基于物联网技术森林火灾监测的研究

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1、㈩IIIIrIlflIIIIIIIIIfilllY1913593中南林业科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品，也不包含为获得中南林业科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：≥钎刎年岁月弓／日中南林业科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位

2、论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权中南林业科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于：1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密回。(请您在以上相应方框打“√”)．作者签名：≥秆导师签名：矛荔兹矽f『年多月弓／日阳厂，年夕月孑／日摘要森林火灾灾害在全球几乎所有地区时有发生，其产生的危害十分严重，给火灾发生地的生态、社会、经济等方面都造成了巨大的损失。监测森林区域环境主要关键因子可以预测

3、该区域的火灾发生风险分析的重要组成环节，并为森林火灾的前期预测和制定灭火方案提供真实可靠的数据来源。由于森林一般覆盖面积很大，所处地区偏僻，交通不便，多是无人或少人的值守区域，在风大、天气干燥的季节，一旦火灾发生，如果不能及时发现，火灾将迅速蔓延。等到发现火情时，很难以控制局面，因此对森林火灾的监测已成为当务之急，目前对森林火灾监测的手段主要集中在人工巡逻，嘹望塔观测，视频监测、机巡逻监测和卫星监测方面。由于感知、传输、数据挖掘分析等物联网技术的兴起，对森林火灾监测区域现场温度、湿度等数据的高精度的自动监测，并利用这样数据，进行数据挖掘分析，成为

4、有效预测森林火灾、减少森林火灾危害的一个重要研究方向。本文根据森林火灾监测的需要，结合物联网技术，应用ZigBee无线传感器网络，GPRS数据通信、Intemet和计算机软件等技术，构建了基于物联网技术的森林监测区域现场温度、相对湿度等森林火灾关键因子的远程实时监测系统。本文对构建基于物联网技术的森林火灾监测关键性技术问题进行了分析研究，主要完成了以下工作：(1)在介绍了当前物联网技术的发展趋势的基础上，分析了物联网的体系结构，对基于物联网技术的森林火灾监测要达到的目标进行了分析，并提出了森林火灾监测的总体方案和物联网三层架构各层的工作任务；(2

5、)在物联网的感知层，选择无线传感器网络负责数据的采集。接下来分析比较了几种主流无线短程通讯协议后，结合森林火灾监测的特点，选择ZigBee协议为无线传感器网络的通讯协议。将基于ZigBee的无线传感器网络应用在森林火灾监测系统中，能大大提高网络的可扩展性，降低设备维护的成本，优化整个网络系统。给出了传感器网络节点的组网方案，选择设计了传感器模块节点，并完成了无线传感器网络节点软件的设计。(3)在物联网的网络层，选择GPRS、Intemet网络为数据的传输网络。分析设计了负责建立数据链路通道的PPP协议；选择设计了GPRS无线数据透明传输终端，该终

6、端负责无线传感器网络与外网之间的数据传递；GPRS无线数据透明传输终端能I实现数据的透明传输，其GPRS模块硬件芯片内嵌了TCP／IP协议，用户不需要知道复杂的协议，对使用者来说，降低了软件协议开发成本。汇聚节点(GPRS无线数据透明传输终端)通过GPRS和Intemet网络交互无线传感器网络和森林火灾监测中心的数据：此外，设计了GPRS无线数据透明传输终端的组网方案和汇聚节点口串口收发程序。(4)分析设计森林火灾监测中心硬件配置。以C撑为物联网应用层主要软件开发平台，开发森林火灾监测中心软件服务平台，实现与森林火灾监测区域的实时数据通讯、存储、

7、显示功能；历史和当前气象、历史火情数据等的查询功能；综合相关数据，分析当前森林火灾监测区域相关数据，提供森林火灾预警等功能。本文应用先进的物联网技术到森林火灾监测中的研究，提供了一种用很少的人力和财力的情况下，实现对森林火灾监测现场区域的远程实时监测的可行方案，对预防和减少森林火灾的发生，推进我国森林火灾监测工作的信息化、智能化提供了一种新的思路。关键词：物联网技术，森林火灾监测，无线传感器网络，GPRS，森林火灾监测中心lIABSTRACTForestfiredisasterhappensoccasionallyinallregionsinth

8、isworld，thedamageisveryserious．Itbringshugelossestotheecological，soc