【正文】 別是在城市商業(yè)發(fā)達(dá)的區(qū)域，商店林立、流動(dòng)人口眾多，傳統(tǒng)的消防監(jiān)控設(shè)備不適宜安裝在這些區(qū)域。② 自組織。 在基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的城市消防監(jiān)控系統(tǒng)中，覆蓋局部的傳感器網(wǎng)絡(luò)的各中繼基站點(diǎn)通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自組織技術(shù)形成可以覆蓋全城的 Mesh 網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)與其它網(wǎng)絡(luò)資源相結(jié)合，可以形成安全、可靠的城市消防監(jiān)控系統(tǒng)。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸和電源四部分組成，如圖 1 所示。 ⒉⒊ 國內(nèi)研究現(xiàn)狀與發(fā)展 無線傳感器節(jié)點(diǎn)的發(fā)展趨勢(shì)是集成化、微機(jī)械化和智能化。設(shè)計(jì)合理的 MAC 協(xié)議，以降低無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的通信沖突； ? 研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議。在項(xiàng)目的實(shí)施過程中，通過進(jìn)一步的研究和試驗(yàn)，逐步細(xì)化、完善或修改現(xiàn)有方案，在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上驗(yàn)證和測(cè)試提出的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、 MAC協(xié)議和路由機(jī)制，并應(yīng)用到原型系統(tǒng)中。 ? 商 業(yè)密集區(qū)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議。 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人開設(shè)了“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”、“移動(dòng) IP 技術(shù)”研究生課程，對(duì)無線 傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)定位、 MAC 協(xié)議 和路由協(xié)議進(jìn)行了較為深入的研究，主持、參與并完成 多項(xiàng)無線傳感器 網(wǎng)絡(luò) 應(yīng)用項(xiàng)目（如航空基金“空地導(dǎo)彈靶場(chǎng)分布自治式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視技術(shù)研究”、江西省科技攻關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目“基于 Rangefree 的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 自 13 主定位技術(shù)及應(yīng)用”和江西省教育廳科研項(xiàng)目“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)的研究”），已在國內(nèi)外核心期刊、國際會(huì)議上發(fā)表 5篇無線傳感器網(wǎng)絡(luò)論文。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)能有效避免城市消防的死角，擴(kuò)大遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的覆蓋面，及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)可能的火災(zāi)；同時(shí)，相比傳統(tǒng)的消防有線監(jiān)控系統(tǒng)，具有投資少、維護(hù)費(fèi)用低、易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，故具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。本項(xiàng)目的開發(fā)不僅能為進(jìn)一步深入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而且可以為國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)，能產(chǎn)生良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，具有廣闊的市場(chǎng)前景。（詳見查新報(bào)告） 南昌航空工業(yè)學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院于 2020 年開始對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 15 進(jìn)行研究，目前已建立起無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，并構(gòu)建了具有 20個(gè)節(jié)點(diǎn)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，成功申報(bào)了三項(xiàng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的省部級(jí)科研課題， 2020 年開發(fā)了“江西省消防遠(yuǎn)程服務(wù)網(wǎng)”，并通過江西省科技成果鑒定，因此，具有很好的前期技術(shù)工作基礎(chǔ)，并有一支科研能力很強(qiáng)的研究團(tuán)隊(duì)，本項(xiàng)目的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)小。 14 ⒌ 市場(chǎng)需求情況和風(fēng)險(xiǎn)分析 ⒌ ⒈ 項(xiàng)目市場(chǎng)需求 隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和城市建設(shè)迅猛發(fā)展，有影響的特大惡性火災(zāi)增多，消防通信裝備的落后，已明顯不 適用城市發(fā)展的需要。 12 ⒋ 可行性分析 ① 技術(shù)準(zhǔn)備充分 我們一直跟蹤國際上傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)展，全面收集整理了傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、 MAC 協(xié)議、跟蹤和原型實(shí)現(xiàn)等方 面的大量文獻(xiàn)，特別是在路由、拓?fù)洹?MAC 協(xié)議等方面進(jìn)行了大量的調(diào)查研究和討論，在此基礎(chǔ)上總結(jié)了目前存在的問題和未來的研究方向，并初步提出適合城市消防監(jiān)控的傳感器節(jié)點(diǎn)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的各層協(xié)議的設(shè)計(jì)思想，明確了技術(shù)路線，為課題研究提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。 ? 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 拓?fù)?結(jié)構(gòu)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行 通信 時(shí) ，信號(hào)可能 由于 一些障礙物或其他電子信號(hào)干擾而受到影響 ； ? 