CN113055919B - 一种对火灾楼宇的微基站故障的应急保障系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种对火灾楼宇的微基站故障的应急保障系统及其方法，可有效保障灾害楼栋中高密人群的无线通信能力，提高应急救援指挥能力，保障生命安全，且成本低，可普遍使用；包括网管模块及与网管模块连接的若干微基站，微基站以垂直分层方式部署于楼栋中，且每栋楼的相邻微基站之间通过无线通信协议连接；网管模块包括：火情感知和应急控制模块，用于获知火灾发生和灾情的楼栋位置信息，并启动应急备份实施操作；备份方案模块，用于作为规划微基站和备份微基站预案的选择集合，并存放于网管模块中，使得火情感知和应急控制模块获知备份方案；备份实施模块，用于启动规划微基站和备份微基站站点，以替代覆盖相邻楼栋中已损坏的微基站。

Description

一种对火灾楼宇的微基站故障的应急保障系统及其方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体为一种对火灾楼宇的微基站故障的应急保障系统及其方法。

背景技术

当高层楼宇发生火灾或其它突发灾害和事故时，楼宇中存在高密度的人群，如果能够在无线通信能力方面得到保障，那么在灾害应急指挥，疏散救援等任务中将得到更有力的保障，对维护生命安全起到至关重要的作用。

在5g时代，高层楼宇将会普遍存在垂直分层部署微基站，这种部署方式是在5g阶段才广泛普及的，其可以保障覆盖和容量方面的通信性能，但也产生了微基站遇灾受损应急的新问题，即前代的无线接入网络以楼栋外部一定距离的宏基站来覆盖整个楼栋甚至整个住宅小区，在常规状态时，通信性能会弱于5g的微基站分楼栋分楼层的部署方式，但是如果因为火灾等原因造成微基站故障丧失通信能力，那么5g系统中剩余的远端的宏基站的覆盖能力，有可能比前代系统的宏基站更弱，导致火灾楼栋的应急救援的通信保障能力仍旧会出现问题。

针对上述情况，现有使用烟温传感器或摄像图像检测的方式，结合与基站系统连接后的通信能力，一旦发现火情，就发送报警，但这种方式关注的是检测报警，并没有考虑对基站通信能力的保障；也有对基站设备从材料，结构设计等角度出发，包括自带喷淋降温系统，增强了基站设备的耐烟耐高温能力和自救保护能力，这种方案对基站设备提供的保护能力毕竟是有一定限度的，在火势较大时不能保证基站设备不受损坏，同时，特殊设计增强的基站设备，成本必然会上升，同时火灾发生毕竟是低概率事件，对5g系统大规模高密度部署的微基站来说，不适合作为普遍应用的方式；又有救援部门在灾害现场临时架设基站，但这种方案在即时性上存在延迟，对火灾初起时宝贵的逃生时间来说，不能及时的提供通信能力方面的支持，同时这种临时架设的基站，主要是用于救援部门和救援人员自身的协调通信，不能对整栋楼提供有效覆盖；还有是利用邻区基站来兼顾故障基站负责的小区的方式，但却没有相对当前场景的针对性，需要重新作设计，这是因为每栋楼周围距离相当的相邻楼栋可能不止一栋，同时每栋楼都有一组垂直分布的微基站，对备份楼栋的选择，以及备份楼栋中的一组微基站跟火灾楼栋中的一组受损微基站之间的替代关系，都是需要有针对性的新的设计方案；因此，上述现有的解决技术方案均无法保障灾害楼栋中高密人群的无线通信能力，也就无法提高应急救援指挥能力，且成本较高，无法普遍使用。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种对火灾楼宇的微基站故障的应急保障系统及其方法，其可有效地保障灾害楼栋中高密人群的无线通信能力，提高应急救援指挥能力，更大程度地保障生命安全，且成本低，可普遍使用。

其技术方案是这样的：一种对火灾楼宇的微基站故障的应急保障系统，其特征在于：包括网管模块及与所述网管模块连接的若干微基站，所述微基站以垂直分层方式部署于楼栋中，且每栋楼的相邻所述微基站之间通过无线通信协议连接；所述网管模块包括：

火情感知和应急控制模块，与若干所述微基站均相连接，用于获知火灾发生和灾情的楼栋位置信息，并启动应急备份实施操作；

备份方案模块，与所述火情感知和应急控制模块相连接，用于作为规划微基站和备份微基站预案的选择集合，并存放于所述网管模块中，使得所述火情感知和应急控制模块获知备份方案；

