基于无线传感网络的森林灾害预警系统研究
基于ZigBee无线传感器网络的消防报警系统
！！ ！ ＝
、 ． Hale Waihona Puke Ｌ———— 、、
计霎誓 量并 网萎 三 压三二 算信进 理 由线 络行［三二 三 篓 昱处 言篡信墓会匡—二 ［— ， 对息行 ， 无通 进信＝三 二— 一 二 … 三二 ＝Ｊ 三 三 Ｊ
息传送 。用于消防系统无线传感器 网络 中的传感
■ 机 面览处 界浏 与理
图 １无线传感器网络示意 图
Ｍ Ｕ与 Ｒ Ｃ Ｆ器件的硬 件架构 。 系统 主要包 括 ： Ｃ Ｍ Ｕ模块 、 传感器模块、 无线数据收发模块 、 口通信模块 以及 电源 串 模块 。 其硬件结构如图 ３ 所示。
＠ Ｚｇｅ 技术 。ｉ ｅ 协议作为一种复杂度低 、 ）ｉ ｅ Ｂ Ｚｇ ｅ Ｂ 传输
１４ ０
企 业 技 术 开 发
２１ 年 ３ ００ 月
串 口送 到 Ｐ Ｃ机进行处理 ， 具有数据融合 、 请求 仲裁和路 由选 择 功 能 。 ④传感器模块及 电源模块 。根据实际需要选择不 同 的传感器对各火灾信息（ 如烟雾 、 温度 、 火焰光 、 可燃气等） 进行滥测。 同时选择恰 当的电源对系统进行供 电。
反应。
１ 无线传感器网络
系统 主要包括 Ｚｇ ｅ 节点 和 Ｚｇ ｅ 基站节点 。 ｉ ｅ Ｂ ｉ ｅ Ｂ 整体 系统结构如 图 ２ 所示 。其 中 Ｚｇ ｅ 基站节点主要用于组 ｉ ｅ Ｂ
合从各传感器节点得到的数据并负责与外界的通信。
（ｓ） ｗ Ｎ将嵌入式计算技术 、 传感器技术 、 分布式信
第 ２ 卷第 ６ ９ 期
Ｖ０ ．９ １ Ｎｏ６ ２ ．
企 业 技 术 开 发
Ｔ ＣＨＮＯＬ Ｉ ＡＬ ＤＥＶＥ ＯＰ Ｅ ０Ｇ Ｃ Ｌ ＭＥＮＴ ＯＦ Ｅ Ｅ ＲＩ Ｅ ＮＴ ＲＰ Ｓ
基于ZigBee的森林防火监测系统的设计
第2期2021年04月石河子科技中图分类号：S762.2文献标识码：B文章编号：1008-0899（2021）04-0055-03本森林防火监测系统中将ZigBee 这一通信技术引入进来，从而建立了一个基于ZigBee 无线传感网络技术的森林防火监测系统。
该系统在森林中人工来散布节点,这些节点又通过自组织方式构成无线网络,以协作的方式感知、采集和处理网络覆盖区域中所需要的信息,将有关被测量的参数实时的发送给计算机，而这些计算机处于监测中心中,可以集中对测量的信息数据进行分析和处理，并和该地区正常的气候数据进行对比分析,由此就可以判断森林火灾是否具有发生的条件和可能，并且为有关的部门采取相应的决策,进行防火和灭火提供了充分依据。
1国内外研究现状和发展动态从国内来看，我国当前大部分气象部门所发布的森林火灾险情预报，以及些许地方发布的森林火灾险情预报都存在具体位置定位较抽象、时效性偏低等问题,对于实际的森林防火而言不是特别理想。
从全球的角度看，当今世界上所存在的诸如加拿大通过卫星来巡回监测的森林防火系统；美国常用的护林飞机；或是我国的365森林防火系统，都存在消耗费用高这一个共同的不足之处，要将其推广用于森林防火不太现实。
从整体角度来看,将ZigBee 无线网络技术设计成传感网络，就能较好的综合解决这些问题。
2系统软件的设计软件部分采用模块化设计，主要包括上位机软件程序、ZigBee 协调器传输、ZigBee 网关传输、ZigBee 终端节点检测传输四大模块。
如图1所示。
图1软件分块作者简介：黄和（1999~），男，汉，湖南娄底人，湖南工商大学计算机信息工程学院在读，本科，研究方向：电子信息工程。
吴望龙（2000~），男，汉，湖南岳阳人，湖南工商大学计算机信息工程学院在读，本科，研究方向：电子信息工程。
叶紫妮（2000~），女，汉，湖南临湘人，湖南工商大学计算机信息工程学院在读，本科，研究方向：物联网工程。
基于ZigBee无线传感器网络的森林环境监测系统
Ｄ ｅ， Ｈ Ｎ ｊｎ Ｉ ｉ Ｚ Ａ Ｇ Ｕ－ Ｆ ｕ
（ ａｕｔ ｏ ｃａｉ ｌ Ｅｅｔ ｎｃＩ ｏｍ ｉｎ Ｃ ｉａＵ ｌｅ ｉ ｆ Ｆ ｃｌ ｆ ｈｎｃ ＆ ｌ ｒ ｉ ｒ ｒ ｍ ｏ ， ｈｎ ｎｖｍｔ ｏ ￣ ｙ Ｍｅ ａ ｃｏ ｄ ｙ ｉ ｃ８ Ｗｕ ａ ，Ｈ ｂｉ ３ ０ ４ Ｃ ｉ ） ｅ ， ， ｈｎ ｕ ｅ ４ ０７ ， ｈｎ ｎｅ ａ
ＷＳ ） 能够实时监测林区的大气温湿度及火灾烟雾浓度等参数 ， Ｎ， 具有监测范围广、 部署性好 、 数据传输可 靠性高、 对生态环境影响小等优点 ， 在森林环境监测中有着广阔的应用前景．
１ Ｚｇ ｅ ｉ ｅ无线传感器 网络技术 Ｂ
无线传感器网络是部署在区域内的大量具有传感 、 计算和通信能力的传感器节点通过 自组织方式构 成的多跳无线网络 ， 是无线通信、 嵌入式计算和分布式数据处理等多领域技术 的交叉融合 ［ ． ３ 传感器节 】
简单、 成本低、 可靠性高、 组网能力强等特点 ＂ 因此， ｇｅ 非常适用于无线传感器网络 ． ， Ｚ Ｂｅ ｉ
收稿 日期 ：０１ ０ — ２ ２１ － １ １ 修 回 日 ： １ － ５一 ２ 期 ２ １ ０ ｌ ０ 作者筒介 ： 飞（９６ ， 硬 士研 究生． 究方向： 入武系统及计算机软件． 狄 １８ 一） 男。 研 嵌 通讯作者张莉君（９５ ， ， １６ 一）女 剐教授． 研究方 向： 智能检测 及工业控１ ． Ｉ ｊ
