基于泛在网络的建筑火灾智能救助系统及方法

1.一种基于泛在网络的建筑火灾智能救助系统，该系统包括以下几个部分，布设于建筑物房间内和走廊过道的火灾监测网、可携带用于获取火场实时信息的手持终端、用于对火灾监测网所覆盖的整体环境监控的监控中心计算机、在火灾发生时供火场外的消防指挥中心使用的消防指挥终端；所述火灾监测网由多个汇聚子网组成并通过汇聚子网的无线汇聚节点、3G网络与监控中心计算机连接，所述汇聚子网是由无线传感器节点即火灾监测节点组成主链式拓扑结构的无线传感器网络，所述的手持终端包括供火场内受困人员使用的查询手持终端和救援人员使用的救援手持终端，手持终端通过其内部的RFID读卡器、RFID读取链路读取其附近火灾监测节点的RFID数据标签数据，通过3G网络与监控中心计算机进行数据交互；所述火灾监测节点包括具有采集数据、上传数据功能的监测终端节点和具有采集数据、上传数据和转发数据功能的监测中转节点，监测中转节点和监测终端节点分别布置于建筑物的走廊和房间内，走廊拐角处单独设置一个监测中转节点，走廊内监测中转节点与本地RFID标签地址一一对应且唯一；每个房间内均匀布置2至3个监测终端节点，每房间内监测终端节点RFID标签地址一致且与其他房间和走廊的火灾监测节点地址不同；每个楼层平面的火灾监测节点和一个无线汇聚节点通过自组织的方式构成一个汇聚子网，其中监测中转节点逐个串联组成一条或多条网络路由的主链路，然后由分布在各个房间内的监测终端节点一跳选择距离其最近的主链路节点作为其路由转发节点， 通过网络初始化/重建阶段、数据传输阶段实现主链式路由，汇聚节点布置于监测区域的中心位置，以使各条路由主链上的节点数目均衡；其特征在于：
其 中， 相 邻 两 个 监 测 中 转 节 点 的 布 置 距 离 满 足
，当且仅当 ，其中 为
RFID读取范围的最小值， 为RFID读取范围的最大值， 为走廊宽度；
所述监控中心计算机用于初始化和重组无线监测网络、收集和分析汇聚节点上传的网络监测数据、诊断网络健壮性、实时监测火警状态、定位手持终端、生成逃生和救援地图、执行远程查询和调度；在执行定位手持终端功能时，监控中心计算机通过3G网络接收特定手持终端读取的RFID标签地址数据，并将该地址数据与本地数据库中维护的RFID标签位置字典对照后，查出标签的实际位置，监控中心计算机根据救援手持终端的位置、受困者所持终端位置和实时火势信息生成逃生或救援路线图，通过3G网络向特定救援手持终端发送地图，调度消防员实施救助；
所述查询手持终端根据建筑物内人员分布情况布置于建筑物的房间内，以方便火灾发生时受困人员的拿取；所述救援手持终端是在火灾发生时由进入火场的消防队员携带；所述查询手持终端和救援手持终端包括嵌入式处理器单元，与嵌入式处理器单元连接的屏幕显示模块、3G模块Ⅱ、RFID读卡器模块和功能按键；所述功能按键包括“开机”键、“辅助逃生”键、“等待救援”键和“辅助救援”键；救援手持终端具有自动辅助救援方式、主动命令救援方式和紧急求救功能，优先级由高到低依次为紧急求救功能、主动命令救援方式、自动辅助救援方式；当进入火场的消防员按下“辅助救援”按键，手持终端内的RFID读卡器开始读取其临近监测节点的RFID标签地址，把读取的RFID信息和本地地址信息打包后通过3G网络发送给监控中心计算机，系统默认救援方式为自动辅助救援方式，监控中心计算机接收到手持终端位置数据后，根据火场地形、等待救援者和消防员的位置信息自动计算生成距离消防员最近的、可到达的等待救援者的路径图，并通过3G网络发送给消防员的救援手持终端，显示在手持终端的屏幕上；当采用主动命令救援方式时，由火场外的指挥中心通过远程连接选中救援人员和受困者位置，通过消防指挥终端发送给监控中心计算机，监控中心计算机通过3G网络向被选中救援手持终端发出中断命令请求消息，收到该消息的手持终端将停止自动辅助救援工作进程，读取其通信范围内的监测节点的RFID标签地址数据，发回监控中心计算机，监控中心计算机根据火场地形、受困者和消防员的位置生成可到达的救援路径图，并通过3G网络发送给救援手持终端，显示在该终端的屏幕上；当监控中心计算机监测到已向手持终端发送了的“最佳路径”被火势阻断时，监控中心计算机将通过3G网络向相应手持终端发送位置查询请求消息，收到该消息的手持终端读取其通信范围内的监测节点的RFID地址信息，发回监控中心计算机，等待重新被定位，更新路径图；
当监测终端节点出现失效节点或新加入节点时，只需在距其最近的监测中转节点维护的邻节点表中删除或者添加相应节点信息，然后把更新的数据沿主链上传给汇聚节点；
其中，当汇聚子网的主链中出现失效节点时，如果监测中转节点在三个苏醒周期内均未收到来自链上一跳中转邻节点上传的监测消息时，则认为该节点已失效，脱离主链，此时开始重建主链，并邀请失效节点的终端成员节点加入网络。
2. 根据权利要求1所述的基于泛在网络的建筑火灾智能救助系统，其特征在于：所述无线汇聚节点包括ATMEL LINK-23X处理器Ⅱ，负责收发无线传感器网络中的所有数据的通信天线Ⅱ，负责将ATMEL LINK-23X处理器Ⅱ接收到的数据转换成符合3G通信格式的数据、同时负责将监控中心计算机传来的3G通信格式的数据转换成无线传感网可识别数据的TMS470M处理器，负责与监控中心计算机通信的3G模块Ⅰ，用来显示当前无线汇聚节点工作是否正常、当无线汇聚节点故障时发出光线警示的运行指示模块Ⅱ，连接至ATMEL LINK-23X处理器Ⅱ的复位端并当需要时重新启动无线汇聚节点的复位按键Ⅲ。

基于泛在网络的建筑火灾智能救助系统及方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种高层建筑或复杂地形环境下的火灾智能救助方法及系统，尤其是\n涉及一种基于泛在网络的建筑火灾智能救助系统及方法。 \n背景技术\n[0002] 在众多灾害中，火灾以成为我国常发性、破坏性和影响力最强的灾害之一。在我国\n火灾统计中，建筑火灾占 80％以上。随着经济和城市建设的快速发展，高层建筑成为城市\n现代化的标志之一，随之而来的是火灾隐患也大大增加，高层建筑火灾也是层出不穷，高层\n建筑火灾发生的数量及其造成的损失都呈逐年上升趋势。高层建筑火灾发生后，由于人口\n密集、疏散救援困难、火势发展块，扑救困难等特点，一旦失火往往造成大量人员伤亡和巨\n额财产损失。据公安部统计，我国2009年全国共发生火灾12.7万起，死亡1076人，受伤580\n人，直接财产损失13.2亿元（不含央视新址园区火灾损失）。