基于MESH网络的燃气报警机制研究

摘要：该文通过对无线MESH网路的研究与设计，提出了以传感器采集信息为基础，使用无线MESH与局域网相结合，进行报警信息传输，并通过后台管理服务器进行数据分析、整合，实时处理燃气报警信号。在后台管理系统中通过与经验数据库的对比，给出最佳报警响应，有效提高联动速度。

关键词： MESH；无线网络；报警响应

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）19-4410-02

我们研究的无线Mesh网络设计成没有中心节点，系统主要由Mesh路由器和 Mesh客户端组成。整个系统是以自组织形式建立与维持通信链路，节点与节点间通过多跳的方式进行通信。我们把它应用在监测中时候，可燃性气体的浓度会被它所“感知”[1]。在我们设计的系统中，可将浓度信息发送给上位控制主机并由主机进行浓度分析，根据经验数据库的对比，做出报警处理决策。

同时，系统自动将该信息和报警处理决策上传到管理中心的后台数据处理服务器。当小区管理处值班人员就可以根据显示的数据进行整体综合的情况分析，而且可以通过系统查看具体的浓度信息和报警信息。我们在小区的后台报警系统中定义了报警级别，如果发现高危险报警信息时，系统立即可自动上传至消防报警中心，119报警服务台即可对当前的报警信息进行人工确认，与小区值班人员沟通，若事态紧急或严重，就可调度消防车赶往事发现场，从技术上做到事前监控，事后及时处理，为人民的生命和财产安全做到根本的保障。

1 MESH网络特点

1）自组织：在MESH网络中，它的节点和授权最终用户可根据自组织形式加入网络，这样的话可以随时扩展网络覆盖范围，并可与其他节点进行通信与定位[2]。

2）自愈：无线MESH网络中如果出现设备故障或其拓扑位置上改变，网络能自动适应这种改变就叫做自愈。在网络中进行信息传输时，即使存在多台中继设备，网络也可自动找到新的链路进行传输。

3）多跳式：网络中信息传输需要经过多个节点和用户端设备时，当转发数据包时还能选择并确定一个从发端到收端的最佳路由策略。

4）高带宽：我们在设计无线Mesh时，采用的是802.11a/b/g/n标准。如果组成异构网络，就可以兼容WIFI在802.11N的标准和模式并可以获得高速率和高带宽支持。

5）移动性：我们设计的Mesh保留了并且继承了AD hoc网络的高移动性，可以使系统能获得很高的稳定性[3-6]。

2 燃气报警关键技术组成

我们在设计煤气报警系统时候，主要使用到的关键技术包括：传感器采集技术、无线MESH技术、后台管理控制技术，并把几种技术进行结合和集成总体设计了燃气报警系统如图1燃气报警关键技术流程：

1）传感器采集技术：通过前端传感器采集设备，我们可以采集到具体的监控数据，然后将采集到的数据上传至控制机，通过控制机对上传的信息进行分析，然后做出报警等级处理。

2）无线MESH技术：组网技术采用无线MESH技术，它可以将最前端的传感报警主机信息通过mesh网络技术及已有的局域网技术、设备，把信息发送到调度指挥中心的后台管理设备或系统上。

3）后台管理控制技术：报警主机可以控制数据采集前端节点进行数据收集，并根据专家数据库进行有针对性的数据分析，做出声、光报警。同时，将传感器采集的浓度信息和报警信息传到后台管理系统，该系统集成了信号采集、数据分析、报警输出和音、视频的显示技术。

3 燃气报警系统核心设计

1）燃气报警系统流程

报警系统的信息采集是通过前端的探头，可以采集到多种有用信息，如可燃性气体的浓度值、温度等。当我们将采集到的数据上传至上位机时，上位机就根据接收到的气体浓度信息进行数据分析、比较。当发现危险状态，比如探头上传的浓度过高时，则进行报警信号输出；若浓度值在安全范围内，则继续监听探头上传的数据信息。

此时，上位控制机将采集到的信息和报警处理信息上传至上一级管理系统。通过后台管理系统进行整体控制，以便形成集中性控制管理和调度指挥，具体系统报警流程如图2所示：

2）燃气报警系统机制

首先，在设计的报警机制中采集设备使用的是多种传感器，直接安装在用户和关键节点上，用它监测其危险成分。如果发现可燃性气体浓度有变化，如图3报警系统机制图所示，A栋住户3发现危险信息，就会立刻将该信息发送给单元内的上位控制主机，然后马上与经验数据库进行对比分析，并做出报警处理决策。同时，系统需要将报警信息和处理决策通过综合局域网上传到小区物业管理处本地管理后台服务器上，该后台系统就会根据上传的数据进行整体综合的监控分析，并可以在设计系统平台上查看当前管道探头的浓度信息与报警信息。此时，小区监管员看到报警消息，就可以根据系统提示进行调度安排。

在后台系统设计时候，需要加入自定义报警级别设计，在设计报警级别时候，可以将有高危险报警信息时直接自动联动上传至消防报警中心后台。当119报警服务台收到信息，对当前服务器发出的报警信息进行人工确认，若事态紧急或严重，就可以及时出动消防车，从技术上做到事前监控，事后及时处理。整体系统报警机制如图3所示：

4 结束语

本报警机制的基础是部署的无线网络，在室外环境中部署网络时，MESH无线架构允许无线网络绕过大的物体，但是需要注意信号的衰减，在部署时候需要考虑无线网路的健壮性。由于是通过中继节点进行数据包的转发，而不是直接穿过障碍物，所以在有很多障碍物的城市环境或者有丘陵、山区等传统无线网络覆盖有困难的区域，有较大的应用空间。

建立在复杂城市环境下基于MESH网络的燃气报警平台具有很强的现实意义，但是该系统还存在部分问题，比如在部署节点时候，如何加强网络的健壮性及节点的安全性需要在后续研究中加以改进。

参考文献：

[1] 李云洁.新兴低速近距离无线通信技术简介[J].移动通信，2008，（6）： 10-11.

[2] 彭瑜.低功耗、低成本、高可靠性、低复杂度的无线电通信协议ZigBee[J].自动化仪表，2005，（5）： 1-4.

[3] 王瑞荣，陈碧.低功耗自组织无线传感器网络[J].计算机测量与控制.2005，（9）： 881- 883.

[4] 于锐华，益晓新，于全. ZigBee与Bluetooth的比较及共存分析[J].测控技术，2005，24（6）： 50-56.

[5] 金纯，罗甜秋，罗凤，等. ZigBee技术基础及案例分析[M].北京：国防工业出版社，2008： 11-12.

[6] 姚引娣.基于ZigBee的无线管理系统设计[J].电子技术应用，2007，33（z）：27-29.