【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 撲結(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(shí) 鐘 同步 機(jī)制 。 消防監(jiān)控系統(tǒng)要求信息的傳輸必須具有實(shí)時(shí)性，而 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 中不同 的節(jié)點(diǎn)有自己的本地時(shí)鐘 ，有效同步系統(tǒng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘是城市消防監(jiān)控系統(tǒng)中的關(guān)鍵問題。 ⒊⒋ 研究方法 ? 模型、分析、實(shí)驗(yàn)和原型：通過分析國(guó)內(nèi)外前沿工作和 根據(jù)以往的研究經(jīng)驗(yàn)，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。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。 ? 加強(qiáng)國(guó)內(nèi)外交流，參與國(guó)內(nèi)外討論：在項(xiàng)目實(shí)施的過程中，不斷消化吸收國(guó)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(guó)內(nèi)外會(huì)議，發(fā)表自己的見解，與國(guó)內(nèi)處于先進(jìn)水平的研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行討論與交流。 ⒊ ⒌ 技術(shù)路線 ? 無線傳感器 網(wǎng)絡(luò)內(nèi) 部 通信 的抗干擾技術(shù) 。 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(diǎn)均部署在室內(nèi)的特點(diǎn)，擬采用混合供電模式，同時(shí)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(hào)對(duì)網(wǎng)內(nèi)通信的干擾。 ? 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 拓?fù)?結(jié)構(gòu)。 根據(jù)城市消防無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)均由人工部署的特點(diǎn)，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(jiǎn)化路由問題和鏈路質(zhì)量的測(cè)試方法。 ? 商業(yè)密集區(qū)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的 MAC 協(xié)議。根據(jù)消防無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在自組織過程中無實(shí)時(shí)性要求的特點(diǎn)，擬采用基于時(shí)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(jī)退避算法，自組織完成后采用時(shí)分復(fù)用算法。 ? 商 業(yè)密集區(qū)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議。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(jiǎn)化無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由的目的。 ? 時(shí) 鐘 同步 機(jī)制 。 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，其他節(jié)點(diǎn)收到該消息后，取出自身時(shí)鐘，用校準(zhǔn)算法進(jìn)行時(shí)間的同步。 12 ⒋ 可行性分析 ① 技術(shù)準(zhǔn)備充分 我們一直跟蹤國(guó)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)。 ② 技術(shù)路線可行 我們針對(duì)城市商業(yè)區(qū)店面密集、人員流動(dòng)大的特點(diǎn)，考慮到傳統(tǒng)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)由于價(jià)格昂貴、占地面積較大等缺點(diǎn)，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)。該系統(tǒng)充分考慮到實(shí)際的應(yīng)用情況，結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自省的特點(diǎn)，從技術(shù)上解決無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的通 信問題、設(shè)計(jì)出高效的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、適用于消防監(jiān)控系統(tǒng)的 MAC協(xié)議和路由協(xié)議、建立了適應(yīng)消防無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步機(jī)制。 ③ 豐富的經(jīng)驗(yàn)積累 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人領(lǐng)導(dǎo)的開發(fā)團(tuán)隊(duì)于 2020 年完成了“城市消防設(shè)施遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)”的開發(fā)， 2020 年 6 月，該項(xiàng)目通過由江西省科技廳 組織 的 專家鑒定， 鑒定結(jié)論“ 達(dá)國(guó) 內(nèi)領(lǐng)先 水平 ”，目前已在江西、福建、新疆和四川等省實(shí)施。 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(guó)內(nèi)外核心期刊、國(guó)際會(huì)議上發(fā)表 5篇無線傳感器網(wǎng)絡(luò)論文。在此基礎(chǔ)上，提出了本項(xiàng)目的研究?jī)?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)。 ④ 良好的支撐條件 南昌航空工業(yè)學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院是江西省內(nèi)較早從事無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的單位，已建立了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí) 驗(yàn)室，該實(shí)驗(yàn)室有三臺(tái)工作站， 12 臺(tái) PC 機(jī)，以及由 20 個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；此外，計(jì)算機(jī)學(xué)院擁有一個(gè)與財(cái)政部共建的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)驗(yàn)中心、一個(gè)分布式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室和嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室，該中心具備 173 臺(tái)Cisco路由器和交換機(jī)， 146臺(tái) PC 機(jī)，具有良好的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行及測(cè)試環(huán)境，可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議開發(fā)和嵌入式產(chǎn)品的開發(fā)。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。 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(guó)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。城市是一個(gè)地區(qū)的政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心，城市火災(zāi)如果得不到及時(shí)、適當(dāng)?shù)奶幚?，將?yán)重危害城市安全，對(duì)人民利益產(chǎn)生重大損害。特別是在城市的商業(yè)密集區(qū)，預(yù)防和及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)可以最大限度地減少經(jīng)濟(jì)的損失。我國(guó)共有 661 個(gè)建制市， 1649 個(gè)縣，即全國(guó)有 2310 座城市，目前，全國(guó)只有不到四分之一的城市建立了基于有線的消防遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，即使是已經(jīng)建立了消防遠(yuǎn)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(diǎn)消防單位?；跓o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。 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(guó)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)。國(guó)內(nèi)基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)的研究已經(jīng)在一些研究所和高校中展開，主要工作集中在理論研究階段，針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在城市消防商業(yè)化應(yīng)用的研究尚處于空白。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。（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。 南昌航空工業(yè)學(xué)院近年來承擔(dān)了國(guó)家級(jí)、省部級(jí)、國(guó)防預(yù)研等科研項(xiàng)目，具有一支經(jīng)驗(yàn)豐富、高素質(zhì)的科研管理 隊(duì)伍，因此，本項(xiàng)目的管理