2010年8月9日，重庆市渝中\n区一座29层的居民楼发生火灾，虽无人员伤亡，但住户财产损失惨重；2010年9月9日，吉\n林省长春市一座在建楼盘的两栋32层高楼发生火灾，造成42人受伤，经济损失约600万元\n人民币；2010年11月5日，吉林省吉林市船营区商业大厦发生重大火灾，造成19人死亡、24\n人受伤；同年，11月15日，上海市静安区一高层居民住宅楼发生特大火灾，造成53人死亡、\n70人受伤，房产损失接近5亿元人民币。一把把熊熊大火，一次又一次惨痛的教训，将高层\n建筑的火灾应急救助问题再度引入公众视野。\n[0003] 高层建筑失火后，建筑楼道、管道多，火势蔓延快；而其楼梯多、楼层多、使用电梯\n的特殊建筑结构，可能形成“烟囱效应”，造成火势和烟雾的垂直蔓延。同时，高层建筑因为\n地形复杂、人员集中、疏散设施少，需要疏散的时间长，导致人员疏散充满了艰巨性和危险\n性。\n[0004] 传统的高层建筑火灾检测方式是在人员密集的建筑中通过统一布线安装监控节\n点，利用单个传感器对起火点监测，并采用标准导线或其它有线传输介质连接密集布置的\n传感器。应对复杂环境下的高层建筑火灾检测，这样的火灾检测方式具有局限性。首先，\n传统方式只能检测火灾最初发生大致位置，发出警报声，随着火势的蔓延，火场受困人员和\n火势信息都无法实时获得，而火灾发生时的受困人员位置和火势信息恰恰是消防人员制定\n有效救援方案的重要的参考依据；其次，传统方式只能通过报警声通知建筑内部人员发生\n火警，由于实际虚警和漏警情况的存在，往往不能引起楼内人员的高度重视，并且，楼内受\n困人员无法确知具体着火点和有效逃生路径，由于逃生路径选择不当，而造成人员伤亡；最\n后，由于火灾发生时，高层建筑火场地形复杂，能见度很差，火灾救护人员单凭进入火场前\n掌握的火场信息是无法准确高效的实施救助的，甚至使自身处于极度危险之中，造成次生\n伤亡。\n[0005] 泛在网络是包含电信网、互联网以及融合各种业务的下一代网络，它利用网络技\n术，实现人与人、人与物、物与物之间按需进行信息获取、传递、存储、认知、决策、使用。3G技术、无线传感器网络技术（WSN）和射频标签技术（RFID）作为泛在网的关键技术，正逐步融\n入人们的日常生活之中。WSN和RFID技术具有短距离、高速率、成本低、网络搭建方便等优\n势，以往的火灾救助系统有同时应用这两种技术的先例，但这两种技术的通信距离和服务\n质量有限，在需要远距离通信的复杂建筑环境下，采用WSN和RFID技术的火灾救助方案无\n法有效工作甚至使系统瘫痪。\n发明内容\n[0006] 本发明要解决的技术问题是提供一种基于RFID、3G和WSN无线传感器网络技术的\n基于泛在网络的建筑火灾智能救助系统及方法， 3G网络以其远距离、高质量的通信效果、\n完备的基础设施遍布人们生活的各个角落，恰好可以满足解决系统中、远距离通信的需要；\n本发明结合三种技术的工作特征，利用建筑物内部的3G网络和RFID、WSN技术搭建火灾智\n能救助系统，系统安装方便、实时性强、能有效辅助火灾受困人员逃生和火灾救援人员制定\n救助方案，在火灾紧急情况下，对受困人员和救援人员提供智能引导，可以实现最有效的生\n命财产的救助。\n[0007] 本发明采用的技术方案是： \n[0008] 一种基于泛在网络的建筑火灾智能救助系统，其特殊之处在于：该系统包括以下\n几个部分，布设于建筑物房间内和走廊过道的火灾监测网、可携带用于获取火场实时信息\n的手持终端、用于对火灾监测网所覆盖的整体环境监控的监控中心计算机、在火灾发生时\n供火场外的消防指挥中心使用的消防指挥终端；所述火灾监测网由多个汇聚子网组成并通\n过汇聚子网的无线汇聚节点、3G网络与监控中心计算机连接，所述汇聚子网是由无线传感\n器节点即火灾监测节点组成主链式拓扑结构的无线传感器网络，所述的手持终端包括供火\n场内受困人员使用的查询手持终端和救援人员使用的救援手持终端，手持终端通过其内部\n的RFID读卡器、RFID读取链路读取其附近火灾监测节点的RFID数据标签数据，通过3G网\n络与监控中心计算机进行数据交互。\n[0009] 上述基于泛在网络的建筑火灾智能救助系统，所述火灾监测节点包括具有采集数\n据、上传数据功能的监测终端节点和具有采集数据、上传数据和转发数据功能的监测中转\n节点，监测中转节点和监测终端节点分别布置于建筑物的走廊和房间内，走廊拐角处单独\n设置一个监测中转节点，走廊内监测中转节点与本地RFID标签地址一一对应且唯一；每个\n房间内均匀布置2至3个监测终端节点，每房间内监测终端节点RFID标签地址一致且与其\n他房间和走廊的火灾监测节点地址不同；\n[0010] 每个楼层平面的火灾监测节点和一个无线汇聚节点通过自组织的方式构成一个\n汇聚子网，其中监测中转节点逐个串联组成一条或多条网络路由的主链路，然后由分布在\n各个房间内的监测终端节点一跳选择距离其最近的主链路节点作为其路由转发节点， 通\n过网络初始化/重建阶段、数据传输阶段实现主链式路由，汇聚节点布置于监测区域的中\n心位置，以使各条路由主链上的节点数目均衡；\n[0011] 所述查询手持终端根据建筑物内人员分布情况布置于建筑物的房间内，以方便火\n灾发生时受困人员的拿取；所述救援手持终端是在火灾发生时由进入火场的消防队员携\n带。\n[0012] 上述基于泛在网络的建筑火灾智能救助系统，所述查询手持终端和救援手持终端\n包括嵌入式处理器单元，与嵌入式处理器单元连接的屏幕显示模块、3G模块Ⅱ、RFID读卡\n器模块和功能按键；所述功能按键包括“开机”键、“辅助逃生”键、“等待救援”键和“辅助救援”键。\n[0013] 上述基于泛在网络的建筑火灾智能救助系统，所述无线汇聚节点包括ATMEL \nLINK-23X处理器Ⅱ，负责收发无线传感器网络中的所有数据的通信天线Ⅱ，负责将ATMEL \nLINK-23X处理器Ⅱ接收到的数据转换成符合3G通信格式的数据、同时负责将监控中心计\n算机传来的3G通信格式的数据转换成无线传感网可识别数据的TMS470M处理器，负责与监\n控中心计算机通信的3G模块Ⅰ，用来显示当前无线汇聚节点工作是否正常、当无线汇聚节\n点故障时发出光线警示的运行指示模块Ⅱ，连接至处理器Ⅱ的复位端并当需要时重新启动\n无线汇聚节点的复位按键Ⅲ。