备份实施模块，与所述火情感知和应急控制模块相连接，用于启动规划微基站和备份微基站站点，以替代覆盖相邻楼栋中已损坏的微基站。

进一步地，其还包括与所述火情感知和应急控制模块相连接的异系统火灾报警信息系统，以便于及时获知火灾发生，若干所述微基站均连接有火情传感器；

进一步地，所述备份方案模块包括规划预案、自适应测量选择_网管部分，所述规划预案作为预先规划且经过排序的备份微基站预案选择集合；所述自适应测量选择_网管部分作为在所述规划预案中的备份微基站无法正常启动时，且在所述规划预案的选择集合之外，需要实时自适应测量和计算的规划微基站选择集合；

进一步地，每个所述微基站中均包括自适应测量上报_微基站部分，所述微基站中的所述自适应测量上报_微基站部分均连接于所述自适应测量选择_网管部分；

进一步地，所述备份实施模块分为备份实施模块_微基站部分、备份实施模块_网管部分，每个所述微基站中均存储有所述备份实施模块_微基站部分，所述备份实施模块_网管部分存储于所述网管模块中，所述微基站中的所述备份实施模块_微基站部分均连接于所述备份实施模块_网管部分；

进一步地，所述火情感知和应急控制模块获知的信息包括且不限于火灾发生信息、楼栋相邻信息、微基站分布位置信息、微基站分布高度信息、微基站工作状态的受损信息；

一种对火灾楼宇的微基站故障的应急保障方法，其特征在于：其包括以下步骤：

S1、对每栋楼中的每个微基站，选择确定至少一个相邻楼栋中的至少一个微基站，并将选择的所述微基站进行预先排序，作为规划预案的备份微基站预案选择集合；同时在所述规划预案之外，扩大距离范围，增加备选微基站作为需要实时自适应测量和计算的规划微基站选择集合；

S2、当所述火情感知和应急控制模块获知火灾发生，确定因灾受损的微基站和灾情位置，即每个所述微基站部署在哪个楼栋哪个楼层的哪个位置，并获取得到微基站的工作状态的受损信息后，启动应急保障措施，即先按照规划预案相应地在备份微基站预案选择集合中作选择，从而选定安全的相邻楼栋中的合适微基站，并作为受损微基站的备份设备开始启用；

S3、若在规划预案的备份微基站预案选择集合中无法选择，则立即实时自适应地在规划微基站选择集合中作选择，从而选定安全的相邻楼栋中的合适微基站，并作为受损微基站的备份设备开始启用。

本发明的有益效果是，其不需要额外增加备份设备的部署，针对火灾事故场景，可实时有效地启动相邻的安全楼栋的微基站作为备份站点，按照事先规划的预案或者实时自适应的方式，对发生火灾灾情的楼栋内受损微基站负责的区域提供替代的覆盖能力，从而保障应急救援需要的无线通信能力，提高应急救援指挥能力，更大程度地保障生命安全，且成本低，可普遍使用，具有明显的优势。

附图说明

图1是本发明中的结构框图；

图2是本发明实施例一中规划预案的备份集合示意图；

图3是本发明实施例二中的设计原理图；

具体实施方式

如图1所示，一种对火灾楼宇的微基站故障的应急保障系统，包括网管模块及与所述网管模块连接的若干微基站，所述微基站以垂直分层方式部署于楼栋中，且每栋楼的相邻所述微基站之间通过无线通信协议连接；所述网管模块包括：

火情感知和应急控制模块，与若干所述微基站均相连接，用于获知火灾发生和灾情的楼栋位置信息，并启动应急备份实施操作，即在接收到火警消息后，火情感知和应急控制模块就可启动微基站的备份选择和启用；所述火情感知和应急控制模块获知的信息包括且不限于火灾发生信息、楼栋相邻信息、微基站分布位置信息、微基站分布高度信息、微基站工作状态的受损信息；

备份方案模块，与所述火情感知和应急控制模块相连接，用于作为规划微基站和备份微基站预案的选择集合，并存放于所述网管模块中，使得所述火情感知和应急控制模块获知备份方案；

备份实施模块，与所述火情感知和应急控制模块相连接，用于启动规划微基站和备份微基站站点，以替代覆盖相邻楼栋中已损坏的微基站。

其还包括与所述火情感知和应急控制模块相连接的异系统火灾报警信息系统(如消防部门的火警信息系统)，以便于及时获知火灾发生，若干所述微基站均连接有火情传感器。

所述备份方案模块包括规划预案、自适应测量选择_网管部分，所述规划预案作为预先规划且经过排序的备份微基站预案选择集合；所述自适应测量选择_网管部分作为在所述规划预案中的备份微基站无法正常启动时，且在所述规划预案的选择集合之外，需要实时自适应测量和计算的规划微基站选择集合；每个所述微基站中均包括自适应测量上报_微基站部分，所述微基站中的所述自适应测量上报_微基站部分均连接于所述自适应测量选择_网管部分，以实现自适应规划方式。

