CN102547639A

CN102547639A - 一种基于双射频Mesh网络的消防应急无线通信系统及通信方法

Info

Publication number: CN102547639A
Application number: CN2012100292161A
Authority: CN
Inventors: 范玉峰; 姜学赟; 杨树峰; 马青波
Original assignee: Shenyang Fire Research Institute of Ministry of Public Security
Current assignee: Shenyang Fire Research Institute of MEM
Priority date: 2012-02-10
Filing date: 2012-02-10
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2032-02-10
Also published as: CN102547639B

Abstract

一种基于双射频Mesh网络的消防应急无线通信系统及通信方法，解决了消防部队在灭火救援现场“无网可用”的技术难题，系统包括：一个部署于消防移动通信指挥中心的网管终端，配备4路对外网络接口，通过2套数据通信协议与网内Mesh中继终端连接；多个便携Mesh中继终端，配备3路无线蓝牙接口，与消防移动通信指挥中心网管终端数据无线通信。通过该系统实现了灭火救援现场指挥车、战斗车、内外部战斗员之间的实时不间断无线链路，为消防部队实施灭火救援任务提供了通信保障。

Description

一种基于双射频Mesh网络的消防应急无线通信系统及通信方法

技术领域

本发明涉及一种专用于消防部队灭火救援现场的临时应急无线通信系统及通信方法。

背景技术

消防部队执行灭火救援任务选择临时应急无线通信网络进行通信的原因如下：

1、火灾或者其它灾害性事故的发生具有偶然性，很多场所不存在有无线通信网络；

2、火灾或者其他灾害性事故具有极大的破坏性，可能会导致停电的状况，在这种情况下有线网络会由于断电而导致网络失效；

3、在一些特殊性的灾害救援场所中，例如：复杂建筑物内部，由于电磁波传输的衰减特性和建筑物内部结构对电磁波的遮挡，传统的单跳网络无法实现建筑内部的全覆盖；

4、如利用公众移动通信网络进行音视频、数据的传输，在发生重特大灾害事故现场由于用户急剧增加，负载的通信基站往往会陷于瘫痪的状态，导致公众移动通信网络失效。

在以上几种情况中，消防部队在灭火救援现场都会面临“无网可用”的窘境。

因此在消防灭火救援现场快速组建临时应急无线通信网络，使无线网络的信号覆盖到灭火救援现场的指挥车、战斗车、内外部战斗员，确保救援现场的网络畅通对于提高消防部队的通信保障能力、战斗力具有重要的现实意义。

发明内容

为了解决上述在消防灭火救援现场存在的“无网可用”问题，本发明提供一种基于双射频Mesh网络的消防应急无线通信系统及通信方法，实现了灭火救援现场指挥车、战斗车、内外部战斗员之间的实时不间断无线链路，为消防部队实施灭火救援任务提供了通信保障。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：一种基于双射频Mesh网络的应急无线通信系统，其特征在于，该系统包括：一个部署于消防移动通信指挥中心的网管终端，配备4路对外网络接口，通过2套数据通信协议与网内Mesh中继终端连接；

多个便携Mesh中继终端，配备3路无线蓝牙接口，与消防移动通信指挥中心网管终端数据无线通信。

所述的网管终端由通信协议管控模块、网络通信状态监测报警模块、Mesh中继终端电源监测模块、Mesh中继终端数据交换模块和对外接口拓展模块组成，所述的通信协议管控模块分别与Mesh中继终端电源监测模块及网络通信状态监测报警模块的输入端连接，Mesh中继终端电源监测模块的输出端与Mesh中继终端数据交换模块连接。

所述的便携Mesh中继终端由数据通信模块、网络通信状态监测报警模块、本终端电源供电监测模块、通信协议切换模块和对外接口拓展模块组成，所述的数据通信模块与网络通信状态监测报警模块连接，数据通信模块通过通信协议切换模块与本终端电源供电监测模块连接。