\n[0014] 一种基于泛在网络的建筑火灾智能救助方法，其特殊之处在于：\n[0015] （1）、采用布设于建筑物房间内和走廊过道的火灾监测网、可携带用于获取火场实\n时信息的手持终端、用于对火灾监测网所覆盖的整体环境监控的监控中心计算机、在火灾\n发生时供火场外的消防指挥中心使用的消防指挥终端；所述火灾监测网由多个汇聚子网组\n成并通过汇聚子网的无线汇聚节点、3G网络与监控中心计算机连接，所述汇聚子网是由无\n线传感器节点即火灾监测节点组成主链式拓扑结构的无线传感器网络，所述的手持终端包\n括供火场内受困人员使用的查询手持终端和救援人员使用的救援手持终端，手持终端通过\n其内部的RFID读卡器、RFID读取链路读取其附近火灾监测节点的RFID数据标签数据，通\n过3G网络与监控中心计算机进行数据交互；\n[0016] （2）、 火灾发生时，在检测到符合火灾标准的数据后，火灾监测节点通过无线传感\n器网络和3G网络向监控中心计算机发出中断启动报警程序，报告每个监测点的火势信息； \n[0017] （3）、将查询手持终端置于开机状态，查询手持终端通过3G网络向监控中心计算\n机发送手持终端ID数据，提出注册申请，并将读取的RFID标签地址数据通过3G网络发送\n给监控中心计算机，监控中心计算机根据该查询手持终端提供的RFID标签地址数据和火\n灾监测网提供的火势信息向该手持终端通过3G网络发送逃生地图或最佳避险地点；\n[0018] （4）、当消防员进入建筑物内的火灾监测区域后，将救援手持终端置于开机状态，\n手持终端通过3G网络向监控中心计算机发送手持终端ID数据，提出注册申请；消防员所携\n带的救援手持终端将读取的RFID标签地址数据通过3G网络发送给监控中心计算机，监控\n中心计算机根据当前消防员位置、火场火势和由已注册的查询手持终端确定的受困人员位\n置通过3G网络向消防员发送救援辅助信息；\n[0019] （5）、监控中心计算机工作过程包括初始化和重组无线监测网络、收集和分析无线\n汇聚节点上传的网络监测数据、诊断网络健壮性、实时监测火警状态、定位手持终端、生成\n逃生和救援地图、执行远程查询和调度；在执行定位手持终端功能时，监控中心计算机通过\n3G网络接收特定手持终端读取的RFID标签地址数据，并将该地址数据与本地数据库中维\n护的RFID标签位置字典对照后，查出标签的实际位置；监控中心计算机根据救援手持终端\n的位置、受困者所持终端位置和实时火势信息生成逃生或救援路线图，通过3G网络向特定\n救援手持终端发送地图，调度消防员实施救助；\n[0020] （6）、消防指挥终端通过3G网络将火场外部消防指挥中心与监控中心计算机连\n接，实现消防指挥官对火场火势、火场内待救援人员位置、火场内消防员位置分布信息的查\n询；消防指挥官对数据总体分析后，通过3G网络远程控制监控中心计算机，由监控中心计\n算机通过3G网络对火场内的特定救援手持终端发布调度命令和发送救援地图。\n[0021] 上述的基于泛在网络的建筑火灾智能救助方法，当标签位于走廊内，粗略定位手\n持终端位置为其读取的1个标签的所在位置或其读取的2个标签的位置连线中点处，定位\n的最大误差 为RFID读卡器读取范围的最小值；当标签位于某房间内，监控\n中心计算机估计手持终端位于该房间内即可满足搜救需要。\n[0022] 上述的基于泛在网络的建筑火灾智能救助方法，所述查询手持终端工作过程如\n下：\n[0023] a.读取定位数据：开机后，按下“辅助逃生”键，或者当受困者在避险地点等待救\n援或受困者无能力自行逃生时，按下查询手持终端的“等待救援”按键，查询手持终端内的\nRFID读卡器开始读取其通信范围内监测节点的RFID标签地址；\n[0024] b.上传定位数据：手持终端把读取的RFID信息和本地地址信息打包后通过3G网\n络发送给监控中心计算机；\n[0025] c.定位查询手持终端：监控中心计算机根据手持终端的定位原理估计出该终端\n所在位置；\n[0026] d.生成逃生路径图：监控中心计算机根据收到的火灾监测数据、监测区域地图和\n估计的手持终端位置生成最佳逃生路径图，或者最佳避险路径图，回复给查询手持终端，并\n显示在该终端的显示屏幕上；\n[0027] e.更新逃生路径图：监控中心计算机对逃生路径图的更新采用事件驱动方式，当\n监控中心计算机监测到已向查询手持终端发送的“最佳逃生路径”被火势阻断时，监控主机\n将通过3G网络查询相应手持终端位置，收到查询请求的手持终端读取其通信范围内的监\n测节点的RFID地址信息，发回监控中心计算机，等待重新被定位，更新路径图。\n[0028] 上述的基于泛在网络的建筑火灾智能救助方法，所述救援手持终端具有自动辅助\n救援方式、主动命令救援方式和紧急求救功能；优先级由高到低依次为紧急求救功能、主动\n命令救援方式、自动辅助救援方式；\n[0029] 紧急求救功能执行查询手持终端工作过程为当消防员自身处于危险之中时，按下\n“辅助逃生”按键或“等待救援”按键，监控中心收到相应按键消息后，将优先回复该终端“最\n佳逃生路径地图”或“最佳避险位置地图”；\n[0030] 救援手持终端实现辅助救援方式和主动命令救援方式的工作过程如下：\n[0031] a.进入火场的消防员按下“辅助救援”按键，手持终端内的RFID读卡器开始读取\n其临近监测节点的RFID标签地址；\n[0032] b.手持终端把读取的RFID信息和本地地址信息打包后通过3G网络发送给监控中\n心计算机；\n[0033] c.系统默认救援方式为自动辅助救援方式，监控中心计算机接收到中断位置数据\n后，根据火场地形、等待救援者和消防员的位置信息自动计算生成距离消防员最近的、可到\n达的等待救援者的路径图，并通过3G网络发送给消防员的救援手持终端，显示在救援手持\n终端的屏幕上；\n[0034] d.当采用主动命令救援方式时，由火场外的指挥中心通过远程连接选中救援人员\n和受困者位置，发送给监控中心计算机，监控中心计算机通过3G网络向被选中救援手持终\n端发出中断命令请求，收到消息的手持终端将停止自动辅助救援工作进程，读取其通信范\n围内的监测节点的RFID标签地址数据，发回监控中心计算机；监控中心计算机根据火场地\n形、被消防指挥中心选中的受困者和消防员的位置生成可到达的救援路径图，并通过3G网\n络发送给救援手持终端，显示在该终端的屏幕上。\n[0035] 上述的基于泛在网络的建筑火灾智能救助方法，汇聚子网的自组织主链式路由实\n现过程包括如下步骤：\n[0036] a．