点通常包括处理器、 存储器、 传感器、 无线通讯和电源等组件 ， 能够 同时进行数据的采集 、 处理以及无线传 输， 具有低功耗 、 小体积等优点 【 ． ６ 传感器节点之间分工协作 ， 】 可实时感知、 监测和采集分布区域 内监测对
象或周围环境的信息．
面向森林火灾监测的无线传感器网络技术的研究
综上所述，基于无线传感器网络的高校校园火灾监测系统设计具有重要的现实 意义和推广价值。在未来的研究中，可以进一步优化传感器选择和网络布局， 提高系统的智能化和自适应性，以实现更加精准、高效的火灾监测。
谢谢观看
二、无线传感器网络技术概述
无线传感器网络是由一组低功耗、微型、自组织的传感器节点组成的网络，通 过无线通信方式对环境参数进行感知、数据传输和处理。这些传感器节点可以 监测森林中的各种参数，如温度、湿度、烟雾、火焰等。
三、无线传感器网络在森林火灾 监测中的应用
1、火灾预警：通过部署在森林中的无线传感器节点，实时监测环境参数，当 检测到异常数据（如温度升高、烟雾等）时，立即发出预警信号，从而提早发 现火灾隐患。
高校校园火灾监测系统的设计对于保障广大师生的生命财产安全具有至关重要 的作用。传统的火灾监测方法往往依赖于人工巡查和设备监测，但这些方式存 在一定的局限性。为了解决这些问题，本次演示提出了一种基于无线传感器网 络的高校校园火灾监测系统设计方案。
二、问题陈述
在高校校园火灾监测系统中，面临的主要问题包括：
2、组建无线传感器网络：利用无线通信技术，将各个传感器数据传输到监控 中心，实现对校园的全方位监测。
3、数据处理与分析：对收集到的传感器数据进行处理和分析，通过算法判断 是否有火灾发生，并立即发出警报。
4、设备自维护：设计设备自维护功能，定期对设备进行自我检查和校准，确 保系统的稳定运行。
四、研究结果
面向森林火灾监测的无线传感 器网络技术的研究
01 一、引言
目录
02
二、无线传感器网络 技术概述
三、无线传感器网络
03 在森林火灾监测中的 应用
04
四、无线传感器网络 技术的研究进展
基于无线传感器网络的森林火灾监测与预警系统设计
基于无线传感器网络的森林火灾监测与预警系统设计随着全球气候变暖的加剧，森林火灾在各地频繁发生，给环境和人们的生命财产带来了巨大的威胁和损失。
为了及时探测和预警森林火灾，无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）成为了一种有效的监测手段。
本文将介绍基于无线传感器网络的森林火灾监测与预警系统的设计。
基于无线传感器网络的森林火灾监测与预警系统的设计首先需要建立一个可靠的传感器网络。
由于森林广阔，传感器节点的分布需要具备一定的密度，以保证火灾点的精确定位。
在节点的选择上，优先考虑兼具较远传输距离和较低能耗的传感器。
此外，传感器节点还需要具备温度、湿度和气体浓度等环境参数检测功能，以便快速准确地监测火灾发生的可能性。
在传感器节点的网络构建上，采用分布式结构更为合适。
每个节点通过无线通信的方式与相邻节点进行数据传输和协调。
利用分布式结构能够提高网络的稳定性和可靠性，并且较低的成本和能耗使得系统更适用于森林火灾监测。
为了提高系统的可扩展性和覆盖范围，可以在传感器节点中引入移动节点。
移动节点的部署可以根据实际需求进行调整，以提高系统的监测效果。
移动节点可以定期改变位置，遍布整个监测区域，并收集和传输环境数据，进一步优化系统的布局。
数据收集和传输是一个重要的环节。
传感器网络会持续地收集和传输环境数据，将其发送到基站进行处理和分析。
基站负责对数据进行汇总和分析，判断是否存在火灾性质的异常情况，并及时发出预警信息。
预警信息的传输方式可以选择短信、邮件或者无线广播等方式，以便快速、准确地通知相关部门和人员。
预警信息中应包含火灾的具体位置、严重程度和可能蔓延的方向等信息，以便救援人员能够在最短时间内做出应对措施。
监测系统的可靠性是设计的关键因素之一。
在传感器节点的选取上，应尽量避免节点单点故障。
增加节点的冗余度可以提高系统的可靠性，即使某些节点出现故障，系统仍然可以正常工作。
此外，对传感器节点进行定期的维护和监测工作，及时更换损坏的节点，也是保持系统可靠性的重要手段。
无线传感器网络在环境监测中的应用研究
无线传感器网络在环境监测中的应用研究无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）是由许多分布式的传感器节点组成的自组织网络。
它具有自动化采集、处理环境信息的能力，逐渐成为环境监测领域中的重要工具。
本文将重点探讨无线传感器网络在环境监测中的应用研究。
一、无线传感器网络概述无线传感器网络是由大量分布式节点组成的网络结构，每个节点都具有感知、处理和通信等功能。
这些节点通过无线通信相互连接，从而形成一个具有自主协作能力的网络。
无线传感器网络在环境监测中的应用，主要是通过感知节点对环境中的各种参数进行实时监测，如温度、湿度、光照强度等，然后将数据传输到数据中心进行分析和处理。
二、无线传感器网络在大气环境监测中的应用1. 温度监测无线传感器网络可以布置在城市的不同位置，实时监测空气温度的变化。
