无线传感器网络在森林防火中的应用

《无线传感器网络在森林防火中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、无线传感器网络在森林防火中的应用【摘要】介绍一种基于ZigBee无线传感器网络的森林防火监测技术。ZigBee是一种低功耗n低速率"短距离的无线技术标准，有广阔的发展空间与广泛的应用前景，特别适用于构建传感器网络，传感器节点可对森林环境进行信息采集，然后将采集的数据通过无线网络传送到数据监控中心，监控中心的计算机对数据进行分析处理，判断是否有火灾的可能，为相关部门进行相应的防护和灭火提供依据。【关键词】无线传感器；ZigBee；森林防火无线传感器网络是一项刚刚兴起的网络技术，通常是由大量部署在监测区域的微型传感

2、器节点，以无线通信方式所组成的一个自适应分布式网络系统，具有部署灵活、成本低廉、容错性好等优点，在无人值守的环境监测和灾害扑救等特殊领域作用巨大。ZigBee是一种低功耗、低速率、短距离的无线技术标准，适用于构建无所不在的传感器网络，传感器节点可对森林环境进行信息采集，然后将采集的数据通过无线网络传送到数据监控中心，监控中心通过计算机对数据进行分析处理，判断发生火灾的可能，为林业相关部门进行相应的防护和灭火提供依据。工作人员可以通过手机、PDA、计算机等信息终端，实时掌握森林环境信息，及时获取异常报警信息及预警

3、信息，并可以根据森林环境监测结果，实时调整控制设备，构建起数字化森林的物联网络，为森林防灭火提供实时、准确、科学的决策。一、无线传感器网络研宄现状无线网络是由许多独立的无线节点之间，通过空气中的无线电波/光波，构成的无线通信网络。是由大量微型、智能、低功耗传感器以某种网络协议构成的无线网络。其目的是协作的感知、采集和处理网络覆盖的地理区域中感知对象的信息，并发布给观察者。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术以及无线通信技术，正成为一个新兴技术领域，被认为是21世纪最重要的技术之一。美国《技术评

4、论》在预测未来技术发展的报告中，将无线传感器网络列为21世纪改变世界的十大新兴技术之首。我国无线传感器网络及其应用研究几乎与发达国家同步启动，但从研宄问题的深度和投入的科研力量来说，国内的水平相对落后于国外。随着经济的发展国内也有越来越多的企业开始关注无线传感器网络技术的发展，开始推出针对无线传感器网络及Zig__Bee的解决方案。2006年初发布的《国家中长期科学与技术发展规划纲要》为信息技术定义了三个前沿方向，其中二个与无线传感器网络的研宄直接相关，即智能感知技术和自组织网络技术。二、ZigBee技术Zig

5、Bee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。核心是多信道无线装置微控制器集成在半导体芯片上，目的是为了降低无线终端的成本和功耗，已达到“无所不在”的目的。主要用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入多种设备，被业界认为最有可能用在工业控制、传感器网络、家庭监控、安全系统等领域的无线技术。ZigBee技术的无线网关设计有机地把ZigBee技术与互联网连接起来，实现了数据从现场到互联网的整个传输过程，反之也可以把互联网上的控制信号通过网络发送到现场，实现对现场设备的远程控制。将基于Zig

6、Bee的无线传感器网络应用在森林火灾监测系统中，可实现对覆盖森林内的任意地点的温湿度等信息在任意时间的采集、处理和分析，而且还能大大提高系统的可扩展性，降低设备维护的成本，优化整个系统。ZigBee技术有以下优点：(1)省电：两节五号电池即可实现长达6个月到2年的使用时间；(1)可靠：采用了碰撞避免机制，节点模块之间具有自组网的功能，信息在网络中采取自动路由的方式进行传输；(2)时延短：通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，节点可以采取空闲休眠；(3)网络容量大：最多可支持65000个节点。三、ZigBee无

7、线传感器网络在森林火灾监测系统的设计方案一个ZigBee网络最多可支持255个设备，传感器节点可大量散布在森林监控区域内，同时在每隔一定距离范围内设立一个网络基站节点，使得数据能有效输的通路上布置密度高于协议密度的只具有数据传输功能的节点，使数据能够在网格线上沿多条路径传递，在部分节点失效的情况下仍能正常工作，这样就大幅扩大了网络的监控范围，标准配置下网络节点可覆盖传输，传感器网络节点能覆盖较大范且在数据传方圆3〜9km的范围，而一般情况下人工观测的范围只能在方圆4km左右，且极易受光照、能见度和天气等环境因素

8、的影响，存在观测不到的死角和空白，在恶劣的环境下有时根本无法进行火灾监测。ZigBee无线传感器网络体系结构包括传感器节点、路由器以及监控主机三部分。系统拓扑结构如图1所示：1系统拓扑结构路由器节点主要是建立网络时控制网络拓扑结构和网络覆盖范围，网络稳定后对传感器节点发送到网络中的数据进行转发，建立ZigBee网络；数据管理中心实时显示系统的运行状况和移动传感器节点，实时采集森林监测区