所述备份实施模块分为备份实施模块_微基站部分、备份实施模块_网管部分，每个所述微基站中均存储有所述备份实施模块_微基站部分，所述备份实施模块_网管部分存储于所述网管模块中，所述微基站中的所述备份实施模块_微基站部分均连接于所述备份实施模块_网管部分。

一种对火灾楼宇的微基站故障的应急保障方法，其包括以下步骤：

S1、对每栋楼中的每个微基站，根据楼栋间距，楼栋相邻关系，微基站分布位置及高度等信息，选择确定至少一个相邻楼栋中的至少一个微基站，并将选择的所述微基站进行预先排序，作为规划预案的备份微基站预案选择集合；同时在所述规划预案之外，扩大距离范围，将周边相邻微基站中，根据实时的无线链路的性能测量等信息，临时地选择一些链路性能相对较好的周边微基站作为需要实时自适应测量和计算的规划微基站选择集合；同时对受损微基站位置附近暂时正常工作但因火势蔓延受损概率较大的微基站，也选定备份设备，进入准备启用的状态；

由于自适应选择的微基站是有一定范围的，所以也会构成一个有限的集合，只是比规划预案的集合相对于灾发楼栋更远一些，并且因为更远一些，所以性能更差且不稳定，需要临时测量和计算链路性能并比较挑选，因此，自适应选择的微基站不适合提前都放在规划预案中去排序；

S2、由于微基站跟现有的火情传感器的连接，或者火情感知和应急控制模块跟上层的异系统火灾报警信息系统的通信，可及时获知火灾的发生，则当所述火情感知和应急控制模块获知火灾发生，确定因灾受损的微基站和灾情位置，即每个所述微基站部署在哪个楼栋哪个楼层的哪个位置，并获取得到微基站的工作状态的受损信息后，启动应急保障措施，即先按照规划预案相应地在备份微基站预案选择集合中作选择，从而选定安全的相邻楼栋中的合适微基站，并作为受损微基站的备份设备开始启用；

S3、若在规划预案的备份微基站预案选择集合中无法选择，如同样受到火损或其它原因)不能正常启用或性能太差时，则立即实时自适应地在规划微基站选择集合中作选择，从而选定安全的相邻楼栋中的合适微基站，并作为受损微基站的备份设备开始启用。

综上，在启动备份微基站站点，替代覆盖相邻楼栋中损坏的微基站，根据测量信息,灾情的动态位置信息和预估的蔓延趋势位置等信息，对信号质量，信号覆盖区域和保障可靠性进行综合考虑，即还可以切换更换备份微基站，通过限制波束方向，增大发射功率等方式，保障备份覆盖的性能和覆盖区域的及时调整；而在紧急重大的灾情面前，可以采用牺牲安全楼栋的通信性能的策略，全力保障灾情楼栋的通信能力。

为更清楚说明，给出两种实施例以作说明：

实施例一

如图2所示，给出三栋楼，记为楼栋A、楼栋B、楼栋C；每座楼栋上装有1个微基站，分别记为微基站A-1、微基站B-1、微基站C-1；

按照预先的规划预案，当楼栋B中的微基站B-1因火灾受损时，微基站A-1和C-1构成备份微基站预案选择集合，且按预案得到的排序，A-1序号为1，优先选用，即在选择时，火情感知和应急控制模块会优先启用微基站A-1作为受损微基站B-1的备份设备。

实施例二

如图3所示，同样给出三栋楼，记为楼栋A、楼栋B、楼栋C；每座楼栋上均装有3个微基站，分别是：楼栋A中以垂直分层方式部署有微基站A-1、微基站A-2、微基站A-3，楼栋B中以垂直分层方式部署有微基站B-1、微基站B-2、微基站B-3，楼栋C中以垂直分层方式部署有微基站C-1、微基站C-2、微基站C-3，微基站A-1、微基站A-2、微基站A-3、微基站B-1、微基站B-2、微基站B-3、微基站C-1、微基站C-2、微基站C-3均连接于网管模块，且微基站A-1、微基站A-2、微基站A-3相邻之间通过无线通信协议连接，微基站B-1、微基站B-2、微基站B-3相邻之间通过无线通信协议连接，微基站C-1、微基站C-2、微基站C-3相邻之间通过无线通信协议连接。

图3中的椭圆虚线，表示微基站的覆盖范围，假设微基站B-1区域有火情而被损坏，如启动微基站A-1作为微基站B-1的备份基站后，从微基站A-1发出的信号可以覆盖微基站B-1负责的楼层区域，另外一侧路上，从微基站C-1发出的信号也可以覆盖微基站B-1负责的楼层区域。

