[發明專利]基于他組織與自組織混合的消防應急救援通信網絡及其構建方法和應用

在審

• 申請號: 202011304755.2
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112533302A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 張磊;楊樹峰;范玉峰
• 申請（專利權）人: 應急管理部沈陽消防研究所
• 主分類號: H04W84/18
• 分類號: H04W84/18;H04W4/90;H04W16/18;H04W40/24
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 王洋

基于他組織與自組織混合的消防應急救援通信網絡及其構建方法和應用，包括他組織中繼設備和自組織中繼設備；主干鏈路為寬帶恒定鏈路，相鄰的他組織中繼設備與他組織中繼設備之間連接，組成主干鏈路；分支鏈路由自組織中繼設備構成，多個相互連接的自組織中繼設備組成一個分支鏈路；每個分支鏈路中的一個自組織中繼設備與一個他組織中繼設備連接。本發明通過上述技術方案能夠在不降低網絡建設靈活性的基礎上實現了他組織網絡的部署建設，同時也實現了自組織與他組織網絡的融合。

技術領域

本發明創造屬于消防應急救援領域，特別適用于消防隊伍應急救援現場為城市高層建筑、超高層建筑、地下超大空間及城市綜合體建筑等的應急救援場所，能夠為消防隊伍提供應急通信保障網絡，具體涉及一種基于他組織與自組織混合的消防應急救援通信網絡構建方法。

背景技術

隨著社會的發展，我國城市中的高層建筑、超高層建筑、城市綜合體、地下超大空間場所等建筑呈現出井噴式增長的態勢，大體量的建筑物給消防隊伍滅火救援帶來了巨大的滅火救援壓力。在消防救援時，造成消防員傷亡的直接原因，建筑物坍塌在所有導致傷亡原因中占比較高。針對這種狀況，長期以來如何保障消防員在滅火救援作戰中的生命安全一直是消防救援領域重點的研究課題。

消防員的生命安全保障作為一個綜合性的研究課題，涉及到個人防護裝備、滅火救援專業訓練、風險評估等等多個學科領域，而作為其中一項重要的支撐技術----救援現場應急通信技術，在救援過程中具有非常重要的作用。其一，如果建筑物內外部應急通信網絡能夠保證通暢，那么消防員在救援過程中就能夠與外部指揮員、內部參戰人員取得聯系，一旦自身遇險或者其他人員遇險可以請求內外部增援；其二，還可以通過現場應急通信網絡向外部傳輸內部現場的情況，包含：人員的位置、生命體征監測數據、內部環境的溫度、火災產生的氣體情況等等多種信息，對于外部指揮員來講這些信息作為下一步救援行動的重要決策依據，依據這些動態數據進行建模，可以評估建筑物的燃燒狀態，一旦判斷建筑物具有坍塌的風險，可以通過應急通信網絡及時發布疏散命令，杜絕人員傷亡事故的發生。

建筑物類消防滅火救援現場的應急通信保障問題中，對于一些超高層、地下超大空間及城市綜合體等建筑場所的急通信保障仍稍顯不足，難以滿足此類建筑的全方位應急通信保障需求。建筑物類消防滅火救援現場的通信保障特點在于“應急”特性，傳統固定部署的通信設施難以滿足其“應急”的特性，此類場所發生災害事故時，為了避免發生次生災害常常需要在第一時間斷開市電，這就導致了在建筑物內部的公眾移動通信網室內天饋系統的失效。建筑物類消防滅火救援現場應急通信保障的另一個難點在于，建筑物內空間結構復雜，無線射頻信號在內部空間傳播過程中會發生反射、折射、吸收、衰減等現象，這對于室內空間無線信號覆蓋影響較大，室內天饋系統部署過程中可以通過室內無線信號覆蓋路測軟件進行規劃部署，但是對于消防隊伍臨時部署來說難度較大。建筑物類消防滅火救援現場應急通信保障的突出特點在于，現場應急通信保障網絡的建設或者部署不是一蹴而就的，網絡的規模是隨著滅火救援任務的推進逐漸進行動態調整，因此這對于網絡的構建部署靈活性和便利性就提出了更高的要求。

在室內無線信號覆蓋技術設備方面，Mesh無線中繼設備是消防隊伍在建筑物滅火救援場所應用常用組網設備之一，通過一個個Mesh無線中繼將應急網絡從外到內進行橫向引入，然后再縱向實現不同樓層的信號覆蓋，最終構建一個橫縱貫通的立體應急救援網絡。衡量一個無線網絡傳輸效能的關鍵指標是傳輸帶寬和傳輸時延，但是單頻段Mesh組網的基本原理是每增加一跳(hop)傳輸帶寬損失一半，傳輸時延增加一倍，因此單頻段Mesh組網的關鍵在于如何在滿足應用的基礎上控制網絡的“跳”數，利用最少的“跳”實現最優的網絡傳輸、覆蓋效果。

發明內容

發明創造提供一種基于他組織與自組織混合的消防應急救援通信網絡構建方法，應用他組織理論方法建立應急救援通信網絡主干鏈路，主干鏈路帶寬恒定，避免由于點與點之間數據傳輸的帶寬損耗；應用自組織理論方法建立應急救援通信網絡分支鏈路，分支鏈路帶寬隨“跳”的增加自動調節，拓展應急救援通信網絡覆蓋范圍。

為了實現上述目的，本發明創造采用了如下技術方案：