基于无线传感网的崇礼滑雪场安全预警系统设计.docx

基于无线传感网的崇礼滑雪场安全预警系统设计闫磊磊杜鹏赵建光（河北建筑工程学院 ，河 北 张家口 ０７５０００ 基于无线传感网的崇礼滑雪场安全预警系统设计 闫磊磊 杜 鹏 赵建光 （河北建筑工程学院 ，河 北 张家口 ０７５０００） 摘 要：滑雪产业的迅猛发展，使得大众滑雪逐 步走进人们生活，本 文对张家口崇礼的几家滑 雪场现状进行调查，并对调查得出的结果进行 分析，根 据现有问题采用无线传感网技术，设 计 实现了滑雪场安全预警系统．经验证，该系统性能稳定、实时性好，能有效监控并记录滑雪运动 员的技术统计和身体情况，有效保证了运动员 的安全，提 高了雪场管理的智能化，降 低了滑雪 运动的危险性． 关键词：滑雪场；发展现状；对策 中图分类号：ＴＰ３ 文献标识码：Ａ 引 言 ０ 滑雪旅游已经从以前的贵族运动发展为现如今的大众休闲运动 ．张家口地处北京西北部 ，具有独特 的自然资源和交通优势 ，雪质、雪量、雪期可与我国东北三省的大部分山地林区相媲美 ，而气候、气温、风 速等条件则更优于东北 ．因此，河北省张家口已经成为华北地区规模最大的滑雪和旅游胜地 ，在２０１３年 我国正式向国际奥委会提出申请 ，北京和张家口一 同申办 ２０２２ 年冬奥会，张 家口崇礼将承担雪上项目 的比赛． 崇礼滑雪场的安全状况 １９８８年，张家口在崇礼县建 立起华北 地区第一家滑雪场 ，经 过 二十几年的发展 ，崇 礼 已 经 建 成 万 龙、翠云山、长城岭、多乐美地、塞北等滑雪场，多次承 办国际滑雪系列赛 ，已 成为国家训练基地．课 题组 通过对崇礼滑雪场救护服务人员 、雪场管理、雪场硬 件设施、安 全信息发布等几个方面的安全管理情况 进行的调查分析发现，崇礼滑雪场和国 外滑雪场还存在着很大差距．因 此利用无线传感网技术和 ＲＦＩＤ 技术，构建出崇礼滑雪场传感网安全防范预警机制 ，加强对雪场的信息化管理 ，提供更多的安全信息．从 而提高滑雪场的安全管理． １ 无线传感网国内外研究现状 无线传感器网络的概念最早被提出来是在 １９７８年，美 国国防部用于获取简单信号，节 点之间采取 点对点的通信方式，网路一般采 用分级处理方式 ，例 如冷战时期的声音监测系统 （ＳＯＳＵＳ）以 及空中预 警与控制系统（ＡＷＡＣＳ）［１］．从此以后，有关 ＷＳＮ 的研究在美国的大学和科研机构开始广泛展开 ．１９９４ 年，加州大学伯克利分校的 ＷｉｌｌｉａｍＪ．Ｋａｉｓｅｒ教授向 ＤＡＲＰＡ（美 国国防高级研究计划局）提 交了 “Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ ＷｉｒｅｌｅｓｓＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｍｉｃｒｏｓｅｎｓｏｒｓ”研究计划书，给出了基于 ＭＥＭＳ（微机电系统）的微小节点的 概念设计模型，还描绘了 ＷＳＮ 的 广 泛 的 应 用 背 景［２］．紧 接 着，伯 克 利 和 Ｉｎｔｅｌ联合成立智能尘埃实验 室，其目标是为美军方提供能够在一立方毫米的体积内完成自动化的感知和通信功能设备的系统 ，也就 是无线传感器节点的研制 ，节点除了能感知并收集信息数据外 ，还可以进行点对点通信［３］． 我国 ＷＳＮ 的研究开始于１９９９年，比国外起步相对慢了一点 ，研究的 深度相对较浅 ，大 多是针对某 个点进行研究，缺乏对整个 ＷＳＮ 系统的创新性研究 ．但是近几年也得到了政府的极大重视 ．２００１年，中 国科学院成立微系统研究与发展中心 ，对 ＷＳＮ 进行专门研究，初 步建立了传感器网络系统的研究平 ２ 收稿日期 ：２０１３ １１ ２２ 基金项目 ：２０１３年河北省科技厅软科学自筹经费项目（项 目编号 作者简介 ：闫 磊磊（１９７５－），副 教授． 河 北 建 筑 工 程 学 院 学 报第 ３２ 卷９６台．中国２０１０年远景规划和“ 河 北 建 筑 工 程 学 院 学 报 第 ３２ 卷 ９６ 台．中国２０１０年远景规划和“十一五”计划中将传感器列为重点发展的产业之一 ，国家自然科学基金，国 家“８６３”计划基金都十分支持 ＷＳＮ 研究［４］． 滑雪场安全系统设计 ３ 目前国内外针 对 ＷＳＮ 的 研 究，可划分为两个阶段 ：第 一 个 阶段为设计单个 ＷＳＮ 节点阶段，设 计微型、低 成本、低 功耗的无 线传感器节点，只有设计出高效低能耗的节点才能组建性能更好 的网 络；第二个阶段主 要是集中 于 对 网 络技术和通信协议的 关 注，研究相应的仿真平台和实现平台 ． 系统分为四部分：运动 员随身携带的智能微尘 、赛 道 周 边 及 事故多发地段监控预警终端 、通信模块、控 制调度中心．滑 雪场安 全预警系统结构图如图 １所示． 图１ 滑雪场安全预警系统结构图 各子模块软硬件实现 ３．１ 动态微尘硬件实现 ３．１．１ 动态微尘配带在每个滑雪运动员的身上 ，能实时 监测其速