CN103647822B - 一种应急通信指挥、定位、传感系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种应急通信指挥、定位、传感系统，包括：通信基站、无线通信终端、无线传感器、定位标签和服务器；通信基站和无线传感器为系统提供无线网格网络组网与信号覆盖；通信基站之间组成宽带无线局域网并提供宽带无线接入，无线传感器之间组成窄带传感网络并提供窄带无线接入，通信基站与无线传感器之间采用IPV6/6Lowpan协议组网；服务器连接任意一台通信基站；各个无线通信终端通过宽带无线局域网接入通信基站；各个定位标签通过窄带传感网络与通信基站或者无线传感器通信；服务器通过通信基站向无线传感器和定位标签下发监控信息。本发明提供的一种应急通信指挥、定位、传感系统，实现同时具备传感网络的窄带低功耗优势与宽带无线通信能力。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信与物联网技术领域，具体涉及一种应急通信指挥、定位、传感系统。
背景技术
与物联网系统或方法相关的国内发明专利近百项，涉及RFID、Zigbee、Wi-Fi、UWB等多种技术体制以及通信、传感、定位等多种技术。
例如，中国专利CN 102386964 A公开了一种基于物联网技术的井下通信系统及应用，包括井下巷道局域网和井上数据中心，井下巷道局域网通过有线、无线或有线无线相交换的方式与井上数据中心连接，井下巷道局域网包括人员节点、车辆节点、环境监测节点、巷道传输及定位节点和巷道服务器；人员节点、车辆节点和环境监测节点之间采用无线连接，通信频率为F2；人员节点、车辆节点和环境监测节点分别与巷道传输及定位节点之间采用无线连接，通信频率为F2；巷道传输及定位节点之间采用无线连接，通信频率为F1；巷道传输及定位节点与巷道服务器之间采用无线连接，通信频率为F1；不同局域网之间，巷道服务器与其它巷道传输及定位节点之间采用无线或有线连接，无线连接时通信频率为F1；井下巷道局域网内的巷道服务器通过有线、无线或有线无线相交换的方式与井上数据中心连接。首先该系统是一个常见的物联网组网应用的范例，不具备诸如无线的视频、语音等宽带无线通信与指挥的支持能力，其深层的技术原因在于物联网的窄带通信与互联网的宽带通信之间的技术融合壁垒，也即该系统只是一个“感知”的系统，并不具备“响应”的能力；其次，该系统中的传感监测结点之间不具备自组网的能力，组网均依赖于更高一层的“巷道传输及定位节点”，与物联网自组网的特性有差距。
中国专利CN101945120 B公开了一种节能型矿用多媒体应急救援通信系统，设置有终端设备和无线Mesh网络，终端设备连接在无线Mesh网络上，所述无线Mesh网络中设置有矿用多功能无线Mesh网关和矿用多功能无线Mesh路由器，所述矿用多功能无线Mesh网关通过井下有线网络或无线局域网络（WLAN）与地面应急救援指挥中心连接，在地面应急救援指挥中心中设置有多媒体业务服务器。首先该系统的终端设备之间不具备Mesh网络组网能力，需要依赖无线Mesh网关和无线Mesh路由器组网传输。这对于传感网络就意味着大量部署的传感器无法自己组网，而需要额外提供网关或路由器搭建传输网络。其次该系统仅基于Wi-Fi Mesh协议，Wi-Fi Mesh协议具备高带宽的优点，可以支持多媒体语音、视频、数据的传输，但其也具有协议复杂、高功耗的缺点，在应用于传感网络时，高功耗会成为传感器等设备的致命的约束，因此，在接入层需要简单、低功耗的Mesh协议。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足之处，提供一种应急通信指挥、定位、传感系统，包括：通信基站（1）、无线通信终端（2）、无线传感器（3）、定位标签（4）和服务器（5）；
所述通信基站（1）和所述无线传感器（3）的数量为至少两个，为所述系统提供无线网格网络组网与信号覆盖；
所述通信基站（1）之间组成宽带无线局域网并提供宽带无线接入，所述无线传感器（3）之间组成窄带传感网络并提供窄带无线接入，所述通信基站（1）与无线传感器（3）之间采用IPV6/6Lowpan协议组网；
所述服务器（5）连接任意一台所述通信基站（1）；
各个所述无线通信终端（2）通过所述宽带无线局域网接入所述通信基站（1），操作人员使用所述无线通信终端（2）过程中，操作人员相互之间以及操作人员与服务器（5）之间通过所述宽带无线局域网进行语音、短信和视频通信；
各个所述定位标签（4）通过所述窄带传感网络与所述通信基站（1）或者所述无线传感器（3）通信，任意一个所述定位标签（4）均具有唯一编号，通过所述窄带传感网络周期性的发送自身的编号信息；
所述服务器（5）根据所述定位标签（4）发送的信息确定所述定位标签（4）所在的需要定位的物体的位置信息，并且通过所述通信基站（1）向所述无线传感器（3）和所述定位标签（4）下发监控信息。