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 拓?fù)?結(jié)構(gòu)。在目前已建立的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)適用于城市商業(yè)密集區(qū)消防監(jiān)控的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)原型，即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(diǎn)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、 MAC協(xié)議、路由協(xié)議和嵌入式 Sink Node。 圖 2 傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在許多領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。 ⒉⒉ 立項(xiàng)的意義 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是一種集成了傳感器、微機(jī)電系統(tǒng)（ MEMS）和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)而形成的一種全新的信息獲取和處理技術(shù)。傳感器網(wǎng)絡(luò)低成本、高冗余的設(shè)計(jì)原則為整個(gè)系統(tǒng)提供了較強(qiáng)的容錯(cuò)能力。 5 ⒉ 項(xiàng)目的必要性和立項(xiàng)意義 ⒉⒈ 項(xiàng)目的必要性 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由具有通信與計(jì)算能力的微小無線傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的自治網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) ,是能根據(jù)環(huán)境自主完成指定任務(wù)的“智能”系統(tǒng)。現(xiàn)階段火災(zāi)的特點(diǎn)是 無法對(duì)一些商業(yè)密集區(qū)進(jìn)行火災(zāi)的監(jiān)控、 由于人為因素導(dǎo)致 一些已安裝火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng) 高層建筑 的 火災(zāi)信息漏報(bào)、遲報(bào)，報(bào)警設(shè)備出現(xiàn)故障沒有及時(shí)恢復(fù)開通，造成火勢(shì)蔓延，釀成無法估量的損失 。隨著微機(jī)電系統(tǒng)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò) （ Wireless Sensor Network，簡稱 WSN） 作為一種新型的信息技術(shù)日益受到研究人員的高度重視，節(jié)點(diǎn)在自組織成網(wǎng)絡(luò)后，可以將火源位置、溫 度等重要信息實(shí)時(shí)發(fā)送到嵌入式 SinkNode， 4 再由嵌入式 SinkNode 按自定義傳輸協(xié)議傳送到監(jiān)控中心。③ 節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多 ,分布密集。該系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)可以分為兩層，在不同的層面上應(yīng)用不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)： ① 傳感末梢網(wǎng) 6 傳感末梢網(wǎng)端機(jī)集微型傳感器、信號(hào)處理單元、無線通信模塊于一體 ,實(shí)現(xiàn)對(duì)多種目標(biāo)信息的采集、融合 和傳輸 ,是嵌入系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡(luò)、傳感器三大技術(shù)集成與匯集的成果 ,具有微型化、低功耗、易于安裝 ,即插即用、自識(shí)別 ,自診斷 ,高可靠性等特點(diǎn)。 圖 1 傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)示意圖 節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中可以充當(dāng)數(shù)據(jù)采集者、 數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站或簇頭節(jié)點(diǎn) 7 （ clusterhead node）的角色。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)軟件的發(fā)展趨勢(shì)是制定協(xié)議棧中各層協(xié)議的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；充分結(jié)合目前已 經(jīng)成熟的無線傳輸技術(shù)，根據(jù)應(yīng)用環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)條件，優(yōu)化協(xié)議棧，使各層的協(xié)議能在不同的協(xié)議之間自主切換；結(jié)合容錯(cuò)性、抗干擾性和功耗等關(guān)鍵指標(biāo)的要求進(jìn)行全局跨層設(shè)計(jì)。研究商業(yè)密集區(qū)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的部署特點(diǎn)，并考慮最小跳數(shù)場(chǎng)，設(shè)計(jì)相適應(yīng)的路由機(jī)制。 ? 加強(qiáng)國內(nèi)外交流，參與國內(nèi)外討論：在項(xiàng)目實(shí)施的過程中，不斷消化吸收國內(nèi)外先進(jìn)水平的研究成果，同時(shí)積極參與相 11 關(guān)的國內(nèi)外會(huì)議，發(fā)表自己的見解，與國內(nèi)處于先進(jìn)水平的研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行討論與交流。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(diǎn)傳向父節(jié)點(diǎn)，直到 Sink 節(jié)點(diǎn)，再由 Sink 節(jié)點(diǎn)傳到監(jiān)控中心，達(dá)到簡化無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由的目的。在此基礎(chǔ)上，提出了本項(xiàng)目的研究內(nèi)容、關(guān)鍵問題，明確了技術(shù)路線，為項(xiàng)目研究提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 ⒌ ⒉ 風(fēng)險(xiǎn)分析 從現(xiàn)有文獻(xiàn)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(shí)驗(yàn)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(bào)導(dǎo)。 綜上所述，該項(xiàng)目是可行的。因此 ，本項(xiàng)目具有很好的市場(chǎng)前景，且市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)較小。上述實(shí)驗(yàn)設(shè)備為項(xiàng)目提供了良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。 擬采用如下方法解決各節(jié)點(diǎn)的 時(shí) 鐘 同步 ：首先由 Sink節(jié)點(diǎn)廣播攜帶時(shí)間戳的同步消息