每个汇聚子网中设置一个无线汇聚节点，并布置在监测区域的中心位置，在组\n网过程中具有发起组网和汇总子网数据的功能；\n[0037] b.监测中转节点分布在走廊内，相邻两个监测中转节点的布置距离满足\n，当且仅当 ，其中 为\nRFID读卡器读取范围的最小值， 为RFID读卡器读取范围的最大值， 为走廊宽度，网\n络中的多个无线监测中转节点自组织成为一条或多条网络路由的主链路，形成主链式的网\n络拓扑结构；\n[0038] c.监测终端节点分布在走廊两侧房间内，通过自组织方式入网，监测终端节点一\n跳连接到距离最近的监测中转节点，最终通过主链式的无线链路实现与无线汇聚节点的连\n接和数据传输；\n[0039] d.网络自愈功能，当网络中出现失效节点或新加入节点时，通过网络重建功能修\n复网络。\n[0040] 上述的基于泛在网络的建筑火灾智能救助方法，所述的通过网络重建功能修复网\n络是指当监测终端节点出现失效节点或新加入节点时，只需在距其最近的监测中转节点维\n护的邻节点表中删除或者添加相应节点信息，然后把更新的数据沿主链上传给无线汇聚节\n点；当汇聚子网的主链中出现失效节点时，如果监测中转节点在三个苏醒周期内均未收到\n来自链上一跳中转邻节点上传的监测消息时，则认为该节点已失效，脱离主链，此时开始重\n建主链，并邀请失效节点的终端成员节点加入网络。\n[0041] 本发明的有益效果是：\n[0042] 本发明通过布设于建筑物房间内和走廊过道的火灾监测网、可携带用于获取火场\n实时信息的手持终端、用于对火灾监测网中监测节点所覆盖的整体环境监控的监控中心、\n在火灾发生时供火场外的消防指挥中心使用的消防指挥终端多个子系统的协调工作构建\n了一套能有效辅助火灾中自救和救助的智能联动系统。该系统通过主链式拓扑的自组织无\n线组网技术连接火灾监测节点形成汇聚子网，具有低功耗、低成本和低复杂度等优点，方便\n了网络节点的布设，提高了监测数据的上传效率，并增强了网络的抗毁性；通过RFID技术\n对火灾中的受困人员和进入火场的消防人员的位置进行识别，把数据通过3G网络传输给\n监控中心，并可供建筑外部的消防指挥中心通过3G网络进行火场实时状态的查询，方便了\n监控中心生成有效的逃生路线图，帮助消防人员制定有效的救助方案；通过3G网络将手持\n终端与监控中心连接，进行数据交互，有针对性的实时引导受困人员逃生，指导救援人员实\n施救助，争取了救援时间。本发明可用于高层建筑和复杂地形环境的火灾监控和救助。\n附图说明\n[0043] 图1是本发明的系统结构示意图；\n[0044] 图2是本发明的无线汇聚节点组建汇聚子网工作流程图；\n[0045] 图3是本发明的监测中转节点入网工作流程图；\n[0046] 图4是本发明的监测终端节点入网工作流程图；\n[0047] 图5是本发明的监测中转节点重建网络工作流程图；\n[0048] 图6是本发明的无线监测节点硬件结构图；\n[0049] 图7是本发明的无线汇聚节点硬件结构图；\n[0050] 图8是本发明的手持终端的硬件结构图；\n[0051] 图9 本发明的查询手持终端工作流程图；\n[0052] 图10 是本发明的救援手持终端辅助救援工作流程图；\n[0053] 图11是本发明手持终端在走廊内定位原理示意图；\n[0054] 图12是本发明的监控中心计算机系统软件功能结构图。\n[0055] 图中：1、监测终端节点，2、监测中转节点，3、无线汇聚节点，4、汇聚子网，5、监控中心计算机，6、手持终端，7、消防指挥终端，8、RFID读取链路。\n具体实施方式\n[0056] 下面结合附图和实例对本发明做进一步详细的描述。\n[0057] 1、系统构建\n[0058] 如图1所示，包括布设于建筑物房间内和走廊过道的火灾监测网、可携带用于获\n取火场实时信息的手持终端6、用于对火灾监测网所覆盖的整体环境监控的监控中心计算\n机5、在火灾发生时供火场外的消防指挥中心使用的消防指挥终端7，所述火灾监测网由多\n个汇聚子网4的无线汇聚节点3通过3G网络与监控中心计算机5连接，汇聚子网4是由火\n灾监测节点即无线传感器节点组成的主链式拓扑结构的无线传感器网络；所述手持终端6\n包括查询手持终端和救援手持终端两种，手持终端6内部的RFID读卡器通过RFID读取链\n路8读取其附近火灾监测节点的RFID标签数据，通过3G网络与监控中心计算机5进行数\n据交互；具体布置如下：\n[0059] 1）火灾监测节点的布置\n[0060] 火灾监测节点包括无线监测中转节点2和无线监测终端结点1布置于建筑物的走\n廊和房间内，走廊内各监测中转节点2距离与走廊宽度和RFID读卡距离有关，如图11所\n示，设R为RFID读取距离，由于 ，其中 为RFID读卡器读取范围的最小值，\n为RFID读卡器读取范围的最大值。若取 ，则圆A、C、E分别为以A、C、E为圆\n心、以R 为半径的圆，圆A与圆C相交于D、F两点，线段AC与FD相交于点G。在实际施工\n中结合图11，则可认为点A、C、E为监测节点的位置，直线AD与BC为走廊两侧墙壁，AB为\n走廊宽度AB=2a，走廊被分割成多个与区域ABCQ全等的区域，下面以区域ABCQ为例说明，\nRFID读取最小距离为 ，系统要求 ，求相邻布置的两个监测节点的距离AC。根\n据已知条件，三角形GFC中，GP=a，FC= ，GC=AC/2=x，GF=y，可得方程组：\n，解方程得 ，当且仅当 。若取 ，\n时， ，即当走廊宽度为4米，取R 为6米时（假设RFID读卡距离为 至\n米），相邻监测中转节点2安装于走廊的两侧，最大距离约为11米。此时，如果装\n有RFID读卡器的手持终端在方形区域ABCQ中移动，理论上，当终端处于区域M时，只能读\n到节点A的RFID标签；当终端处于区域K时，能读到节点A和C的两个标签地址；当终端\n区域N时，只能读到节点C的标签地址。由于RFID读卡距离为一定范围，区域K的实际\n范围要大于图11所示的区域K的理论范围，但可以保证RFID读卡器在区域ABCQ内，即\n，读取的标签数始终不会少于1个。\n[0061] 在这种节点布置方式下，为了使手持终端在方形区域ABCQ中读到的RFID标签数\n不超过2个，即节点布置时，要求区域ABCQ内距离两侧邻节点H、E的最小距离大于RFID读\n卡最大距离 ，即 或 。根据图11所示三角形关系，计算可得CE的最\n小距离 。此时若取 时，可计算出CE的\n最小距离约为9米。所以，相邻监测节点在走廊中的布置距离为9至11米，可以保证RFID\n读卡器在区域ABCQ内读取的标签数为1至2个。