一种用于森林防火的高可用通信组网方法和系统与流程

本发明涉及自组网通信领域，具体而言，涉及一种用于森林防火的高可用通信组网方法和系统。

背景技术：

1、在抗灾救援行动中，稳定可靠的无线通信网络能够大大提升救援效率以及安全性，现有实践中基于无线自组网技术，可以快速在现场搭建通信网络，主要包括：车载网络、无人机网络、无人车组网络或移动式背包式自组织网络。车载网络的结构是车辆与外界接收器实现无线数据传输，硬件的基础是在车辆中安装无线通信设备，实现车辆信息的实时传递并为驾乘者提供信息，提早为驾乘者根据自身需求调整车辆的行驶路线，无人机网络、移动背包式自组织网络、无人车组网络等也是类似，能够在一定程度上满足普通的救灾需求，但在森林防火工作和火灾救援工作中，上述各种自组网网络的可靠性以及功能性受到环境因素制约，通信功能不能得到高度利用，易出现通信不稳定以及通信功耗不平衡等问题。

2、因此，如何组建一种高可用、通信功耗平衡的自组网通信网络成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一，公开了一种用于森林防火的高可用通信组网方法和系统，集成了扩音广播功能，具备多重冗余通信网络，具有实用性强、可靠性高等优点，有助于进一步保障一线人员的安全。

2、本发明的第一方面公开了一种用于森林防火的高可用通信组网方法，包括：基于无线通信网络（例如，5g、4g、wifi等无线通信网络），由控制中心收集并处理全局数据，同时进行指令下发；通过中继设备进行移动终端与控制中心之间的通信中继；移动终端至少包括个人通信终端和扩音设备，个人通信终端和扩音设备无线连接中继设备；在检测到个人通信终端处于故障状态时，控制扩音设备替代故障设备实施通信；配置多个中继设备之间互为备份通信中继设备；基于卷积神经网络模型对中继设备与移动终端组成的通信网络内部进行负载均衡调度。

3、在该技术方案中，由控制中心判断各接入设备状态，互为备份的通信设备之间由正常工作的设备接管故障设备的工作；控制中心的数据通过自组网无线网络下达至中继设备；中继设备检验移动终端的完好性，若个人通信终端故障则由扩音设备接替个人通信终端的通信工作并进行音频广播，若扩音设备出现故障则由无人机终端进行替代。不但提升了通信可靠性，还能够实现广播式通知和指挥，提升通信网络在抗灾救援现场的实用性。

4、根据本发明公开的用于森林防火的高可用通信组网方法，优选地，中继设备至少包括用于进行组网的车载通信设备和无人机通信设备，无人机通信设备还搭载有扬声器和收音装置。

5、在该技术方案中，无人机设备能够依靠自身优势进行视频数据采集，为抗灾救援提供全面的数据支持。

6、根据本发明公开的用于森林防火的高可用通信组网方法，优选地，扩音设备为无人车扩音设备。

7、根据本发明公开的用于森林防火的高可用通信组网方法，优选地，还包括：中继设备被配置为能够替代任意移动终端实施通信功能。

8、根据本发明公开的用于森林防火的高可用通信组网方法，优选地，还包括：通过控制中心检测接入设备状态，检测到无人机通信设备故障时，调用新的无人机通信设备进行替代。

9、根据本发明公开的用于森林防火的高可用通信组网方法，优选地，还包括：通过中继设备校验移动终端的完好性，确定移动终端正常工作的情况下，由中继设备将控制中心的数据以及指令直接下达至个人通信终端。

10、根据本发明公开的用于森林防火的高可用通信组网方法，优选地，还包括：在中继设备和/或移动终端上设置传感器，以收集现场环境数据。

11、根据本发明公开的用于森林防火的高可用通信组网方法，优选地，还包括：通过控制中心接收现场环境数据并进行数据分析，以便于进行辅助指挥，其中，环境数据包括风速数据和/或温度数据。

12、本发明的第二方面公开了一种用于森林防火的高可用通信组网系统，包括：控制中心，收集并处理全局数据，同时进行指令下发；无人机终端，无线连接控制中心，作为通信中继节点；车载设备，无线连接控制中心，作为通信中继节点，多个车载设备之间互为备份，或者车载设备与无人机终端之间互为备份；个人终端，无线连接车载设备和/或无人机终端，用于上报信息、接听信息或进行音频播放；无人车扩音设备，无线连接车载设备和/或无人机终端，用于广播音频或代替个人终端进行通信。