通过无线传感器网络，可以快速获取不同地点的温度数据，为城市管理部门提供决策依据，比如合理调整供暖系统、情况下达高温预警等。
2. 空气质量监测无线传感器网络还可以监测空气中的有害气体浓度，如二氧化碳、氮氧化物等。
通过无线传感器网络的多点布置，可以有效覆盖城市范围内的气象情况，提供详细的空气质量数据，为环保部门和市民提供相关信息，帮助采取必要的措施。
三、无线传感器网络在水环境监测中的应用1. 水质监测无线传感器网络可以布置在河流、湖泊等水域中，实时监测水质的各项指标，如pH值、溶解氧、浊度等。
这些数据对于水环境管理和水污染防治非常重要，通过无线传感器网络的监测，可以更加及时地发现和应对水质问题。
2. 水位监测无线传感器网络还可以用于水位的监测。
在洪涝易发地区，通过布置在关键位置的传感器节点，可以实时监测水位的变化，及时预警并采取措施，避免灾害事故发生。
四、无线传感器网络在生态环境监测中的应用1. 生物多样性监测无线传感器网络可以用于监测自然保护区和野生动植物的生物多样性。
通过布置在关键位置的传感器节点，可以记录野生动植物的活动轨迹、种群数量等信息，为生态环境保护和科学研究提供数据支持。
基于Zigbee技术的森林火灾自动报警系统
３ 网络 架构 ， 各个 节点 的角 色 方 面 ， 分为 全 功 能 设 种 在 可 备 （ Ｆ ） 精 简 功 能设 备 （ Ｆ ） Ｆ Ｄ与 Ｒ Ｄ 。相 比于 Ｆ Ｄ， Ｆ 的 Ｆ ＲＤ
电路较为简单且记忆体较小。Ｆ Ｄ的节点具备控制器的 Ｆ
功能提供 资料 交换 ， Ｒ Ｄ只能传 送 资料 给 Ｆ Ｄ或是 从 而 Ｆ Ｆ Ｆ Ｄ接收 资料 ， 图 １ 示 。本 系 统采用 Ｃ ｕｔｒ ｒ 网 Ｆ 如 所 ｌ ｅ Ｔｅ ｓ ｅ 络 结构 。
术。蓝牙技术是一种很好的选择 ， 但其价格较高且能耗相 对比较高 ， 在森林区域频繁地更换电池或者反复地充电无
法做 到 。另 外 ， 发生 火 灾 时 ， 防中 心 不能 及 时发 现火 情 消 并在第 一时 间奔赴 火 灾 现 场 展 开灭 火 与 救援 工 作 。为 解 决这些 问题 ， 文将 探 讨 基 于 Ｚｇ ｅ 技 术 来 实现 森 林 火 本 ｉ ｅ ｂ
（ ｃ ｏ ｌｏ ｏ ｕ ｅ ｎ ｎ ｏ ｍａｉｎ， ｆｉ ｉｅ ｓｔ ｆＴｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｈｅｅ ３ ０ ９ Ｓ ｈ ｏ ｆＣ ｍｐ ｔｒａ ｄ Ｉｆｒ ｔ ｏ Ｈｅｅ ｖ ｒｉｙｏ ｃ ｎ ｌｇ ， ｆｉ ０ ０ ） Ｕｎ ２
Ａｂ ｔａ ｔ Ｚ ｇ ｅ ｓａ ｓ ｏ ｔｒｎ ｅｗｉｅｅ ｓｃ ｍ ｍ ｕ ｉａ ｉｎ ｔ ｃ ｏ ｏ ｙ ｃ ａ ａ ｔｒｚ ｄ ｂ ｔ ｏ ｄ ｔ ａ ｅ ｌｗ ｏ ｒｃ ｎ ｓｒ ｃ ． ｉｂ ｅｉ ｈ ｒ ａ ｇ ｒ ｌｓ ｏ ｎｃ ｔｏ ｅｈｎ ｌｇ ｈ ｒ ｃｅ ｉｅ ｙ ｉｓ ｌｗ ａ ａ ｒｔ ，ｏ ｐ ｗｅ ｏ —
ｍ ａｉ ｌｒ ｆ ｒｆ ｒ ｓ ｉｅ Ｉ ｍ ｐ ａ ｉｅ ｎ ｔ ｅｃ ｍｐ ｎ ｎ ｓ ｏ ｈ ｙ ｔ ｍ ｎ ｅ ｉｎ ｏ ａ ｄ ｒ ｎ ｏ ｔ ｒ ｆｔ ｅ ｔｃａａ ｍ ｏ ｏ ｅ ｔｆｒ ． ｔｅ ｈ ｓｚ ｄｏ ｈ ｏ ｏ ｅ ｔ ｆｔ ｅ ｓ ｓ ｅ ａ ｄ ｄ ｓｇ ｆｈ ｒ ｗａ ｅ ａ ｄ ｓ ｆｗａ ｅ ｏ ｈ ｓ ｎｏ ｏ ｅ ｅ ｓ ｒｎ ｄ ．
基于ZigBee的传感器网络在森林防火系统应用
无性系对深层水 分的吸收。经测 量 ３ ａ生黑核桃优 良无性系 ， 主根长 ３ ９ 侧 根最长 ２ ３ ｌ须根最 ．４ｍ， ．０ ， ｎ
长 ０５ 根 径 比 ０ ７７， 侧 根 较 均 匀 地 分 布 在 主 ．２ｍ， ．８ 且
下， 无线网络技术 Ｚｇ ｅ 就 能设 计成传 感器 网络在 ｉ ｅ Ｂ
这方面发挥很好的功效 。
１ Ｚｇ ｅ 术介 绍 ｉＢ ｅ技
Ｚ Ｂｅ ｉ ｅ 是一种短距离 、 ｇ 架构 简单 、 消耗 功率和 低 低传输速率的无线通讯 技术 ， 主要适用 于 自动控制 、 传输 、 传感 、 监控和远程控制等领域 ， 可以嵌入各种设 备中， 同时支持地理定位功能 【 它 的物理层 、 Ａ Ｍ Ｃ
森林 是 人类 生 存 息 息 相 关 的 一 种 重要 的 生 态
心， 以便 明确森林的各项指标 ， 及时地 了解森林 的各 种情况 ， 防患于未然 ， 能在第一时刻消除隐患 ， 减少人 力、 物力的浪费和经济损失 。如果运用有线的设备对 森林进行监控显然是不符合客观实际的， 因为在森林 中大范 围地布线 ， 错综复杂 ， 不具备可行性。相 比之
常适 宜用于森 林防火 系统。它 可以构 架一个较 大范 围的 无线传 感 器网络 ， 于监 测 森林 的各项 指标 ， 用 收集必要 的
信息 ， 传到指挥 中心 ， 行数据分析 ， 进 从而对森林 的情 况进行 实时监 控。
关 键 词 ：森 林 防 火 ； ｉ ｅ ； 线 传 感 器 网络 Ｚｇ ｅ 无 Ｂ
了初步 基础 。通 过对 生 长情 况 、 开花结 实 规律 的调 查
研究 ， ９ ，（ ） ２５ ２ ０ ｌ ５ ８ ３ ： －９ ． ９ ８ ［ ］． ２ Ｉ Ｈ麦克丹尼 尔斯． 美坚 果栽 培 ｆ ． 京 ： 】 北 北 Ｍ］ ［ 国林 、 １ 出版社 ，