\n[0062] 综上所述，当RFID读卡器读卡范围 时，为了方便估计手持终端6的\n位置，使RFID读卡器在走廊中始终可以读取1至2个标签数据，要求相邻两个监测节点的\n布置距离满足 ，当且仅当 ，\n其中 为RFID读取范围的最小值， 为RFID读取范围的最大值， 为走廊宽度。此\n时，粗略定位手持终端位置为其读取的1个标签的所在位置或其读取的2个标签的位置连\n线中点处，定位的最大误差 。该布置方式在保证RFID覆盖质量和系统定位功能\n的前提下，有效的减少了监测节点的布置数量，降低了系统成本。\n[0063] 假设走廊宽度为4米，RFID读卡距离为6至8米，则相邻的二个监测节点距离为9\n至11米。\n[0064] 走廊拐角处要求单独设置一个监测中转节点2，走廊内监测中转节点2与本地\nRFID标签地址一一对应且唯一；房间内由于面积一般不超过140平方米，可根据实际面积\n均匀布置2至3个监测终端节点1，每房间内监测终端节点1的RFID标签地址一致且与其\n他房间和走廊的不同。该布置方式一方面可全面监测建筑内可能发生的火灾情况，另一方\n面可保证手持终端在监测区域内读取一个或两个监测节点的RFID标签信息，用于RFID标\n签的读取定位。火灾发生时，火灾监测节点通过无线网络和3G网络向监控中心计算机报告\n每个监测点的火势信息，监控中心计算机将通过数据分析获得最佳逃生路径。\n[0065] （2）火灾监测网络的自组织。每个楼层平面的多个火灾监测节点和一个无线汇聚\n节点3组成无线传感网并构成一个汇聚子网。由于高层建筑地形一般为狭长走廊，并在其\n两侧平行分布多个房间，在这种具体环境下，使用Zigbee协议增加了自组网过程的复杂程\n度，因此本发明针对具体使用环境提出一种主链式路由实现方法。该实现方法分为两个阶\n段：网络初始化/重建阶段、数据传输阶段。在网络初始化/重建阶段，该楼层平面中的火\n灾监测节点通过自组织的方式组成一个汇聚子网，使网络中任意一个节点都可以实现与无\n线汇聚节点的多跳数据传输；网络初始化后，火灾监测节点开始数据传输阶段，火灾监测节\n点按照是否出现火警以不同的频率逐跳上传监测数据；在数据传输过程中，如果网络中出\n现失效的中转终端节点2，节点将转入网络重建阶段，开始修复网络。\n[0066] 主链式路由方式拓扑结构是由走廊内的监测中转节点2逐个串联组成一条或多\n条网络路由的主链路，然后由分布在各个房间内的监测终端节点1一跳选择距离其最近的\n主链路节点作为其路由转发节点。各房间内的监测终端节点1作为网络的终端节点具有采\n集数据、上传数据的功能；走廊内的监测中转节点2作为网络的中转节点具有采集数据、上\n传数据和转发数据的功能。\n[0067] 监测终端节点1和监测中转节点2获得的监测数据将沿着网络的主链式拓扑逐跳\n汇聚到无线汇聚节点3，无线汇聚节点3通过3G网络把汇总的监测数据传输给监控中心计\n算机5。为了使各条路由主链上的节点数目均衡，无线汇聚节点3要布置于监测区域的中心\n位置。\n[0068] （3）查询手持终端的布置。查询手持终端根据建筑物内人员分布情况布置于建筑\n物的房间内，要方便火灾发生时受困人员的拿取。当火灾发生时，将查询手持终端置于开机\n状态，查询手持终端将通过3G网络向监控中心计算机5提出注册申请，并将读取的RFID标\n签地址数据通过3G网络发送给监控中心计算机5。监控中心计算机5将根据该手持终端提\n供的RFID标签地址数据和火灾监测网提供的火势信息向该手持终端通过3G网络发送逃生\n地图或最佳避险地点。\n[0069] （4）救援手持终端的布置。救援手持终端是在火灾发生时由进入火场的消防队员\n携带。当火灾发生时，将救援手持终端置于开机状态，救援手持终端将通过3G网络向监控\n中心计算机5提出注册申请；当消防员进入建筑物内的火灾监测区域后，所携带的救援手\n持终端将读取的RFID标签地址数据通过3G网络发送给监控中心计算机5。监控中心计算\n机5可根据当前消防员位置、火场火势和受困人员位置（已注册的查询手持终端的位置）等\n信息通过3G网络向消防员发送救援辅助信息，如向消防员提供最近的可到达的受困者位\n置地图。\n[0070] （5）消防指挥终端7是装有3G模块的计算机或便携式上网设备，可以在火灾发生\n时，实现火场外的消防指挥中心与监控中心计算机5的远程连接。消防指挥终端7通过3G\n网络与监控中心计算机5连接，实现消防指挥官对火场火势、火场内待救援人员位置、火场\n内消防员位置分布信息的查询；消防指挥官对数据总体分析后，通过3G网络远程控制监控\n中心计算机5，监控中心计算机5通过3G网络对火场内的特定救援手持终端发布调度命令\n和发送救援地图。\n[0071] （6）监控中心计算机5的软件系统具有初始化和重组无线监测网络、收集和分析\n监测数据、定位手持终端、生成逃生和救助地图、远程查询和调度功能。在执行定位手持终\n端功能时，监控中心计算机5通过3G网络接收特定手持终端读取的RFID标签地址数据，并\n将该地址数据与本地数据库中维护的RFID标签位置字典对照后，查出标签的实际位置；当\n标签位于走廊内，则根据本发明所述的手持终端在走廊内定位原理估计手持终端位置；当\n标签位于某房间内，则估计手持终端位于该房间内即可满足搜救需要。在执行远程调度功\n能时，火场外的消防指挥中心应用消防指挥终端通过3G网络查询监控中心计算机5上的相\n关数据，监控中心计算机5根据救援手持终端的位置、受困者所持终端位置和实时火势信\n息生成逃生或救援路线图，通过3G网络向特定救援手持终端发送地图，调度消防员实施救\n助。\n[0072] 2、手持终端定位\n[0073] 火灾发生时，火场内的受困者或救援者将手持终端6注册的同时，通过手持终端6\n内部的RFID读卡器读取其通信范围内监测节点的RFID标签地址数据，并把读取到的数据\n通过3G网络发送给监控中心计算机5。当手持终端6读取的标签位于某房间内，即读取到监\n测终端节点1内置的RFID标签，监控中心计算机5估计手持终端6位于该房间内即可满足\n搜救需要；当手持终端6读取的标签位于走廊内，即读取到监测中转节点2内置的RFID标\n签，监控中心计算机5根据RFID标签地址信息从数据库内提取对应的监测中转节点2位置\n数据，从而粗略估计出手持终端6当时所处位置。根据监测中转节点2的分布，手持终端6\n至少可以读取1个监测中转节点的RFID标签地址，最多读取不超过2个监测中转节点RFID\n标签地址。