基于ZigBee技术的灭火救援现场数据采集系统研究-论文.pdf

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1、2015年4月武警学院学报Apr．2015第31卷第4期JOURNALOFCHINESEPEOPLE’SARMEDPOLICEFORCEACADEMYVo1．31No．4基于ZigBee技术的灭火救援现场数据采集系统研究裴建国，张颖花，张翔(1．武警学院消防指挥系，河北廊坊065000；2．天津消防总队，天津300000)摘要：灭火救援现场的数字化问题是消防发展的新方向，提出以ZigBee技术为基础，针对灭火救援现场战斗的特点，采取簇树形混合组网，建设面向灭火救援现场环境与各实体对象的数据采集系统，实现对灭火救援现场中人员、器材装备和环境信

2、息的感知、连接和信息交换，使指挥员能够快速、清晰、全面、客观地掌控灭火救援战斗现场情况，为消防部队的快速反应、协同作战、指挥决策提供信息支撑。关键词：ZigBee技术；灭火救援；数据采集系统；通信指挥中图分类号：TN925；D631．6文献标志码：A文章编号：1008—2077(2015)04—0037—04活的组网方式。ZigBee致力于提供一种廉价的固0引言定、便携或者移动设备使用的极低复杂度、成本和功在灭火救援战斗过程中，现场信息的获取主要耗的低速率无线通信技术。该无线通信技术具有如是通过视、听等手段直接接触外界所得到的感性认下特点：

3、识及少量通过仪器获取的数据，在一般的灭火救援1．1数据传输速率低战斗中，指挥员通过自身的丰富经验及理论知识往只有10—250kb·s一，专注于低传输速率应往能做出正确的决策，但在一场复杂的灾害事故处用。无线传感器网络不传输语音、视频之类的大量置中，这些片面的、浅层的认识往往不能代表整个灾数据，仅传输一些简单数据。害事故的发展变化。辩证法认为，若要认识事物的1．2功耗低本质，就必须从感性认识上升到理性认识。数据采由于ZigBee的传输速率低，发射功率仅为1集系统的作用正是如此，为指挥员提供多层次的数mW，而且采用了休眠模式，功耗低，因此Zig

4、Bee设据信息，对灭火救援现场实现量化。备非常省电。据估算，ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间。1ZigBee技术概述1．3时延短ZigBee技术是一种具有统一技术标准的短距离通信时延和休眠到唤醒的时延非常短，进行设无线通信技术，其物理层和数据链路层协议为IEEE备搜索时延约为30ms，设备接人信道的时延为15802．15．4协议标准，网络层和安全层由ZigBee联盟Ills。因此ZigBee技术更适合于那些对时延要求较制定，应用层的开发应用根据用户的应用需求，对其高的场合。进行开发利用，因此该技术能够

5、为用户提供机动、灵1．4数据传输可靠收稿日期：2015—02—26基金项目：河北省科技厅项目“基于物联网技术的灭火救援指挥平台研究”(13275603)作者简介：裴建国(1966一)男，河北文安人，教授；张颖花(1977一)，女，河北大城人，讲师；张翔(1987一)男，天津人。·37·《武警学院学报)2o15年第4期(总第228期)·灭火救援技术·采取了碰撞避免策略，同时为需要固定带宽的动对象进行监控必然要考虑其移动性。在首次网络通信业务预留了专用时隙，避开了发送数据的竞争部署之后，安置在作战人员身上的节点会随着该人和冲突。MAC层采用了完

6、全确认的数据传输模式，员的移动而不断改变位置，从而导致无线网络拓扑每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息，结构的变化。因此，设计网络结构时要考虑静态的保证了节点间传输信息的高可靠性。网络结构及移动的节点带来的网络拓扑变化。1．5网络容量大3现场数据采集系统体系结构ZigBee的低速率、低功耗和短距离传输的特点使它非常适宜支持简单器件。ZigBee定义了两种器．在灭火救援战斗现场，所有的节点都需要与协件：全功能器件(FFD)和简化功能器件(RFD)。网调器建立通信连接，它们既承担着采集、传输传感数络协调器(Coordinator)是一种全

7、功能器件。如果通据，也负责传送各种控制指令等任务。ZigBee的网过网络协调器组建无线传感器网络，整个网络最多络结构根据节点的连接方式大体可分为三种：星状可以支持超过65000个ZigBee网络节点，再加上各网络、树状网络和网状网络。采取单一的节点连接个网络协调器可互相连接，整个ZigBee网络节点的方式显然很难满足灭火救援现场的需求，因此，本文数目将十分可观。构建了一个双层次的分级网络结构，形状为簇树形1．6自动动态组网和自主路由结构。无线传感器网络是动态变化的，无论是节点的如图1所示，整个网络拓扑结构包含网络上层能量耗尽，或者节点被损坏

8、，都能使节点退出网络，和网络下层两个子层：网络上层采用网状网结构，由而且可以在需要的时候向已有的网络加入新的传感网络协调器和簇头节点组成，可以缩短数据传递路器节点。径并适应大面积