林区火灾高效数据捕获监测系统的设计与实现

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1、硕士学位论文林区火灾高效数据捕获监测系统的设计与实现DesignandImplementofaForestFireMonitoringSystemwithHigh-efficiencyPacketCapturingCapability学号：21109003大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作

2、的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：豳=五盆殳丞纽盐孟础蛊鉴逆】盏丘叠；兰i土∑终王巫作者签名：霆缒日期：盈!垫年—L月上正日大连理工大学硕士学位论文摘要由于大型自然林场覆盖广阔且环境复杂，很难直接管理，在高温干旱时节极有可能存在火灾隐患，甚至引起火灾，因此构建一套完整可靠性高的火灾监测系统显得格外重要。本文结合林区实际环境并对物联网技术加以应用，采用基于Zigbee协议的无线传感器网络、NAPI模式千兆网卡驱动、GPRS无线通信技术和数学建模构建了林区火灾监测系统。论文完成的研究工作主要包括：(

3、1)对林区火灾监测系统各个模块的需求和设计原则进行了分析，确定了系统总体框架，提出可行性方案。(2)采用了Zigbee协议作为短距离无线传输方案，选取CC2530作为核心通信芯片。自行设计了无线传感器网络节点硬件电路，并完成应用层软件设计。着重考虑到实际需要长时间工作于野外的情况，在软硬件方面分别采用对协调器节点采用太阳能电池供电和数据采集节点定时休眠策略。(3)选择AX88180作为网关网卡芯片，GPRS作为远程数据传输设备。搭建了Zigbee．GPRS网关，设计了收发程序，同时考虑到大型林区节点众多，数据传输量大的特点，设计了基于NAPI高效数据接收的千兆网卡驱动，并成功移

4、植到ARM9开发板，实现了高效数据捕获的网关。(4)在Windows操作系统下，利用MATLAB并辅以多点高斯火灾模型对收集到的数据进行存储、分析和处理。在与现场监测区域实时通信的基础上，对突发情况下火场范围、火势大小等进行运算并建立了三维显示界面，指导消防人员对火灾进行处理。实验表明，该系统可以完成对现场温度、光强、湿度等火灾重要参数的实时监测，采用了NAPI驱动和千兆网卡的网关数据捕获效率和带宽都达到提升，监测中心能准确直观地对火灾情况进行判断和报警。关键词：林区火灾监测；Zigbee；千兆网卡；NAPI；数学建模林区火灾高速数据捕获监测系统的设计和实现DesignandI

5、mplementofaForestFireMonitoringSystemwithHigh‘efficiencyPacketCapturingCapabilityAbstractThemanagementofabigforestareaistypicallyatoughwork．Theprobabilityofhavingatireinanenvironmentofhightemperatureandlowhumidkyisveryhigh，SOaforestfwemonitoringsystemwithhighreliabilityisurgentlyneeded．Onthe

6、basisoftheactualenvironmentrequirements，theforestfwealarmingsystemisbuilt，upontheusageoftheIntemetofThings(IOT)，wirelesssensornetwork(WSN)basedonZigbeeprotocol，giga—bytenetworkadapterworkingunderNAPImode．GPRStechnologyandmathematicalmodeling．Thisthesismainlyachievedthefollowing：(1)Analysisof

7、therequirementsandtargetsoftheforestfiremonitoringsystem．Designofthestrategyofforestfn'emonitoring．(2)ZigbeestackwaschosenastheWSNcommunicationprotoc01．andCC2530asthemainchipinthissystem．DesignedthecircuitsofWSNnodes，andwroterelateddrivingprograms．