由于远程RFID的读卡距离d为一定范围，即 ，如果手持终端6只读到\n1个监测中转节点2的RFID的标签地址，则可粗略确定该手持终端6位于这个监测中转节\n点的位置；如果读到2个监测中转节点2的RFID的标签地址，则可估计该手持终端6位于\n这两个监测中转节点2的连线中点上。当受困者在避险地点等待救援或受困者无能力自行\n逃生时，按下查询手持终端的“等待救援”按键，查询手持终端将再次收集其通信范围内的\nRFID标签地址数据，通过3G网络发送给监控中心计算机5，以便被定位、等待救援；\n[0074] 3、逃生路径的动态指示\n[0075] 火灾发生时，监控中心计算机5根据对火灾监测网中各个汇聚子网4上传的火势\n信息、建筑物内地形数据和受困者求救时所处位置三方面数据的综合评估，得到最佳逃生\n路径或到达最佳避险地点的地图，通过3G网络发送给手持终端6，显示在手持终端6的显示\n屏幕上；随着火势的蔓延或被控制，火场的火势信息是实时变化的，当监控中心计算机5监\n测到某手持终端6的原最佳逃生路径被火势阻断时，监控中心计算机5将通过3G网络向该\n手持终端6发送“位置查询请求”消息，收到该消息的手持终端6将读取其当时通信范围内\n的RFID数据，并发回监控中心计算机5，等待重新被定位，更新逃生路径；当所有逃生路径\n被阻断时，监控中心计算机5将根据受困者位置信息和建筑物内地形数据为受困者提供最\n佳避险位置地图，以等待救援；当火势被控制，受困者无生命危险时，监控中心计算机5将\n向全部手持终端6发出“警报解除”（Remove_Alarm_Msg）消息，以减少次级伤亡的产生；\n[0076] 4、救援指示\n[0077] 火灾发生时，通过对火场中受困者和消防员位置的锁定，监控中心计算机5根据\n火场地形、受困者和消防员的位置自动生成距离消防员最近的、可到达的等待救援者的位\n置地图，并通过3G网络发送给消防员的救援手持终端，并显示在手持终端的屏幕上，实现\n自动辅助救援；或者由消防指挥终端7通过3G网络远程查询监控中心计算机5上的火场\n实时状态、火场内待救援人员位置、火场内消防员位置分布，指挥人员对这些数据总体分析\n后，由消防指挥终端7对火场内消防员进行指挥调度，实现主动命令救援；主动命令救援方\n式中，消防指挥终端7把选定的消防员和待救援对象信息通过3G网络发回监控中心计算机\n5，监控中心计算机5根据火场地形和火势状态计算从消防员到待救援对象的最佳可到达\n路径，并把路径地图发送给选定的消防员。\n[0078] 本系统的硬件、软件结构详细描述如下：\n[0079] 图2、3、4分别为本发明的无线汇聚节点3、监测中转节点2、监测终端节点1组网\n工作流程图，说明了汇聚子网4初始化过程所采用的路由实现方法。针对具体使用环境提\n出的一种主链式路由实现方法将汇聚子网4中的节点根据所处功能和位置的不同分为无\n线汇聚节点3、监测中转节点2和监测终端节点1，这些节点通过自组织方式组成了网络的\n主链式拓扑结构。无线汇聚节点3在每个汇聚子网中只有一个，如图2所示，在组网过程\n中，具有发起组网和汇总子网数据的功能；监测中转节点2是分布在走廊内的监测节点，自\n组织入网过程如图3所示，形成了连接到无线汇聚节点3的多条数据主链；监测终端节点1\n是分布在走廊两侧房间内的监测节点，其入网过程如图4所示，监测终端节点1一跳连接到\n距离最近的监测中转节点2，最终沿数据主链把监测数据逐跳上传到无线汇聚节点3。\n[0080] 汇聚子网4初始化过程消息格式及含义见表1\n[0081] \n消息名称 所含字段 表示含义\nInit_SetupChain [本地节点ID，位置坐标] 由汇聚节点向通信范围内的监测中转节点广播，表示开始建立汇聚子网；\nAns_SetupChain [本地节点ID，汇聚节点ID， 收到Init_SetupCha消息的中转节点回复汇聚节点，表示其可以成为汇聚本地位置坐标] 节点的一跳节点；\nInvit_SetupChain [汇聚节点ID，被邀请节点ID] 收到Ans_SetupChain消息的汇聚节点选择“设定距离”的中转节点作为一跳节点，并向邀请这些节点发出邀请；\nOk_SetupChain [本地节点ID，汇聚节点ID] 由收到Invit_SetupChain邀请的节点回复给汇聚节点，表示已加入主链；\nInvit_JoinChain [本地节点ID，位置坐标] 加入主链的中转节点向未加入主链的的监测中转节点广播，表示找下一跳节点加入主链；\nAns_JoinChain [本地节点ID，目标节点ID， 由收到Invit_JoinChain消息的节点计算选择后回复给选中的目标节点，本地位置坐标] 表示其可以成为目标节点的一跳节点；\nConf_JoinChain [本地节点ID，目标节点ID] 由收到Ans_JoinChain消息的节点计算选择后回复给选中的目标节点，表示确定该目标节点为本地节点的一跳节点；\nInvit_JoinNode [本地节点ID，位置坐标] 由已经成为主链成员的中转节点向监测终端节点广播，表情寻找其成员节点；\nAns_JoinNode [本地节点ID，目标节点ID， 由收到Invit_JoinNode消息的节点计算选择后回复给选中的目标节点，本地位置坐标] 表示确定成为该目标节点的成员节点；\nOk_JoinChain [本地节点ID，本地坐标，所 由加入主链且找完成员节点的中转节点逐跳回复给汇聚节点，表示已经含成员节点ID和位置] 准备就绪上传数据\nMonitor_Data [本地节点ID，下一跳节点ID，由监测节点沿主链上传的监测数据。\n监测数据包]\n[0082] 其中“设定距离”的中转节点是根据监测区域中转节点的密度确定的，设定在“设\n定距离”内有2-4个监测中转节点，本实施例中 “距离汇聚节点10米以内有4个监测中转\n节点”，则汇聚节点从回复的Ans_SetupChain消息中提取回信节点的位置和ID，计算后选\n择到本地距离10米以内的节点，向其发送Invit_SetupChain消息。图中“是否收到所有\n**消息”是指当某一节点在3s内没有收到或不再收到某消息，则认为该节点收到了所有某\n消息。\n[0083] 该路由实现方法具有网络自愈功能，当监测终端节点1出现失效节点或新加入节\n点时，只需在距其最近的监测中转节点2维护的邻节点表中删除或者添加相应节点信息，\n然后把更新的数据沿主链上传给无线汇聚节点3即可。