森林防火及林业资源管理预警系统
森林防火及林业资源管理预警系统1. 森林防火监控预警介绍1.1 概况森林火灾是世界性的林业重要灾害之一，随着中国造林事业的不断发展，防火工作成为首要任务。
森林防火必须贯彻“预防为主，积极扑救”的方针，真正做到早发现，早解决。
目前，基于无线网络技术的远程无线监控系统，已广泛应用于森林防火监控领域。
森林防火远程无线监控系统，由森林防火指挥部监控中心、无线传输系统，以及前端采集点构成。
前端采集点，一般设置在林区各消防瞭望塔制高点上。
包括彩转黑低照度全天候透雾摄像机、长焦距电动变焦镜头、数字回显云台、网络视频编码器。
各监控点通过无线传输系统，将图像传输到监控中心，无线网络基站由无线网桥和天馈系统构成；监控中心通过无线监控系统，不仅可以获得全面的、清晰的、可录制并回放的多画面现场实时图像，而且还可以对前端摄像机焦距和云台运动进行操作和控制，通过云台的实时角度数据回传，结合GIS系统可以实现火灾发生点的精确定位；前端设置智能化微型气象站，可以实时的了解当前监控点的风力、风向、温湿度等数据，为森林防火指挥提供有力数据信息；满足当前森林防火的各种要求。
1.2国际通常森林防火技术国际上现有的森林防火报警技术：德国：FIRE-WATCH森林火灾自动预警系统德国投入使用的FIRE-WATCH森林火灾自动预警系统，正常监测半径10公里，安装该系统每套需7.5万欧元，而在勃兰登堡州安装需要120-130套，约1000万欧元。
美国：护林飞机和红外遥感火灾预警飞机巡逻美国利用“大地”卫星在离地面大约705公里的轨道上绕地球运转，探测地面上的高温地区、浓烟地带以及火灾遗址。
美国使用无人驾驶林火预警飞机进行24小时监测，虽获得了成功，但耗费了巨额资金。
加拿大：加拿大采用卫星巡回监测系统加拿大采用从卫星上发射电磁射线检测林区温度，当检测出某一林区局部温度上升到150℃～200℃，红外线波长达3.7微米时，便是火灾前兆，立即测定具体温度，采取措施及时防火。
传感器在森林火灾监测中的应用
传感器在森林火灾监测中的应用摘要：无线传感器网络将在森林火灾监测测中起到一个十分重要的作用。
而传感器的监测则是无线传感器其中的一个主体部分。
温度传感器、湿度传感器、火焰传感器以及烟雾传感器都是无线传感器网络的重要组成部分。
本文将简要介绍以上传感器在森林火灾监测中的工作情况。
关键词：森林火灾监测，无线传感器网络，温度传感器，湿度传感器，火焰传感器，烟雾传感器正文：一、前言森林是人类赖以生存以及社会发展最重要和不可缺少的资源之一，更是地球生态平衡的保护者。
而森林火灾是森林最危险的敌人，也是林业最可怕的灾难。
每次的森林火灾都会带来巨大的损失。
因此，预防和监测森林火灾已经成为世界各国森林防火部门的一个重要研究点。
传统的森林防火措施是采用在防火期间派出防火人员到林区巡逻，瞭望塔人工观测以及卫星探测。
但是这种方法速度慢，范围窄，人力损耗较大。
这就需要引进更为先进的森林火灾监测方法。
无线传感器网络由此被引入到森林火灾监测中。
无线传感器网络是有计算机技术，通讯技术，以及传感器技术相结合的产物，它由数据获取网络、无线通信模块和控制管理中心三部分组成。
在这里我们主要介绍数据获取网络部分。
[6~7]二、传感器介绍影响森林火灾的因素有湿度、温度等。
火焰红外热辐射、烟雾大小等也能体现森林火灾的大小。
因此在数据获取网络中我们主要采用温度传感器，湿度传感器，红外传感器、以及烟雾传感器。
温湿度探测模块主要是实时采集土壤及空气的温度、湿度, 以及土壤含水率, 以便建立一个监测系统平台, 为森林火灾的预报提供参考。
红外传感器以及烟雾传感器则是分别通过对火灾发生时产生的红外热辐射以和烟雾进行测量，传回信息平台，以此达到报警目的。
（1）、温度传感器：PN结二极管具有温度特性，因此由PN结构成的晶体管也具有温度特性。
在恒定集电极电流的条件下，晶体管发射结哈桑的正向电压随温度上升而近似线性下降。
这种由PN结二极管构成的温敏元件成为温敏晶体管。
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【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"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、无线传感器网络研究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。
基于传感器网络的地震灾害预警技术研究
基于传感器网络的地震灾害预警技术研究地震是地球上一种常见而又具有破坏力的自然灾害。
为了及时发现和准确预报地震，科学家们研究了多种技术，并在这方面取得了显著的进展。
其中，基于传感器网络的地震灾害预警技术成为了一项重要的研究领域。
本文将重点探讨这一技术的原理、应用以及未来发展趋势。
一、传感器网络地震灾害预警技术的原理传感器网络地震灾害预警技术是一种基于地震波传播速度的预警方法。
该技术依靠多个分布在地震带内的传感器节点，通过捕捉地震波的传播速度并进行数据分析，以实现对地震灾害的预警。
传感器网络作为实现该技术的基础，由多个传感器节点组成，这些节点可以将采集到的地震波信息传输给中心处理器。