13、根据本发明公开的用于森林防火的高可用通信组网系统，优选地，还包括：传感器，集成在工作现场的任意可通信终端中，用于采集现场的环境数据。

14、本发明的有益效果至少包括：1）无人机终端与车载设备形成负载通信中继，保障通信的可靠性，即无论中继部分哪个单台设备或两台设备出现问题都不影响通信和数据传输，保障森林火灾救援通信的可靠性；同时，每个设备都对移动终端部分实现主负责单元，减少了不必要的监听，保障通信的可靠性。移动终端部分主要以一个救援小队为团队，每个人配备移动背包，团队至少包括一个无人车车载扬声器，这样可以实现通过扬声器实现广播式下达任务也可以通过个人独立通信。

15、2）无人机终端除了主要中继通信、视频采集的功能外，增加了移动终端的收音和扬声器的功能，也为个人移动终端的设备提供了冗余支持和通信支持，这样在个人移动终端出现故障、断电等情况，个人可以通过无人机终端与控制中心进行实时通信，实现指挥控制等功能。

16、3）移动终端由救援人员在现场使用，通过无人机终端、个人移动终端、无人车扩音设备实现多重冗余，提高了移动终端部分的可靠性，进一步保障了一线人员的安全。

17、4）中继部分和移动终端部分两部分的温度和风速探测传感器作为一线人员安全和救援科学方式的重要环境数据获取的载体，以便于控制中心对收集到现场环境数据（温度、风速、风向等）使用卷积神经网络模型进行分析、预测，并辅助当地的天气数据，研判火情的走势，指挥现场救火和一线人员科学的站位和消防布局。

18、5）个人终端和无人机的负载通信采用动态博弈的方法进行构建，可以使初始化的系统达到比较优的功耗消耗状态，可以避免出现功耗最差的情况，保证系统在比较优的功耗状态下运行，突发情况再根据上述的方法进行重新构建通信网络。

技术特征：

1.一种用于森林防火的高可用通信组网方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于森林防火的高可用通信组网方法，其特征在于，所述中继设备至少包括用于进行组网的车载通信设备和无人机通信设备，所述无人机通信设备还搭载有扬声器和收音装置。

3.根据权利要求1所述的用于森林防火的高可用通信组网方法，其特征在于，所述扩音设备为无人车扩音设备。

4.根据权利要求1所述的用于森林防火的高可用通信组网方法，其特征在于，还包括：所述中继设备被配置为能够替代任意移动终端实施通信功能。

5.根据权利要求2所述的用于森林防火的高可用通信组网方法，其特征在于，还包括：通过所述控制中心检测接入设备状态，检测到所述无人机通信设备故障时，调用新的无人机通信设备进行替代。

6.根据权利要求1所述的用于森林防火的高可用通信组网方法，其特征在于，还包括：通过所述中继设备校验所述移动终端的完好性，确定所述移动终端正常工作的情况下，由中继设备将所述控制中心的数据以及指令直接下达至所述个人通信终端。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于森林防火的高可用通信组网方法，其特征在于，还包括：在所述中继设备和/或所述移动终端上设置传感器，以收集现场环境数据。

8.根据权利要求7所述的用于森林防火的高可用通信组网方法，其特征在于，还包括：通过所述控制中心接收所述现场环境数据并进行数据分析，以便于进行辅助指挥，其中，所述环境数据包括风速数据和/或温度数据。

9.一种用于森林防火的高可用通信组网系统，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的用于森林防火的高可用通信组网系统，其特征在于，还包括：

技术总结
本发明提供了一种用于森林防火的高可用通信组网方法和系统，涉及自组网通信领域，包括：基于无线通信网络，由控制中心收集并处理全局数据，同时进行指令下发；通过中继设备进行移动终端与控制中心之间的通信中继；移动终端至少包括个人通信终端和扩音设备，个人通信终端和扩音设备无线连接中继设备；在检测到个人通信终端处于故障状态时，控制扩音设备替代故障设备实施通信；配置多个中继设备之间互为备份通信中继设备；基于卷积神经网络模型对中继设备与移动终端组成的通信网络内部进行负载均衡调度。本发明基于成熟的无线自组网技术结合现场需要，自由组建局域通信网络，能够为火灾应急现场提供安全可靠、易拆易建、即用即通的大范围网络覆盖。

技术研发人员：胡松涛,赵国安,纪任鑫,张碧玲,丁鹏,耿荣妹
受保护的技术使用者：北京人人平安科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15