【正文】 ,網(wǎng)絡(luò)仍能為系統(tǒng)提供可靠的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。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。多節(jié)點(diǎn) 聯(lián)合 ,形成覆蓋面積較大的實(shí)時(shí)探測(cè)區(qū)域。 在基于無(wú)線(xiàn)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(guò)無(wú)線(xiàn)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)。傳感末梢網(wǎng)端機(jī)也可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口接入公網(wǎng) ,充分利用公網(wǎng)基本覆蓋整個(gè)城區(qū)的優(yōu)勢(shì) ,快速構(gòu)建全覆蓋、即插即用傳感網(wǎng)。 ⒉⒉ 立項(xiàng)的意義 無(wú)線(xiàn)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)。2020年 2 月，美國(guó)技術(shù)評(píng)論雜志《 Technology Review》評(píng)選對(duì)人類(lèi)未來(lái)生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的十大新興技術(shù)，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)名列第一，被認(rèn)為是 21 世紀(jì)最重要技術(shù)之一。 無(wú)線(xiàn)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。作為數(shù)據(jù)采集者，數(shù)據(jù)采集模塊收集周?chē)h(huán)境的數(shù)據(jù) (如溫度、濕度 )，通過(guò)通信路由協(xié)議直接或間接將數(shù)據(jù)傳輸給基站（ base station）或匯聚點(diǎn)（ sink node）；作為數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站，節(jié)點(diǎn)除了完成采集任務(wù)外，還要接收鄰居節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)發(fā)給距離基站更近的鄰居節(jié)點(diǎn)或者直接轉(zhuǎn)發(fā)到基站或匯聚點(diǎn)；作為簇頭節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)收集該簇內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)融合后，發(fā)送到基站或匯聚點(diǎn)。 圖 2 傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)在許多領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。 8 基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的城市消防監(jiān)控系統(tǒng)是新一代的城市消防監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它結(jié)合城市已有的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)消防單位監(jiān)控中心、消防支隊(duì)監(jiān)控中心、消防總隊(duì)監(jiān)控中心之間的互聯(lián)，使報(bào)警信息能夠在各部門(mén)之間及時(shí)、通暢地傳遞，為及時(shí)地發(fā)現(xiàn)火災(zāi)、有效地控 制和預(yù)防火災(zāi)、科學(xué)地管理和維護(hù)消防設(shè)備構(gòu)建了一個(gè)可靠的、現(xiàn)代化的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。 ⒉⒊ 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀與發(fā)展 無(wú)線(xiàn)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。 目前，國(guó)內(nèi)“未見(jiàn)將無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于城市消防監(jiān)控；設(shè)計(jì)基于時(shí)分復(fù)用的混合型無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò) MAC協(xié)議；充分考慮無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的最小跳數(shù)場(chǎng)，設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)鏈路質(zhì)量監(jiān)控路由協(xié)議 的國(guó)內(nèi)公開(kāi)研究文獻(xiàn)報(bào)道。在目前已建立的無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)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。該節(jié)點(diǎn)應(yīng)能進(jìn)行 火災(zāi)探測(cè) 、 自動(dòng)報(bào)警 ，同時(shí)，根據(jù)該類(lèi)節(jié)點(diǎn)均部署在室內(nèi)這一特點(diǎn)，研究其供電模式； ? 研究無(wú)線(xiàn)傳感 器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)合理的 MAC 協(xié)議，以降低無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的通信沖突； ? 研究無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議。 10 ⒊⒉ 研究目標(biāo) 建立適用于城市商業(yè)密集區(qū)消防監(jiān)控的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)原型，從而對(duì)城市商業(yè)密集區(qū)的消防狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，加大監(jiān)控的覆蓋面， 實(shí)現(xiàn)早期預(yù)警、自動(dòng)報(bào)警 ，達(dá)到防災(zāi)、減災(zāi)的目的。無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò) 拓?fù)?結(jié)構(gòu)。 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(wú)線(xiàn)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(wèn)題。在項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中，通過(guò)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。 ⒊ ⒌ 技術(shù)路線(xiàn) ? 無(wú)線(xiàn)傳感器 網(wǎng)絡(luò)內(nèi) 部 通信 的抗干擾技術(shù) 。 ? 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò) 拓?fù)?結(jié)構(gòu)。 ? 商業(yè)密集區(qū)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的 MAC 協(xié)議。 ? 商 業(yè)密集區(qū)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議。 ? 時(shí) 鐘 同步 機(jī)制 。 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(wèn)題和未來(lái)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(wú)線(xiàn)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(xiàn)，為課題研究提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。該系統(tǒng)充分考慮到實(shí)際的應(yīng)用情況，結(jié)合無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)自省的特點(diǎn)，從技術(shù)上解決無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的通 信問(wèn)題、設(shè)計(jì)出高效的無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步機(jī)制。 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人開(kāi)設(shè)了“無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn) 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(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)論文。 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(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的單位，已建立了無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)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(kāi)發(fā)和嵌入式產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。 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。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?；跓o(wú)線(xiàn)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(xiàn)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。國(guó)內(nèi)基于無(wú)線(xiàn)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(kāi)，主要工作集中在理論研究階段，針對(duì)無(wú)線(xiàn)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。（詳見(jiàn)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(kāi)始對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò) 15 進(jìn)行研究，目前已建立起無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，成功申報(bào)了三項(xiàng)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的省部級(jí)科研課題， 2020 年開(kāi)發(fā)了“江西省消防遠(yuǎn)程服務(wù)網(wǎng)”