一种基于双射频Mesh网络的应急无线通信系统的通信方法，其步骤如下：

1) 开始；

2) 判断消防应急无线通信系统的运行状态，如为战时状态转8)，如为非战时状态转3)；

3) 网管终端动态监测所有入网的便携Mesh中继终端，并记录中继终端的网络唯一标识；建立地址映射表；

4) 每间隔1秒，网管终端向便携Mesh中继终端群发测试数据包；

5) 判断是否收到便携Mesh中继终端的回馈测试应答数据，如收到转6)，否则7)；

6) 网管终端处理所有在网便携Mesh中继终端的数据交换请求，转13)；

7) 网管终端动态报警，提示用户所属便携Mesh中继终端断线，转3)；

8) 网管终端动态监测所有便携Mesh中继终端的入网请求，判断入网请求是否符合战时状态需求，如是转9)，否则转10)；

9) 网管终端记录入网便携Mesh中继终端的网络唯一标识，建立地址映射表；

10) 判断是否收到便携Mesh中继终端的回馈测试应答数据，如收到转11)，否则转12)；

11) 网管终端处理所有在网便携Mesh中继终端的数据交换请求，转13)；

12) 网管终端动态报警，提示用户所属便携Mesh中继终端断线，转8)；

13) 结束。

本系统中部署于消防移动通信指挥中心的网管终端，功能如下：

1、配备2套数据通信协议，1套用于非战时状态，1套用于战时状态，根据2种不同状态管理网内所有Mesh网络终端，达到灭火救援现场无线应急通信保障的目的；

2、动态监测所有入网的Mesh网络终端连接状态，并记录每个终端唯一标识，当某一Mesh终端断线时实现断线声、光报警提示；

3、动态监测所有入网的Mesh网络终端设备的电源供电状态，并显示剩余电量及工作时间；

4、实现网内所有Mesh终端的动态数据交换；

5、配备4路对外网络接口，实现灭火救援现场无线应急通信网与外部Internet网络、消防专网互联互通的目的。

多个便携Mesh中继终端，采取由战斗员携带边战斗边部署的方式，功能如下：

1、具备与网管终端数据无线通信的功能

2、具备入网提示、断网报警的功能；

3、具备显示本Mesh中继终端电源供电状态，并显示剩余电量及工作时间；

4、动态搜寻临近便携Mesh中继终端，建立多路无线链路，保证与网管终端的实时连接；

5、具备2种通信协议切换功能，保证战时与非战时的双重应用，最大限度提高网络利用率；

6、配备3路无线蓝牙接口，动态接受匹配设备的数据（包含：战斗员定位数据、战斗员生命体征数据、现场环境数据）。

本发明的有益效果：本系统通过对双射频Mesh网络技术的研究，建立了基于双射频Mesh网络的消防应急无线通信网络系统，解决了公安消防部队在灭火救援现场“无网可用”的窘境，实现了灭火救援现场的应急通信保障任务。本系统具有良好的应急特性，网络的构架不依赖于现场的环境；系统具有最优的利用率，提供2套数据通信协议，保证战时与非战时都能够应用本系统进行数据通信；系统具有网络自组织特性，系统中每个Mesh中继节点除负责数据通信以外，还能够自主建立路由的功能，因此在一条数据链路断路的情况下，会自动搜寻其他能用的链路，保证通信的畅通；系统中的网管终端和便携Mesh中继终端都具有多路对外接口，保证系统能够与外部系统、网络、设备的连接。

系统具有构建迅速的特性，系统中应用的车载移动设备采用车辆供电，便携Mesh中继设备体积小、重量轻且独立供电，因此保证系统能够快速构建。

附图说明

图1是本发明系统框架图。

图2是数据通信传输协议示意图。

图3是网管终端模块构成图。

图4是便携Mesh中继终端模块构成图。

图5是本系统通信方法流程图。

具体实施方式

如图1所示，系统由配置于消防移动通信指挥中心指挥车上的网管终端与部署在消防部队灭火救援现场的多个便携Mesh中继终端构成。网管终端主要功能是在战时和非战时状态下，满足不同用户的数据通信需求；动态管理便携Mesh中继终端，允许、屏蔽不同便携Mesh中继终端的入网申请；动态监测所有Mesh中继终端的连接状态；网内不同Mesh中继终端数据动态交换；根据不同需求，在保证安全的基础上与Internet、消防专网建立连接，实现内外网数据交换。便携Mesh中继终端主要功能是利用不同链路与网管终端建立连接，完成用户的数据交换任务；动态与邻近的便携Mesh中继终端建立多重数据链路，并计算出距离网管终端最近的一条链路；在与网管终端断开时，实时报警提醒用户；利用蓝牙端口采集灭火救援现场的实时数据，并发送至网管终端。

如图2所示，当通信端A和通信端B要进行数据通信时，首先会判断所处的状态，如在非战时状态，则双方进行明码通信；如在战时状态，则发送方则会对发出数据进行MD5加密，而接收方则会对收到数据进行解密。采取2套通信协议原因如下：

