基于zigbee无线传感器网络的森林火灾监测系统研究

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1、分类号：TN92510710-2012124013硕士学位论文基于ZigBee无线传感器网络的森林火灾监测系统研究苏坡导师姓名职称冯兴乐教授申请学位级别工学硕士学科专业名称信息与通信工程论文提交日期2015年5月8日论文答辩日期2015年5月24日学位授予单位长安大学ResearchonForestFireMonitoringBasedonZigBeeWirelessSensorNetworkADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：SuPoSuper

2、visor：Prof.FengXingleChang’anUniversity,Xi’an,China摘要森林是人类赖以生存的自然资源之一。目前，在全世界范围内，由于自然或人为的原因，森林火灾时有发生，并且呈逐年增加的态势。而每一次火灾的发生，都给森林和人类的生命财产安全造成了无法挽回的损失。我国的森林资源又相当稀缺，这一现状决定了如何有效地监测和预防森林火灾的发生就显得尤为重要。针对国内外森林火灾监测技术和方式存在的成本过高、易受天气影响、实时性差等问题，本文提出了一种基于ZigBee无线传感器网络的森林火灾监

3、测系统方案。系统中的传感器节点负责实时采集监测林区的温湿度、光照强度、大气压、烟雾浓度信息，然后按照树型网络拓扑结构将这些数据传送至网关节点，最后通过GPRS经由Internet网络发送至远端监测中心。监测中心上位机软件不仅可以实时显示采集到的森林环境数据信息，同时还具有绘制数据曲线等功能。这些数据将为我国的林业部门有效地预防森林火灾提供重要的理论分析和决策依据。本文首先简单介绍了森林火灾监测的意义和重要性、国内外森林火灾监测的研究现状。其次，详细介绍了无线传感器网络中新兴的ZigBee技术，并将其与其他短距离无

4、线通信技术相比较，最终选择了ZigBee技术作为设计的森林火灾监测系统的无线通信协议。再次，结合森林监测环境的复杂性和特殊性，提出了系统的总体设计方案，并在此基础上详细阐述了系统中节点的硬件电路设计和软件程序设计。最后，结合实验室和模拟的森林环境对系统中的节点的基本功能和综合性能进行了测试，并基于节点测试数据完成了对整个系统的测试。测试结果表明，ZigBee节点性能优良，整个系统采集和传输数据具有很好的实时性、稳定性和可靠性，能够满足实际的森林火灾监测的要求。关键词：森林火灾监测，无线传感器网络，ZigBee，传

5、感器节点，网关节点iAbstractTheforestisoneofthenaturalresourcesofhuman’ssurvival.Currently,forestfiresoftenoccurandpresentatendencyofincreasingallovertheworldyearbyyearduetonaturalorman-madereasons.Theforestsandthesecuritiesofhuman’slifeandpropertyarethreatenedandirrep

6、arablelossesarecausedonceforestfireshappen.Moreover,ourcountry’sforestresourcesarequitescarce,whichdeterminesthathowtomonitorandpreventthehappeningofforestfireseffectivelybecomesmoreandmoreimportant.Inviewoftheproblemssuchashighcost,vulnerabletoweather,poorre

7、al-timewhichforestfiremonitoringtechnologiesandmethodsathomeandabroadhave,thispaperproposesaforestfiremonitoringsystemsolutionbasedonZigBeewirelesssensornetwork.Thissystemusesthesensornodestocollectthedataoftemperature,humidity,lightintensity,atmosphericpress

8、ureandsmokeconcentration.Thenthedataistransferredtothegatewaynodeaccordingtothetreenetworktopology.Atlast,thedataissenttotheremotemonitoringcenterviatheInternetnetworkthroughGPRS.Theperso