中心处理器进行数据融合和分析，最终给出地震预警结果。
二、传感器网络地震灾害预警技术的应用传感器网络地震灾害预警技术可以应用于多个领域，包括地震科学研究、地震灾害防范等。
首先，该技术可用于地震科学研究中，通过对地震波的采集和分析，科学家们可以深入了解地震的发生机理和规律，提高对地震的认识和理解。
其次，传感器网络地震灾害预警技术的应用可以帮助政府和相关机构做好地震灾害的预警工作，及时采取应对措施，减少灾害损失。
此外，该技术还可用于建筑结构和桥梁等工程的设计与改进，提高其抗震能力，保障人员生命财产安全。
三、传感器网络地震灾害预警技术的发展趋势随着科技的进步，传感器网络地震灾害预警技术也在不断发展。
首先，传感器的类型和性能将进一步改善与创新，以满足更加准确的地震波监测和数据传输需求。
其次，数据处理与分析能力将得到提升，通过引入人工智能和大数据分析等技术手段，更加精细地进行地震波数据的处理和预测。
此外，预警系统的覆盖范围也将逐步扩大，以满足不同地域和场景的需求。
同时，公众的参与与意识将得到进一步提高，社会各界将更加重视地震灾害的预防和应对。
总结：传感器网络地震灾害预警技术以其高效、准确和灵活的特点受到了广泛关注。
在未来的发展中，这一技术将不断进步与完善，为地震科学研究和灾害防范提供更多的支持。
森林火灾无线监测预警系统的设计与实现
森 林 火 灾无 线 监 测 预警 系统 的设 计 与 实现
Ｄｅ ｉｎ ａ ｄ Ｉ ｐｅ ｅ ｔｔ ｎ ｏ ｈ ｏ ｉ ｒ ｇａ ｄ Ｅ ｒ ａ ｎｎ ｙ ｔ ｍ ｏ ｏ ｅ ｔＦｒｓ ｓｇ ｎ ｍ ｌｍ ｎ ａｉ ｆｔ ｅ Ｍ ｎｔ ｉ ｎ ａｌ Ｗ ｒｉｇ Ｓ ｓｅ ｆ ｒＦ ｒｓ ｉ ｏ ｏｎ ｙ ｅ
ｃ ｎ ｔｕ ｔｄ．Ｔ ｅ ｓｒ ｃｕｒ ｆｔｅｓ ｓｅ ｉ ｎｒ ｄ ｃ ｄ，ａ ｄ ｔ ａ ｄ ｒ ｅｉｎ ｏ ｈｅ ｍａｎ ｆｎｃｉｎ ｌｍｏ ｕｅ ａ ｌ ａ ｈ ｏｔ ｒ ｅｉｎ ｏ ｏ ｓｒ ｃｅ ｈ ｔｕ ｔ ｅ ｏ ｈ ｙ ｔｍ ｓｉｔｏ ｕ ｅ ｎ ｈｅｈ ｒｗａ ｅ ｄ ｓｇ ｆｔ ｉ ｕ ｔ ａ ｄ ｌ ｓｗｅｌ ｓｔ ｅ ｓｆ ｏ ｗａ ｅ ｄ ｓｇ ｆ
０ 引言
森林是人类赖 以生存 和社会发展最 重要 的资源之
一
迅速成为国内外远程数据测控 系统 中解决 监控点涉及 地域广、 设备布局分散等 问题的主流技术 。
，
更是地球生态平衡 的保护者…。由于人为及 自然原
１ 系统 结构
在森林 火灾 监测 预警 系统 中，ｉＢｅ模块 与传感 Ｚｇ ｅ
心节点转 发 ， 由 Ｇ Ｒ 再 Ｐ Ｓ模 块 传 送 到手 机 客 户端 或
灾监 测 预警 系统 。介 绍 了系 统 的结构 ， 出了 主要 功能模 块 的 硬件 设计 方 法和 Ｚ Ｂ ｅ 线传 感 网络 中各 功 能节 点 的软件 设计 。同 给 ｉ ｅ无 ｇ 时， 对传 统的无 线传感 网 的 自组 网方案 进行 了改进 ， 并在 分布 式组 网方 案 基础 上 实现 了 Ｚｇ ｅ 无 线 传感 网络 节 点 的分簇 置 放 。实践 ｉ ｅ Ｂ 证 明 ， 系统实 现 了森 林火 灾监测 和预 警 的功能 ， 高 了系统 中数 据传输 的实 时性 、 该 提 可靠性 以及 系统 的可扩展 性 。 关键 词 ：监 测 无线传 感 网 Ｚｇｅ Ｇ Ｒ 自组 网 ｉ ｅ ＰＳ Ｂ 实 时采集
森林火灾监测、预警与决策支持系统的研究
・ ２ ９・
森ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 火灾监测 、 预警 与决策支持 系统 的研究
刘 禹
（ 黑龙江省计算 中心， 黑龙江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ３ ６ ） 摘 要： 建设 森林 火灾监测 、 预警与决策支持 系统 ， 将在 当前的森林 防火和将 来的生态环境 建设 中具有重 大的作用。它将森林气象因 子 采集、 无 线传 感器网络和应用领域数据有机地结合在 一起 ， 它所提供 的数据和信 息将在 森林 火灾系统模 型下进 行分析和评测 ， 产生森 林 防火预警 结果 ， 为政 府或 林业主管部 门提供森林 防火宏观决策 、 指挥 管理、 生态资源规 划及 建设 ， 实现社会、 经济的高速发展和 自然 、 生 态环境 的有效保护 ， 保证 可持 续发展 。 关键词 ： 森林防火 ； 气象因子 ； 无线传感 网络 ； 决策支持