1、在非战时状态下，所有入网的用户没有任何区别，因此不需要对网络的通信进行任何控制；

2、在战时状态下，网内用户具有一定的优先级，通过加密可以保证具有高优先级的用户优先使用本网络，从而使网络的带宽资源达到一个最优化利用的目的。

如图3所示，系统中网管终端1部署于消防移动通信指挥中心，由通信协议管控模块11、网络通信状态监测报警模块12、Mesh中继终端电源监测模块13、Mesh中继终端数据交换模块14和对外接口拓展模块15组成，通信协议管控模块11分别与Mesh中继终端电源监测模块13及网络通信状态监测报警模块12的输入端连接，Mesh中继终端电源监测模块13的输出端与Mesh中继终端数据交换模块14连接。

如图4所示，系统中便携Mesh中继终端2由数据通信模块21、网络通信状态监测报警模块22、本终端电源供电监测模块24、通信协议切换模块23和对外接口拓展模块25组成，数据通信模块21与网络通信状态监测报警模块22连接，数据通信模块21通过通信协议切换模块23与本终端电源供电监测模块24连接。

基于双射频Mesh网络的消防应急通信系统，其通信方法如图5所示：

1、开始；

2、判断消防应急无线通信系统的运行状态，如为战时状态转8，如为非战时状态转3；

3、网管终端动态监测所有入网的便携Mesh中继终端，并记录中继终端的网络唯一标识；建立地址映射表；

4、每间隔1秒，网管终端向便携Mesh中继终端群发测试数据包；

5、判断是否收到便携Mesh中继终端的回馈测试应答数据，如收到转6，否则7；

6、网管终端处理所有在网便携Mesh中继终端的数据交换请求，转13；

7、网管终端动态报警，提示用户所属便携Mesh中继终端断线，转3；

8、网管终端动态监测所有便携Mesh中继终端的入网请求，判断入网请求是否符合战时状态需求，如是转9，否则转10；

9、网管终端记录入网便携Mesh中继终端的网络唯一标识，建立地址映射表；

10、判断是否收到便携Mesh中继终端的回馈测试应答数据，如收到转11，否则转12；

11、网管终端处理所有在网便携Mesh中继终端的数据交换请求，转13；

12、网管终端动态报警，提示用户所属便携Mesh中继终端断线，转8；

13、结束。

Claims

1.一种基于双射频Mesh网络的应急无线通信系统，其特征在于，该系统包括：

一个部署于消防移动通信指挥中心的网管终端，配备4路对外网络接口，通过2套数据通信协议与网内Mesh中继终端连接；

2.根据权利要求1所述的一种基于双射频Mesh网络的应急无线通信系统，其特征在于：所述的网管终端由通信协议管控模块、网络通信状态监测报警模块、Mesh中继终端电源监测模块、Mesh中继终端数据交换模块和对外接口拓展模块组成，所述的通信协议管控模块分别与Mesh中继终端电源监测模块及网络通信状态监测报警模块的输入端连接，Mesh中继终端电源监测模块的输出端与Mesh中继终端数据交换模块连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于双射频Mesh网络的应急无线通信系统，其特征在于：所述的便携Mesh中继终端由数据通信模块、网络通信状态监测报警模块、本终端电源供电监测模块、通信协议切换模块和对外接口拓展模块乡村vfxd组成，所述的数据通信模块与网络通信状态监测报警模块连接，数据通信模块通过通信协议切换模块与本终端电源供电监测模块连接。

4.一种基于双射频Mesh网络的应急无线通信系统的通信方法，其步骤如下：

1）开始；

2）判断消防应急无线通信系统的运行状态，如为战时状态转8)，如为非战时状态转3)；

3）网管终端动态监测所有入网的便携Mesh中继终端，并记录中继终端的网络唯一标识；建立地址映射表；

4）每间隔1秒，网管终端向便携Mesh中继终端群发测试数据包；

5）判断是否收到便携Mesh中继终端的回馈测试应答数据，如收到转6)，否则7)；

6）网管终端处理所有在网便携Mesh中继终端的数据交换请求，转13)；

7）网管终端动态报警，提示用户所属便携Mesh中继终端断线，转3)；

8）网管终端动态监测所有便携Mesh中继终端的入网请求，判断入网请求是否符合战时状态需求，如是转9)，否则转10)；

9）网管终端记录入网便携Mesh中继终端的网络唯一标识，建立地址映射表；

10）判断是否收到便携Mesh中继终端的回馈测试应答数据，如收到转11)，否则转12)；

11）网管终端处理所有在网便携Mesh中继终端的数据交换请求，转13)；

12）网管终端动态报警，提示用户所属便携Mesh中继终端断线，转8)；

13）结束。