?yán)重危害城市安全，對人民利益產(chǎn)生重大損害。 重點攻關(guān)及產(chǎn)業(yè)化科技項目申報 可行性研究報告 項目名稱： 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的城市商業(yè)密集區(qū)消防監(jiān)控系統(tǒng)示范 計劃類別： 科 研 攻 關(guān) 申報單位（蓋章）： 南昌航空工業(yè)學(xué)院 聯(lián) 系 人： 舒 堅 聯(lián)系電話： 13970809064 通訊地址： 南昌市豐和南大道 696號南昌航院計算機學(xué)院 管理部門：
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