無線城市智能消防系統(tǒng)方案設(shè)計

無線城市智能消防系統(tǒng)方案設(shè)計無線Mesh網(wǎng)絡(luò)在家庭、企業(yè)、公共場所、智能交通等諸多領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景，本文將介紹WMN在消防系統(tǒng)中的應(yīng)用——城市智能消防系統(tǒng)，從城市智能消防系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)備、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、方案設(shè)計進行了簡單分析。標(biāo)簽：無線網(wǎng)絡(luò)城市智能消防系統(tǒng)1系統(tǒng)設(shè)備城市智能消防系統(tǒng)提供全面的消防信息，系統(tǒng)覆蓋城市內(nèi)所有的建筑設(shè)施，同時本系統(tǒng)還與交通系統(tǒng)、醫(yī)療救助系統(tǒng)相連，三者之間設(shè)立專門的通信機制用以互聯(lián)。本系統(tǒng)由以下五個部分組成。1.1消防監(jiān)控專用無線傳感器傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號的器件。ICE的定義為：“傳感器是測量系統(tǒng)中的一種前置部件，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測量的信號?！睙o線傳感器網(wǎng)絡(luò)就是由傳感器節(jié)點通過無線通信協(xié)議連接構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。消防監(jiān)控專用無線傳感器具有以下功能：①火警判別功能。該功能用于判斷是否發(fā)生火災(zāi)。②有毒氣體和可燃?xì)怏w檢測功能。用于探測事故現(xiàn)場是否含有可燃?xì)怏w和有毒氣體。③溫度、濕度檢測功能?？梢詸z測傳感器周圍一定區(qū)域內(nèi)的溫度和濕度。④火災(zāi)預(yù)警功能。傳感器通過對周圍環(huán)境中可燃?xì)怏w含量、溫度、濕度等參數(shù)的檢測，若檢測結(jié)果超出了一定的標(biāo)準(zhǔn)傳感器就會發(fā)出預(yù)警信號。⑤無線信號收發(fā)功能和地址信息記錄功能。傳感器可以將采集到的信息和自己的地址信息通過無線的方式發(fā)送到與其相鄰的無線接入點，同時還可以接收無線接入點返回的確認(rèn)信號。1.2視頻監(jiān)控部分視頻監(jiān)控功能有兩個方面：一是用來傳回事故現(xiàn)場的實時畫面，二是用作一般的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。從而實現(xiàn)一物兩用的效果，視頻數(shù)據(jù)通過一個WMN終端向無線接入點發(fā)送數(shù)據(jù)。為了節(jié)省開銷，在沒有發(fā)生火災(zāi)事故時，該終端不工作，只有發(fā)生險情時，才由傳感器發(fā)出的信號啟動。1.3無線接入點（AP）無線接入點是系統(tǒng)中用來收集傳感器信息的最小單元，每個無線節(jié)點可以覆蓋一座或幾座建筑物，若干個無線接入點和一個無線網(wǎng)關(guān)構(gòu)成一個蜂窩小區(qū)。無線接入點的功能如下：①智能天線設(shè)計，全天候設(shè)計，容易安裝并具備高可靠性；②無線路由選擇和無線中繼傳輸；③消防監(jiān)控傳感器終端無線接入功能。1.4無線網(wǎng)關(guān)（WG）無線網(wǎng)關(guān)是將無線網(wǎng)絡(luò)鏈接到有線網(wǎng)絡(luò)的橋梁，它具有以下特點：①工作在5GHz的頻段；②提供點到點無線回程，可以將一個（或一組）無線接入點AP鏈接到有線接入點；③可以增加WMN部署的靈活性和減少通信回程的建設(shè)成本；④可以提供遠(yuǎn)達(dá)30km的無線傳輸距離；⑤在4km距離上，支持最高達(dá)54Mbps的無線連接；1.5系統(tǒng)終端系統(tǒng)中端由高性能計算機、顯示系統(tǒng)和通信指揮系統(tǒng)三個部分構(gòu)成。計算機對收集到的數(shù)據(jù)進行處理，并根據(jù)設(shè)定的程序輸出需要的信息，這些信息主要包括：火災(zāi)（或其他安全事故）的發(fā)生時間和地點，火災(zāi)的級別、火災(zāi)的類型、火災(zāi)現(xiàn)場的實時情況、到達(dá)事故現(xiàn)場的最優(yōu)路線等。其中最優(yōu)路線的選擇需要結(jié)合交通系統(tǒng)的信息來給出，由于此內(nèi)容非本文的研究重點，這里就從略。顯示系統(tǒng)就是將需要的信息顯示在指揮大廳的屏幕上。指揮系統(tǒng)用于人員調(diào)度和協(xié)調(diào)各個部門的工作。