１ 概 述 子数据监测 中的不足 ， 主要在能量 的基础上对 Ｌ ＥＡ Ｃ Ｈ做出改进 ， 以 森林是全球生态系统的重要组成部分 ， 是人类 社会 生存 发展与 适应 实际需要 。 基于 Ｒ Ｓ Ｓ Ｉ 的定位手段 ， 结合多维定标技术和同事定 生态环境演变不可或缺的重要物质 基础 。 森林火灾是人类所面临的 位构 图的思想 ， 设计相对定位算法 ， 以实现 网络的拓扑控制 。 通过最 最重要 的自然灾害之一 ， 给人们 的生命财 产造成严 重的威胁 。本研 小距离聚类法 ， 融合多传感 器的感知数据 ， 提高数据融合结 果客观 究 以实时采集的森林火灾相关因子为基础数据 ， 引入关 联规则数据 性的同时 ， 减小数据的传输量 ， 以延 长网络生命周期。 挖掘技术对火情信息进行 分析监控 ， 建立在林火发 生的第一时间智 结 合森林环 境的特点 ，通过对动态 电压调整技 术进行优 化研 能启动应 急灭火措施 ， 同时 提供 合理 、 科学 、 实用的森林火 灾监测 、 究 ， 实现在不影响处理器性 能的前提下 ， 通过性能预测软件 根据处 预警与扑救方案的智 能决 策支持 系统 。 理器 的繁忙程度调整处理器的工作 电压 和工作频 率 ， 达到降低芯片 采 用理论计 算和物理模拟相结 合的方法 ， 从采集森林火 灾相 关 功耗 的 目的， 以实现无线传感器 网络系统生命期的最大化。采用多 因子人手 ， 分析火险隐患规律及概率 。通过试验 ， 结合硬件 ， 实现森 种定 位方法相结合 的技 术 ， 改进 多维定标技术 ， 在定位过程 中减 少 林 消防防火阀用智能驱动器的 自动监测 ， 出水 和复位 等为火 灾发生 信标节点数量 的同时提高定位的精度 。 通过对无线传感 器网络 的多 提供预防应 急准备。通过定性模 型与理论计 算预测火行为 ， 模 拟相 跳路 由协议 Ｌ Ｅ ＡＣ Ｈ算 法进行优化 ，实现无线传感器 网络进行 自组 似火情 建立 森林火 险智能 预防与决策支持系统 。 织、 自配置 ， 提高网络的生存 时间。 ２森林气 象因子数 据实时采集 针对传统的 Ａ ｐ ｒ ｉ ｏ ｒ ｉ 算法需要产生大量的候选项集 ， 另外该算法 在进行森林气象 因子数据监测 和传输 时 ， 要对多种条件下 的环 需要多次重复扫描数据库 的不 足 ， 项 目提 出一种产生频繁项集的有 境进行 同时测量 ， 通常需要对风向 、 风速 、 温度 、 湿度、 光照 、 降水量 、 效算法 ， 利用 ０和 １的数据存储方式来表示影响火险因素在火情 信 蒸 发量 、 二氧化碳 和土壤含水量等指 标监测 ， 发生火灾 等突发事 件 息集 各事务中 的支持情 况 ， 提 出一种新 的不需要产生候选 集 ， 并 且 时还须精确定位火灾发生地 ， 为系统模型提供气象 因子数据 。利用 只需要扫描一次数据库的关联 规则算法 ， 分析各因素造成火险的规 无 线传感器 网络 ， 将 大量的节点播撒 到需要监测 的区域 ， 即可实 现 律及概率机制 。 气象 因子数据 的测量与传输 。 火行为 图像处理研究及其算法实现 ， 提 出各火点周 围火行 为图 利用无线传感 网络监测有着突 出优势 ： 像的概率特征融合模 型 ， 为火灾的识别判断以及火行为跟踪 奠定理 传感器节点体积小 、 数量 大 ， 整个森林监测可 以一 次布置到位 ， 论基础。 每个传感器节点均可准确及时地采集环境数 据 ， 并汇总到基站 ； 结合森林火灾实地情况 ， 提出一种 基于案例推理的决策分析方 无线传感器节点本身具有一定 的计算 和存储能力 ， 可 以对环境 法 ， 为森林火灾预防与决策 选择 提供理论支持 。 的变化进行较为复杂 的监控和判断 ，同时又具有无线 通信 能力 ， 可 ７结 论 以进行 节点 间协 同监控 ，并能在 网络遭到破坏 时进行 自动恢复组 建设森林 火灾监测 、 预警 与决策支持 系统 ， 将在 当前 的森林 防 网、 传 递信息等功能。 火和将来的生态 环境建设 中具有重大的作用 。 它将森林气象因子采 ３火情信息监测与分析 集无线传感 器网络和应用领域数据有机地结合在一起 ， 提供 的数据 以植被 类型 、 高程 、 坡向、 坡度、 道路 网 、 水 系缓 冲区 、 气温、 降 和信息将在森林 防火 系统模型下进行分析和评测 ， 产生森林 防火预 水、 相对湿度 以及森林气象 因子数据等 因素作为预测火险的基本指 警结果 。为政府或林 业主管部 门提供 防森林 火宏观决策 和指挥管 标 ，利用改进 的关联规则数据挖掘技术挖掘火险 出现 的关联规 则 ， 理、 生态资源规划及建 设 ， 实 现社 会 、 经济 的高速 发展和 自然 、 生态 研究实时监控分析森林火情的方法。 制作火情监测多通道合成彩色 环境的有效保护 ， 保证 可持续发展 。 图像 、 火点 信息列表 等各类火情监测信 息 ， 及时 向防火部 门传送 ， 为 参 考 文 献 有关领导和业务人员 了解火灾发展态势 、 制订 防火 、 扑火决策 ， 分析 【 １ 】 赵 凤君， 舒 立福 等． 森林 火险 中长期预 测预 报研究进展 ［ Ｊ ］ ． 世 界林 火险天气提供了大量信息。 业研究， ２ ０ ０ ７ ， ２ ０ （ ２ ） ： ５ ５ — ５ ９ ． ４火 行 为 跟 踪 预 测 【 ２ 】 李光辉等． 基－ Ｉ － Ｊ Ｌ线传感器 网络的森林火 灾监测预警 系统『 Ｊ １ ． 传感 基于概率 的火行为蔓延 图像表示方法 ，对火行 为进行跟 踪预 技 术学报， ２ ０ ０ ６ ， （ ６ ） ： ６ ９ — ７ ２ ． 测 。对不 同火点火行为采用分区局部搜索算法跟踪火势 ， 经过对观 ［ ３ ］ Ｚ ｒ 鲁 河等． 森林 防火辅助决 策支持 系统的设计 与 实现 ［ Ｊ ］ ． 管理科 测数据进行处理后得到的火行 为的概率信息创建火势走 向地图。 学． ２ ０ ０ ３ ， １ ６ （ ３ ） ： ２ １ — ２ ４ ． ５森林火灾监测、 预警与决策支持 系统 结合森林 实地火情信 息分析结果 ， 基 于案例 推理算法 建立 火灾 智 能决策 系统 ， 实 现机器学 习 、 搜索调 用 、 结果 输出等功能 ， 智 能指 导消防人员 扑救及疏散群众等决策 。 并就灾后扑救决策评估及时更 新案例库 。 ６关 键 技 术 分 析