本发明提供的第一优选实施例中：所述通信基站（1）之间采用802.11a/b/g/n协议组成宽带无线局域网，无线通信终端（2）采用802.11a/b/g/n协议接入通信基站（1）。
本发明提供的第二优选实施例中：所述无线传感器（3）之间采用802.15.4协议组成窄带传感网络，定位标签（4）采用802.15.4协议接入通信基站（1）或无线传感器（3）。
本发明提供的第三优选实施例中：对于应急或临时性使用场景，所述通信基站（1）、无线通信终端（2）、定位标签（3）、无线传感器（4）和服务器（5）均使用电池供电；
对于永久性或半永久性使用场景所述无线通信终端（2）、定位标签（3）和无线传感器（4）使用电池供电，所述通信基站（1）和服务器（5）采用固定的外部电源供电。
本发明提供的第四优选实施例中：所述无线通信终端（2）包括无线摄像机、WLAN手机和掌上电脑。
本发明提供的第五优选实施例中：所述服务器（5）与定位标签（4）和无线传感器（3）的通信过程包括：
所述定位标签（4）通过所述窄带传感网络周期性的发送自身的编号信息至所述无线传感器（3）或者所述通信基站（1）；
所述无线传感器（3）将自身的传感信息、所述收到的定位标签（4）的信息发送至所述通信基站（1）；
所述通信基站（1）通过所述宽带无线局域网将所述无线传感器（3）发送过来的信息传送至所述服务器（5）；
所述服务器（5）对所述接收的信息进行处理，同时将监控信息通过所述通信基站（1）下发至所述定位标签（4）。
本发明提供的一种应急通信指挥、定位、传感系统的有益效果包括：
1、本发明提供的一种应急通信指挥、定位、传感系统，采用全无线组网，操作人员的移动终端之间或者移动终端与服务器之间基于802.11a/b/g/n协议组成的无线网格网络进行高速通信，满足语音以及视频等通信的速度要求，而传感器和定位标签等传输数据量较小，因此基于802.15.4协议组成无线网格网络进行通信，减少功耗，同时基于802.11a/b/g/n协议的高速无线网格网络和基于802.15.4协议的低速无线网格网络之间采用IPV6/6Lowpan协议组网，实现全网的通信，系统实现同时具备传感网络的窄带低功耗优势与宽带无线通信能力。
适用于缺乏公网覆盖或不便于使用公网的巷道或野外环境下的应急救援、入侵侦测、工程现场指挥监控等应用场景，便于快速部署，并且系统既能“感知”又能“响应”。
2、对于应急或临时性使用场景，通信基站、无线通信终端、定位标签、无线传感器、服务器均使用电池供电；而对于一些野外的工作场景，由于物联网的低功耗特征使得一些如震动传感器、定位标签等具备长达数年的电池续航能力，这使得半永久性的部署某些传感网络成为可能，对于这种永久性或半永久性使用场景，通信基站、服务器可采用固定的外部电源供电，采用移动的或永久性的Wi-Fi网络+半永久性传感网络的组合，可以实现对一些重点区域持续或临时的监控，并同时具备了针对相应的监测数据的指挥调度、实时处理的能力。
附图说明
如图1所示为本发明提供的一种应急通信指挥、定位、传感系统的系统组成框图。
具体实施方式
下面根据附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
本发明提供一种应急通信指挥、定位、传感系统，其系统组成框图如图1所示，由图1可知，该系统包括：通信基站（1）、无线通信终端（2）、无线传感器（3）、定位标签（4）和服务器（5）。
通信基站（1）和无线传感器（3）的数量为至少两个，为系统提供无线网格网络组网与信号覆盖。通信基站（1）之间组成宽带无线局域网并提供宽带无线接入，无线传感器（3）之间组成窄带传感网络并提供窄带无线接入，通信基站（1）与无线传感器（3）之间采用IPV6/6Lowpan协议组网。服务器（5）连接任意一台通信基站（1）。
各个无线通信终端（2）通过宽带无线局域网接入通信基站（1），操作人员使用该无线通信终端（2）过程中，操作人员相互之间以及操作人员与服务器（5）之间通过该宽带无线局域网进行语音、短信和视频通信。
各个定位标签（4）通过窄带传感网络与通信基站（1）或者无线传感器（3）通信，任意一个定位标签（4）均具有唯一编号，通过窄带传感网络周期性的发送自身的编号信息。
服务器（5）根据定位标签（4）发送的信息确定该定位标签（4）所在的需要定位的物体的位置信息，并且通过通信基站（1）向无线传感器（3）和定位标签（4）下发监控信息。
进一步的，通信基站（1）之间采用802.11a/b/g/n协议组成宽带无线局域网，无线通信终端（2）采用802.11a/b/g/n协议接入通信基站（1）。
无线传感器（3）之间采用802.15.4协议组成窄带传感网络，定位标签（4）采用802.15.4协议接入通信基站（1）或无线传感器（3）。