当汇聚子网4的主链中出现失效节\n点时，网络自愈过程中监测中转节点2的工作流程如图5所示。当主链上的节点在三个苏\n醒周期（无线监测节点的一个苏醒周期为30秒）内均未收到来自链上一跳中转邻节点上传\n的Monitor_Data消息时，则认为该节点已失效，脱离主链，此时需要重建主链，并邀请失效\n节点的终端成员节点加入网络。其中节点收发的消息格式及含义见表2： \n[0084] \n消息名称 所含字段 表示含义\nInvite_ReJoinChain [本地节点ID，失效节点ID] 由发现失效节点的监测中转节点向邻节点广播，表示需要重建网络；\nAns_ReJoinChain [本地节点ID，目的节点ID] 收到Invite_ReJoinChain消息且为失效节点一跳邻节点的监测中转点回复给发信节点，表示其可以成为发信节点的一跳节点；\nConf_ReJoinChain [本地节点ID，目的节点ID] 确认回复Ans_ReJoinChain的节点为重建后的一跳路由节点；\nAns_ReJoinNode [本地节点ID，位置坐标] 由收到Invite_ReJoinChain邀请且为失效节点终端邻节点的监测终端节点回复给发信节点，表示确认加入发信节点；\nNo_Rebuilt [本地节点ID] 主链重建失败后，由发现失效节点的监测中转节点向汇聚节点逐跳上传；\nOk_Rebuilt [本地节点ID，本地路由表， 主链重建成功后，由发现失效节点的监测中转节点向汇聚节点逐跳上传；\n成员节点表]\n[0085] 如图6所示，无线监测节点（包括无线监测终端节点1和无线监测中转节点2）内\n部模块连接关系为：ATMEL LINK-23X处理器Ⅰ、通过总线与ATMEL LINK-23X处理器Ⅰ连接\n的温度及烟雾传感器模块、声光报警模块、运行指示模块Ⅰ、复位按键Ⅰ、有源RFID标签；\nATMEL LINK-23X处理器Ⅰ中的无线传输模块直接与通信天线Ⅰ连接，当有火灾发生时，网\n络中的监测节点通过通信天线向靠近根节点的监测节点逐跳发送报警信息。传感器模块\n采用离子式传感器，在检测到符合火灾标准的数据后，向ATMEL LINK-23X处理器Ⅰ发出中\n断启动报警程序。声光报警模块在有火灾发生时，发出声音及强光报警。运行指示模块显\n示当前节点工作是否正常，当节点由于故障或其他原因无法加入网络时，发出光线警示；当\n节点故障排除后通过自组织方式成功加入网络是，警示灯熄灭。复位按键Ⅰ连接至ATMEL \nLINK-23X处理器Ⅰ的复位端，当需要时重新启动探测节点。有源RFID标签在有火灾发生\n时，接通由ATMEL LINK-23X处理器Ⅰ控制提供的电源，向外发出射频信号，以供手持终端6\n使用。无线监测节点的采用9V电池供电，大部分时间处于休眠状态。无火警状态下，无线\n监测节点每隔30秒苏醒一次，等待下一跳邻节点上传的“健康状态”（Alive_State_Msg）\n消息，收到该消息后，回复“Reply_Msg”消息，然后向其上一跳邻节点发送“Alive_State_\nMsg”，收到上一跳邻节点回复后进入休眠状态。当有无线监测节点感应到监测参数超出正\n常值时，发出“火灾警报”（Fire_Alarm_Msg）消息，该消息经汇聚子网4的无线汇聚节点3，\n通过3G网络上传到监控中心计算机，收到“Fire_Alarm_Msg”的监测中心主机5通过3G网\n络向所有无线汇聚节点3发送“火警开启”（Start_Alarm_Msg）消息，无线汇聚节点3通过\n汇聚子网4向所含监测节点发送“Start_Alarm_Msg”，经过监测节点的逐跳转发，收到消息\n的监测节点立即转入侦听状态，并每间隔5秒上传监测数据。\n[0086] 如图7所示，无线汇聚节点3内部模块连接关系为ATMEL LINK-23X处理器Ⅱ、3G\n模块Ⅰ，直接与ATMEL LINK-23X处理器Ⅱ相连接的通信天线Ⅱ，负责收发无线传感网络中\n的所有数据；TMS470M处理器，负责将ATMEL LINK-23X处理器Ⅱ接收到的数据转换成符合\n3G通信格式的数据，经系统中的3G模块Ⅰ向监控中心计算机5传送，同时负责将监控中心\n计算机5传来的查询数据转换成无线传感器网络可识别数据通过ATMEL LINK-23X处理器\nⅡ向无线传感器网络中传送；运行指示模块Ⅱ，显示当前汇聚节点工作是否正常，当节点故\n障时发出光线警示。复位按键Ⅱ，连接至处理器的复位端，当需要时重新启动无线汇聚节\n点3。无线汇聚节点3采用5V电源供电。汇聚子网4中的多个无线监测节点1通过主链\n式拓扑的无线链路与无线汇聚节点3连接。无线汇聚节点3本地维护者所在汇聚子网的监\n测节点表，它作为汇聚子网4的根节点，始终处于侦听状态，等待监测节点沿着树形拓扑逐\n跳上传的节点状态信息或火灾监测传感数据。无火警状态下，无线汇聚节点3收到邻节点\n“Alive_State_Msg”消息后，通过3G网络把该消息转发给监控中心计算机5，表示该汇聚子\n网4的监测区域无火警。当有节点发现火警时，无线汇聚节点3把经过汇聚子网逐跳转发\n的“Fire_Alarm_Msg”消息通过3G网络转发给监控中心计算机5，由于该消息中包含感应\n到火警节点的地址，监控中心计算机5通过比对本地数据库中维护的监测节点地址表，查\n询到发生火警的具体位置。当汇聚子网4中出现失效节点或新加入节点时，无线汇聚节点\n3更新本地监测节点表，并通知监控中心计算机5，更新相关数据表。\n[0087] 如图8所示，手持终端6用6000mAh锂电池供电，按照使用对象不同，分为查询手\n持终端和救援手持终端，查询手持终端供受困者使用，救援手持终端供进入火场的救援人\n员使用，二者硬件结构相同，通过软件实现不同功能。手持终端6内部模块连接关系为：嵌\n入式处理器单元，与嵌入式处理器单元连接的屏幕显示模块，当火灾发生时实时的显示逃\n生路线图或救助路线图；与嵌入式处理器单元连接折3G模块Ⅱ及RFID读卡器模块，负责处\n理与监控中心计算机5的通信及读取手持终端6在火场中的位置信息；连接至嵌入式处理\n器单元复位端的复位按键Ⅲ，当需要时重新启动手持终端；与嵌入式处理器单元连接的功\n能按键，包含“开机”键、“辅助逃生”键、“等待救援”键和“辅助救援”键。当火灾发生时，受困者或救援者拿取手持终端后，按下“开机”键，手持终端内的3G模块单元将向监控中心\n计算机发送手持终端ID数据，以注册。