本发明中的解决方案可以自动地，实时地和有效地启用相邻的安全楼栋的微基站组作为备份站点，按照事先规划的预案或者实时自适应的方式，对发生火灾灾情的楼栋内受损微基站负责的区域提供替代的覆盖能力，从而保障应急救援需要的无线通信能力。

本发明针对5g时代高层楼宇将会普遍存在垂直分层部署的微基站的新的技术特征，从而产生的微基站遇灾受损应急的新问题，提出了新的技术解决方案，相对于现有的简单的邻区互备份的一些方案，针对的场景和具体的方案设计都存在新的特征；同时不需要特殊设计制造的增强保护的基站设备，不需要额外增加备份设备的部署，针对火灾这种低概率但高损害的事故场景，不会明显增加成本，另外相对于救援部门临时架设的基站，本发明在应急的实时性，以及通信性能的保障上，具有明显的优势。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种对火灾楼宇的微基站故障的应急保障系统，其特征在于：包括网管模块及与所述网管模块连接的若干微基站，所述微基站以垂直分层方式部署于楼栋中，且每栋楼的相邻所述微基站之间通过无线通信协议连接；所述网管模块包括：

火情感知和应急控制模块，与若干所述微基站均相连接，用于获知火灾发生和灾情的楼栋位置信息，并启动应急备份实施操作；

备份方案模块，与所述火情感知和应急控制模块相连接，用于作为规划微基站和备份微基站预案的选择集合，并存放于所述网管模块中，使得所述火情感知和应急控制模块获知备份方案；

备份实施模块，与所述火情感知和应急控制模块相连接，用于启动规划微基站和备份微基站站点，以替代覆盖相邻楼栋中已损坏的微基站。

2.根据权利要求1所述的一种对火灾楼宇的微基站故障的应急保障系统，其特征在于：其还包括与所述火情感知和应急控制模块相连接的异系统火灾报警信息系统，以便于及时获知火灾发生，若干所述微基站均连接有火情传感器。

3.根据权利要求1所述的一种对火灾楼宇的微基站故障的应急保障系统，其特征在于：所述备份方案模块包括规划预案、自适应测量选择_网管部分，所述规划预案作为预先规划且经过排序的备份微基站预案选择集合；所述自适应测量选择_网管部分作为在所述规划预案中的备份微基站无法正常启动时，且在所述规划预案的选择集合之外，需要实时自适应测量和计算的规划微基站选择集合。

4.根据权利要求3所述的一种对火灾楼宇的微基站故障的应急保障系统，其特征在于：每个所述微基站中均包括自适应测量上报_微基站部分，所述微基站中的所述自适应测量上报_微基站部分均连接于所述自适应测量选择_网管部分。

5.根据权利要求1所述的一种对火灾楼宇的微基站故障的应急保障系统，其特征在于：所述备份实施模块分为备份实施模块_微基站部分、备份实施模块_网管部分，每个所述微基站中均存储有所述备份实施模块_微基站部分，所述备份实施模块_网管部分存储于所述网管模块中，所述微基站中的所述备份实施模块_微基站部分均连接于所述备份实施模块_网管部分。

6.根据权利要求1所述的一种对火灾楼宇的微基站故障的应急保障系统，其特征在于：所述火情感知和应急控制模块获知的信息包括且不限于火灾发生信息、楼栋相邻信息、微基站分布位置信息、微基站分布高度信息、微基站工作状态的受损信息。

7.一种对火灾楼宇的微基站故障的应急保障方法，其特征在于：应用于如权利要求1～6任一所述的一种对火灾楼宇的微基站故障的应急保障系统，其包括以下步骤：

S1、对每栋楼中的每个微基站，选择确定至少一个相邻楼栋中的至少一个微基站，并将选择的所述微基站进行预先排序，作为规划预案的备份微基站预案选择集合；同时在所述规划预案之外，扩大距离范围，增加备选微基站作为需要实时自适应测量和计算的规划微基站选择集合；

S2、当所述火情感知和应急控制模块获知火灾发生，确定因灾受损的微基站和灾情位置，即每个所述微基站部署在哪个楼栋哪个楼层的哪个位置，并获取得到微基站的工作状态的受损信息后，启动应急保障措施，即先按照规划预案相应地在备份微基站预案选择集合中作选择，从而选定安全的相邻楼栋中的合适微基站，并作为受损微基站的备份设备开始启用；

S3、若在规划预案的备份微基站预案选择集合中无法选择，则立即实时自适应地在规划微基站选择集合中作选择，从而选定安全的相邻楼栋中的合适微基站，并作为受损微基站的备份设备开始启用。

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