基于Zigbee的森林防护系统设计
基矛
一
量 △ 曼 疆 盈 量△ 毫 乏 圈
的森林 防护 系统设ห้องสมุดไป่ตู้
黑龙江大庆 ； 文 ◎ 曹广华 １ 张承海 １ 金树波２（ 东北石 油大 学 电气信 息工程 学院 １ ２ ．大庆石油管理局 物探 公司 黑龙江大庆 ）
摘 要 ：针 对 森林 防护 的 特 点 ，设 计 了 般是通过更上 种 基 于 ｚ ｂ ｅ 森 林 防 护 系 统 。 系 统 由 层 （ 网络 层 ） ｉ ｅ的 ｇ 如 ｚ ｇ ｅ 协 调 器 、路 由 器 、终 端 节 点 和 上 位 Ｐ 的 安 全 机 制 来 ｉｂｅ Ｃ 机 组 成 。终 端 节点 采 集 地理 位 置 、空 气 湿 保 证 的 ［ ］ ４ 。 度 、温度 、气压 、光 强度等 参数 ，然后通 过 Ｚ ｇ ｅ 每 一 层 ｉｂｅ Ｍ 构建 的Ｚｉｂ ｅ ｇ ｅ 网络传 给协调 器 ，最 终由协调 （ ＡＣ、 网 络 器再把数 据通过Ｇ Ｒ 模 块传 到上位机 ，在上 或 应 用 层 ） ＰＳ 都 位机指挥 中心由工作人 员进行 数据分析 ，从 能 被 保 护 。 为 而对 森林 的情 况进行 实时监 控。 了 降 低 存 储 关键词 ：Ｚ ｇ ｅ ；Ｇ Ｒ ；终端 节点；森 要 求 ， 它 们 可 ｉｂｅ ＰＳ 林 防 护 以 分 享 安 全 引 言 钥 匙 。Ｓ Ｐ Ｓ 是 点 森 林 是 与 人 类 生 存 息 息 相 关 的 一 种 重 要 通 过 Ｚ ０ 行 Ｄ 进 的 生 态 资 源 。随 着 人 们 生 活 水 平 的 提 高 ， 人 初 始 化 和 配 置 图 １系统总体框 图 们 对 森 林 资 源 的 需 求 也 越 来 越 大 ， 导 致 森 林 的 ，要 求 实 现 面 积 减 少 ， 森 林 资 源 日益 宝 贵 。 因 此 森 林 防 高 级 加 密 标准 护显得 极为重要 ［， ］ １ ２ 。森林 防护主 要是防止 （ Ｅ ） 它 规 ＡＳ。 广 － 人 为破坏和 火灾 ，同时检测 环境指 标 以适 合 范 定 义 了信 任 温度传感器 ｎ ＝ 土壤养分测试倪 ＝ ＝ ｝ 树木 生长 。森林防护 系统并 不十分 复杂 ，它 中 心 的 用 途 。 ０ ｂ ● 孟 ｌ 只 需要收集位 于森林 各个位 置 的数 据，包 括 信任中心是在 湿度传感器 Ｕ Ｌ ＜＝ 热释电 传 ： ＝ 红外 感器 ０ 地理 位置 、空气 的湿度 、温度 、气 压、光 强 网 络 中 分 配 安 度 等 等 ， 并 定 时 把 收 集 到 的 相 关 数 据 传 给 数 全 钥 匙 的一 种 光强传感器 ： 压 力传感器 ｝ 据 分 析 中 心 ， 以 便 明确 森 林 的 各 项 指 标 ，及 令 人信任 的设 图 ２终端 节点 框图 时 地 了 解 森 林 的 各 种 情 况 ， 防 范 于 未 然 ， 能 备 。 在 无 线 传 在 第 一 时 刻 消 除 隐 患 ， 减 小 人 力 、物 力 的 浪 感 器 网 络 中 费和经 济损失 。如果运 用有线 的设备 对森林 Ｃ Ｍ ／ Ａ （ ＳＡＣ 载 进 行 监 控 显 然 是 不 符 合 客 观 实 际 的 ， 因 为 在 波 侦 听 多址 ／ 森林 中大范 围的布线 ，错 综复 杂，不 具备可 冲 突避 免 ）是 行性 。相 比之下 ，无线网络技 术Ｚ ｇ ｅ 就能 ｉｂｅ 种 非 常 有 效 在这方面发挥很好的功效。 的冲 突 控 制 方 ｚｉｂ ｅ 术 简 介 ｇｅ技 法 ，可 以 降 低 Ｚ ｇ ｅ 是 一 种 短 距 离 、 架 构 简 单 、 低 硬 件 的成 本 。 ｉｂｅ 消 耗 功 率 和 低 传 输 速 率 的 无 线 通 讯 技 术 ， 主 Ｚ ｇ ｅ 的 信 道 ｉｂ ｅ 要 适 用 于 自动 控 制 、 传 输 、 传 感 、 监 控 和 远 接 入 方 式 采 用 程控 制等领 域，可 以嵌入各 种设备 中 ，同时 这 种 方 法 ， 能 支 持 地 理 定 位 功 能 。Ｚ ｇ ｅ 主 要 支 持 三 种 组 有 效 地 减 少帧 ｉｂ ｅ 网形 式分别 是星形 网络 、 网状 网络 和簇状 网 的 冲 突 。 为抗 匪 ３系统应用量程序桎圈 络 它 的物 理 层 、Ｍ Ｃ 和 链 路 层 采 用 了 ＩＥ 干 扰 和 多 径 Ａ层 ＥＥ ８ ２ １ ． 个人 无线局域 网 ）协议 标准 ，并 衰 落 ，Ｚ ｇ ｅ 在物 理层采 用直接序 列扩频 和 节点连接各传感器 （ ０ ． ５ ４（ ｉｂ ｅ 如图２ ）即时采集数据 ， 在此基 础进行 了进一步 的完善 。其 网络层 、 频 率 捷 变 Ｆ 技 术 。 为 了保 证 帧 的 正 确 传 输 ， Ａ 经过数模 转换后 发送给 路 由器 ，再 由路 由器 应 用 层 和 高 层 应 用 规 范 （ Ｐ ） 由Ｚ ｇ ｅ 联 盟 Ｚ ｇ ｅ 在 Ｍ Ｃ 采 用 了两 个 措 施 ： 自动 请 求 重 传 给 ｚ ｇ ｅ 协 调 器 ， 然 后 通 过 Ｇ Ｒ 模 块 ，经 ＡＩ ｉｂｅ ｉｂｅ Ａ层 ｉｂｅ ＰＳ 制定 ［］ ３ 。