\n[0088] 如图9所示，查询手持终端工作流程图。当火警发生时，受困人员拿取查询手持终\n端，开机后，按下“辅助逃生”键，手持终端6内的RFID读卡器开始读取其通信范围内监测\n节点的RFID标签地址，手持终端6把读取的RFID信息和本地地址信息打包后通过3G网络\n发送给监控中心计算机5，监控中心计算机5根据手持终端的定位原理估计出该终端所在\n位置。然后，监控中心计算机5根据收到的火灾监测数据、监测区域地图和估计的手持终端\n位置生成最佳逃生路径图，回复给查询手持终端，并显示在该终端的显示屏幕上。当受困者\n在避险地点等待救援或受困者无能力自行逃生时，按下查询手持终端的“等待救援”按键，\n查询手持终端将再次收集其通信范围内的RFID标签数据，通过3G网络发送给监控中心计\n算机5，以便被定位、等待救援。\n[0089] 救援手持终端由进入火场的消防救援人员携带，具有自动辅助救援方式、主动命\n令救援方式和紧急求救功能。优先级由高到低依次为紧急求救功能、主动命令救援方式、自\n动辅助救援方式。其中，紧急求救功能执行查询手持终端工作流程，当消防员自身处于危险\n之中时，按下“辅助逃生”按键或“等待救援”按键，监控中心计算机5收到相应按键消息后，\n将优先回复该终端“最佳逃生路径地图”或“最佳避险位置地图”。\n[0090] 如图10所示，救援手持终端辅助救援工作流程图。辅助救援分为自动辅助救援方\n式、主动命令救援方式两种。进入火场的消防员按下“辅助救援”按键，手持终端6内的RFID\n读卡器开始读取其临近监测节点的RFID标签地址，手持终端6把读取的RFID信息和本地\n地址信息打包后通过3G网络发送给监控中心计算机5。系统默认救援方式为自动辅助救援\n方式，监控中心计算机5接收到中断位置数据后，根据火场地形、等待救援者和消防员的位\n置信息自动计算生成距离消防员最近的、可到达的等待救援者的路径图，并通过3G网络发\n送给消防员的救援手持终端，显示在手持终端的屏幕上。当采用主动命令救援方式时，由火\n场外的指挥中心通过远程连接选中救援人员和受困者位置，通过消防指挥终端7发送给监\n控中心计算机5，监控中心计算机5通过3G网络向被选中救援手持终端发出“MonitCent_\nInterOrder”（中断命令请求）消息，收到该消息的手持终端将停止自动辅助救援工作进程，\n读取其通信范围内的监测节点的RFID标签地址数据，发回监控中心计算机5。监控中心计\n算机5根据火场地形、受困者和消防员的位置生成可到达的救援路径图，并通过3G网络发\n送给救援手持终端，显示在该终端的屏幕上。\n[0091] 监控中心计算机5对逃生路径图的更新为事件驱动方式。随着火势的变化，当监\n控中心计算机5监测到已向手持终端6发送了的“最佳路径”被火势阻断时，监控中心计算\n机5将通过3G网络向相应手持终端发送“MonitCent_PosQuerry”（ 位置查询请求）消息，\n收到该消息的手持终端6读取其通信范围内的监测节点的RFID地址信息，发回监控中心计\n算机5，等待重新被定位，更新路径图。\n[0092] 手持终端工作过程收发消息格式及含义见表3：\n[0093] \n消息名称 所含字段 表示含义\nCheckTerm_RegistMsg [终端ID，读取的RFID标签数据包] 由手持终端向监控中心计算机发送，表示需要监控中心计算机为该终端提供逃生路径图；\nCheckTerm_HelpMsg [终端ID，读取的RFID标签数据包] 由手持终端向监控中心计算机发送示需要监控中心计算机为其提供最佳避险地图，等待救援；\nMonitCent_PosQuerry [目的终端ID] 由监控中心计算机向特定终端发送，表示火势变化，原逃生路径已失效，需要重新生成路径图。\nSaveTerm_RegistMsg [终端ID，读取的RFID标签数据包] 由救援手持终端向监控中心计算机发送，表示等待接收辅助救援/命令救援路径图；\nMonitCent_InterOrder [目的终端ID] 由监控中心计算机向特定终端发送，表示指挥中心有救援命令，重新生成救援路径图。\n[0094] 手持终端的嵌入式处理器单元采用SAMSUNG公司ARM9架构的S3C2410控制器；\nRFID读写卡器模块可以采用奥地利微电子公司的AS3992 UHF RFID读写卡器基站芯片，该\n芯片完全集成了ISO 18000-6C/B协议，构建的读写卡器识别距离在10米以上；屏幕显示模\n块则可以采用ILI6122+ILI5960液晶显示驱动控制器驱动的800*480点阵7英寸全彩TFT\n液晶触摸屏；3G模块可以采用华为EM820U全频段通信模块，适用于GSM，EDGE，WCDMA三种\n基本网络频段，数据传输速率最高支持21M的下行，5.76M的上行，可以直接读取、接收监控\n中心计算机5在火灾发生时根据终端位置产生的逃生或救援地图。\n[0095] 如图12所示，监控中心计算机5的软件系统是协调本系统各硬件部分、实现本发\n明火灾救助的核心软件系统，具有的功能是初始化和重组无线监测网络、收集和分析监测\n数据、定位手持终端、生成逃生和救助地图、远程查询和调度。在执行远程调度功能时，火场\n外的消防指挥中心应用消防指挥终端7通过3G网络提取监控中心计算机5上的相关数据，\n根据救援手持终端的位置、受困者所持终端位置和实时火势信息，通过监控中心计算机5\n向救援手持终端发送被困者地图，调度消防员实施救助。监控系统软件为三层结构，分别是\n底层的数据库、中间层的管理软件和顶层的操作软件。其中，数据库用于存储系统静态信息\n表（如：节点位置列表、RFID标签位置表、查询手持终端注册表、救援手持终端注册表）和火\n灾救助动态信息表（如：火灾实时数据表、手持终端相邻RFID标签表）；管理软件用于实现操\n作软件与数据库的交互，包括操作软件对数据库中相关操作数据表的读写和更新函数（如：\n传感器网络节点位置数据的读写和更新、手持终端位置数据的实时更新），实现操作软件功\n能的算法函数（如：手持终端的被定位算法、最佳逃生路径的动态生成算法、监控中心计算\n机远程连接函数）；操作软件是用于系统与外界交互的软件，包括人机交互操作界面（如：通\n过远程连接向指挥中心提供数据查询、向救援手持终端发送指令）和根据外部请求自动发布\n指令的函数（如：向监测网络发布汇聚子网的初始化/重组命令、向查询手持终端发布逃生\n地图或最佳避险地点、向救援手持终端发布受困者所在位置地图）。