2系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2.1WMN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)城市智能消防系統(tǒng)的WMN結(jié)構(gòu)如圖所示。本方案在結(jié)構(gòu)上劃分為：消防監(jiān)控專用無線傳感器及視頻監(jiān)控終端、無線平臺、中央控制中心、應(yīng)用用戶。這里的無線平臺和中央控制中心是整個網(wǎng)絡(luò)方案的核心，這兩層為整個城市提供及時可靠的消防信息。2.2系統(tǒng)的工作流程本系統(tǒng)是一個適應(yīng)全天候、復(fù)雜氣象環(huán)境下工作的可靠的消防預(yù)警報警系統(tǒng)。它向消防部門提供及時、準(zhǔn)確的消防信息，包括火災(zāi)（或其他安全事故）的發(fā)生時間和地點，火災(zāi)的級別、火災(zāi)的類型、火災(zāi)現(xiàn)場的實時情況、到達(dá)事故現(xiàn)場的最優(yōu)路線等。同時，該系統(tǒng)還向交通和醫(yī)療救助部門發(fā)送事故信息，以便交通部門做出合適的交通管制，以便消防人員和醫(yī)護人員能在最短的時間內(nèi)趕到事故現(xiàn)場進行救援。本系統(tǒng)的工作流程如下：①無線傳感器——無線接入點：傳感器每隔一小段時間向AP申請入網(wǎng)，若AP空閑則返回空閑確認(rèn)，接著傳感器將測得的信息發(fā)送到AP；若AP忙碌，則進行隨機退避，隨機退避結(jié)束后再申請發(fā)送。發(fā)送成功后，AP返回完畢確認(rèn)信號。②AP——WG：采用PRUAMAC協(xié)議和CFPR路由協(xié)議。③WG——控制中心：與英特網(wǎng)相連，同時與交通系統(tǒng)和醫(yī)療救助系統(tǒng)互連。以上三步是確保信息的可靠傳送，接下來就是中央控制中心對收集到的信息進行處理的部分。④若無異常情況發(fā)生，系統(tǒng)繼續(xù)對整個城市進行消防監(jiān)測，同時還可以進行設(shè)備自檢。⑤若檢測到存在火災(zāi)隱患，則進行預(yù)警，同時派出消防人員到現(xiàn)場進行安全隱患排除。⑥若發(fā)生火災(zāi)，則立即與交通系統(tǒng)和醫(yī)療系統(tǒng)取得聯(lián)系，同時確定火災(zāi)的發(fā)生時間和地點，火災(zāi)的級別、火災(zāi)的類型、現(xiàn)場的環(huán)境（空氣成分、溫度、濕度等）、到達(dá)現(xiàn)場的最優(yōu)路線等，同時開啟現(xiàn)場視頻監(jiān)控系統(tǒng)，以幫助制定救災(zāi)策略和協(xié)助消防人員進行滅火和救援，必要時還可以通過公安部門進行交通管制。3方案分析火災(zāi)是我們?nèi)粘Ｉ钪谐霈F(xiàn)幾率較大的一種人為（或非人為）的災(zāi)害，它給人們帶來了嚴(yán)重的生命財產(chǎn)損失。對于受災(zāi)人員來說，時間就是生命，每爭取一秒的救援時間，活下去的機會就增加一分。本系統(tǒng)正是本著人民生命財產(chǎn)安全高于一切的理念而設(shè)計的。通過我設(shè)計的這一系統(tǒng)，可以盡最大可能對火災(zāi)險情進行預(yù)報，即便火災(zāi)已經(jīng)發(fā)生了，也可以最大程度的降低生命財產(chǎn)損失，特別在拯救受傷者生命上，有著巨大地作用。本設(shè)計的靈感來自于美國一種槍擊事件偵測系統(tǒng)，通過聲納探測，系統(tǒng)可以準(zhǔn)確地找到槍擊事發(fā)地點，并以最快的速度調(diào)配警力到事發(fā)現(xiàn)場。本系統(tǒng)可以作為未來城市消防系統(tǒng)建設(shè)的一個很好的方案，但是就現(xiàn)今我國城市的發(fā)展水平而言，本系統(tǒng)還存在幾點不足之處。3.1不足之處①在現(xiàn)階段，本系統(tǒng)比較難在我國各大城市中得到普及。原因有兩個方面：第一，我國城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相對落后，特別是在城市的智能化、網(wǎng)絡(luò)化上，與我國的比鄰日本存在著較大的差距，而系統(tǒng)要求有比較先進的設(shè)施與之配套，這就使得系統(tǒng)很難與我國城市現(xiàn)有的設(shè)施相結(jié)合。第二，系統(tǒng)的設(shè)備成本相對來說較高，就我國現(xiàn)今的經(jīng)濟水平而言，只有少數(shù)像廣州、上海等發(fā)達(dá)的城市才能承擔(dān)得起。②系統(tǒng)沒有自己獨立的網(wǎng)絡(luò)，在接入到控制中心前需要英特網(wǎng)接入，因而在網(wǎng)絡(luò)安全上存在一定的隱患。3.2改進方法①在允許的情況下，以降低系統(tǒng)性能來換取對城市基礎(chǔ)設(shè)施兼容性的要求。②可以建立專用的中繼設(shè)施，比如用中繼站就可以將信息間接傳輸?shù)街醒肟刂浦行摹⒖嘉墨I：[1]IEEE802.11StandardGroupWebSite[EB/OL]./11/.[2]陳琳琳，劉乃安.無線Mesh網(wǎng)絡(luò)與IEEE802系列