802.11b协议中传输速率大能耗也大，满足视频通信的要求，802.15.4协议相对具有低功耗、低速率的特点，由于地下或井下通信系统电池容量设计难以满足实际需求，因此本发明提出的一种应急通信指挥、定位、传感系统中，操作人员的移动终端之间或者移动终端与服务器之间基于802.11a/b/g/n协议组成的无线网格网络进行高速通信，满足语音以及视频等通信的速度要求，而传感器和定位标签等传输数据量较小，因此基于802.15.4协议组成无线网格网络进行通信，减少功耗，同时基于802.11a/b/g/n协议的高速无线网格网络和基于802.15.4协议的低速无线网格网络之间采用IPV6/6Lowpan协议组网，实现全网的通信。
对于应急或临时性使用场景，通信基站（1）、无线通信终端（2）、定位标签（3）、无线传感器（4）、服务器（5）均使用电池供电；对于永久性或半永久性使用场景，通信基站（1）、服务器（5）可采用固定的外部电源供电，方便对重点区域的持续监控。
进一步的，无线通信终端（2）包括无线摄像机、WLAN手机和掌上电脑等，协助操作人员相互之间的语音视频通信。
服务器（5）与定位标签（4）和无线传感器（3）的通信过程包括：
定位标签（4）通过窄带传感网络周期性的发送自身的编号信息至无线传感器（3）或者通信基站（1）。
无线传感器（3）将自身的传感信息、收到的定位标签（4）的信息发送至通信基站（1）。
通信基站（1）通过宽带无线局域网将无线传感器（3）发送过来的信息传送至服务器（5）。
服务器（5）对接收的信息进行处理，同时将监控信息通过通信基站（1）下发至定位标签（4）。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种应急通信指挥、定位、传感系统，其特征在于，所述系统包括：通信基站(1)、无线通信终端(2)、无线传感器(3)、定位标签(4)和服务器(5)；
所述通信基站(1)和所述无线传感器(3)的数量为至少两个，为所述系统提供无线网格网络组网与信号覆盖；
所述通信基站(1)之间组成宽带无线局域网并提供宽带无线接入，所述无线传感器(3)之间组成窄带传感网络并提供窄带无线接入，所述通信基站(1)与无线传感器(3)之间采用IPV6/6Lowpan协议组网；
所述服务器(5)连接任意一台所述通信基站(1)；
各个所述无线通信终端(2)通过所述宽带无线局域网接入所述通信基站(1)，操作人员使用所述无线通信终端(2)过程中，操作人员相互之间以及操作人员与服务器(5)之间通过所述宽带无线局域网进行语音、短信和视频通信；
各个所述定位标签(4)通过所述窄带传感网络与所述通信基站(1)或者所述无线传感器(3)通信，任意一个所述定位标签(4)均具有唯一编号，通过所述窄带传感网络周期性的发送自身的编号信息；
所述服务器(5)根据所述定位标签(4)发送的信息确定所述定位标签(4)所在的需要定位的物体的位置信息，并且通过所述通信基站(1)向所述无线传感器(3)和所述定位标签(4)下发监控信息；
对于应急或临时性使用场景，所述通信基站(1)、无线通信终端(2)、定位标签(3)、无线传感器(4)和服务器(5)均使用电池供电；
对于永久性或半永久性使用场景，所述无线通信终端(2)、定位标签(3)和无线传感器(4)使用电池供电，所述通信基站(1)和服务器(5)采用固定的外部电源供电。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通信基站(1)之间采用802.11a/b/g/n协议组成宽带无线局域网，无线通信终端(2)采用802.11a/b/g/n协议接入通信基站(1)。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无线传感器(3)之间采用802.15.4协议组成窄带传感网络，定位标签(4)采用802.15.4协议接入通信基站(1)或无线传感器(3)。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无线通信终端(2)包括无线摄像机、WLAN手机和掌上电脑。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述服务器(5)与定位标签(4)和无线传感器(3)的通信过程包括：
所述定位标签(4)通过所述窄带传感网络周期性的发送自身的编号信息至所述无线传感器(3)或者所述通信基站(1)；
所述无线传感器(3)将自身的传感信息、所述收到的定位标签(4)的信息发送至所述通信基站(1)；
所述通信基站(1)通过所述宽带无线局域网将所述无线传感器(3)发送过来的信息传送至所述服务器(5)；
所述服务器(5)对所述接收的信息进行处理，同时将监控信息通过所述通信基站(1)下发至所述定位标签(4)。
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