它工作 在采用 直接 序列扩频 的工业 传Ａ Ｏ Ｒ 和帧缓存 。当一帧传给一个设备 时，如 外部 网络 传给控 制 中心 控制 中心对 数据进 电 状态而不 科学医疗 （ Ｓ ）频段 ，即２ ４ Ｈ 、９ ５ Ｈ 、 ＩＭ ． Ｇ ｚ １ Ｍ ｚ 果 接受设 备处 于忙或 者休眠源 管理 ～ 能接 收 行分 析 处 理 ， 了解 这 个 区域 的森 林 实 时情 ８ ８ Ｈ 的 免 执 照 频 段 ， 非 常适 用 于 无 线 传 感 该 帧 ，那 么网络 的主 协调设 备就暂 时缓存该 况 。 网 络 中 的 所 有 设 备 的Ｚ ｇ ｅ 的Ｍ Ｃ 都 拥 ６Ｍ ｚ ｉｂ ｅ Ａ 层 器 网络 。 帧 ， 直 到 接 收 端 能 接 收 该 帧 。 这 种 安 全 机 制 有 一 个 ６ 位 的 Ｉ Ｅ 地 址 ，一 般 使 用 ｌ 位 短 地 ４ ＥＥ ６ １ １ Ｚ ｂ ｅ 术 的特 点 ． ｉ ｅ技 使 得 整 个 网 络 具 有 高 的 稳 定 性 和 可 靠 性 ，便 址 来 减 少 数 据 包 大 小 。 在 放 置 节 点 时 ， 把 节 １ 通 信 可 靠 ： 系 统 采 用 了 Ｃ Ｍ — Ａ的 于 维 护 ［］ 、 ＳＡ Ｃ ５。 点 的 编 号 和 节 点 放 置 的 地 理 位 置 相 对 应 ， 并 碰 撞避 免机 制 ，避 免 了发 送数据 时 的竞争和 二 、 系统 总 体 设 计 输 入控制 中心 的数据库 。这样 只要记 录下终 冲突 ；采用 完全确 认的数 据传输 机制 ，保证 无 线 传 感 器 网 络 用 于 森 林 防 火 系 统 ，需 端 地 址 ， 再 根 据 节 点 编 号 就 可 以 很 容 易 确 定 信 息传 输 的可靠 性 。２ 网络 的 自组 织 、 自 、 要 在 森 林 中 由 人 工 散 布 节 点 ，这 些 节 点 通 过 传 感器 的地理位 置 。在 控制 中心收到数 据 以 愈能力强 ：Ｚ ｇ ｅ 的 自组织功 能：无 需人工 自组 织方式 构成无 线 网络 ， 以协 作 的方式感 后 ，通过对 数据 的分析 ，根据温 度 、湿 度 、 ｉｂ ｅ 干 预， 网络 节点能 感知其他 节 点的存在 ，并 知 、采集和 处理 网络覆盖 区域 中所需要 的信 土 壤 养 分 、光 强 度 以及 有 无 人 为破 坏 等 信 确 定 连 接 关 系 ， 组 成 结 构 化 的 网 络 。 Ｚ ｇ ｅ 息 ，可 以实现 对任 意地 点信息在 任意 时间 的 息 ， 看 是 否 需 要 人 为 处 理 ， 并 能 准 确 找 到 发 ｉｂ ｅ 自愈 功 能 ： 增 强 、删 除 或 移 动 节 点 ， 节 点 发 采 集 、 处 理 和 分 析 ［］ ６。 送危险信息的地理位置，及时处理。 生 故障等等 ，网络 能够 自我修 复无 需人工 干 节 点 电源 由两节 １ ５ 碱 性 电 池 组成 。 ．Ｖ ２ １ 数据传输流程 ． 预 ，保 证 整 个 系 统仍 然 能 正 常 工 作 。３ 、成 本 如 图 ｌ 示 ， 先 由 监 控 主 机 发 出 对 森 林 ｚ ｇ ｅ 工作在 低耗 电待机模式 下，一块 普通 所 ｉｂ ｅ 低廉设备的复杂程度低 。４ 、网络容量大 。 各项情 况指标 进行查 询 的请 求命 令 ，通 过卫 的碱 性 电池 可 支 持 一个 节 点 工 作六 个 月 到 １２ 安 全 性 及 可 行 性介 绍 ． 星或 者 Ｉ ｔ Ｆｌ ｔ 到ｚ ｇ ｅ 协 调器 ，接 着 两 年 时 间 ， 甚 至 更 长 。 这 是 ｚ ｇ ｅ 的突 出 优 ｎｅｒ 传 ｅ ｉｂｅ ｉｂ ｅ 安全 性对于个 人无线 局域 网来说 是极其 Ｚ ｇ ｅ 协 调 器 根 据 命 令 选 择 所 要 查 询 的 终 端 势 ， 特 别 适 合 应 用 于 低 成 本 的传 感 器 网 络 。 ｉｂ ｅ 重要 的，Ｚ ｇ ｅ 安 全机制 由安全服 务提供层 节 点 ；Ｚ ｇ ｅ 网络会 自动 搜寻路 径 ，当路 由 ｉｂ ｅ ｉｂ ｅ 把它 放入森 林里 ，可 以长 时间 的对 环境 的数 提 供 。 ＩＥ ８ ２ １． ／ ｉ ｂ ｅ 议 使 用 Ｍ Ｃ ＥＥ ０．５４Ｚｇｅ协 Ａ 层 器 收到控 制命令 以后 ，激活 与其相 连 的所 有 据 进 行 收 集 ， 不 需 频 繁 的 更 换 电 池 。控 制 中 的安全机制，来保证Ｍ Ｃ 令帧、信标帧和 响 节 点 ，进 行 通 信 。 因 为 森 林 面 积 不 定 ， 如 果 心 定 时 的 对 网 络 进 行 访 问 ， 每 隔 一 段 时 间 接 Ａ命 应 帧 的 安 全 性 。单 跳 的 数 据 消 息 是 通 过Ｍ Ｃ Ａ 层 面 积 大 则 需 多 级 路 由 ， 以使 传 输 可 靠 。 面 积 收 来 自节 点 的 数 据 。 所 以 节 点 不 是 一 直 都 处 的安全机 制来做 到的 ，而 多跳 的消息报 文
森林防火监测预警系统设计研究
森林防火监测预警系统设计研究近年来，森林火灾成为了全球面临的重大自然灾害之一，每年都有大量的人员伤亡和财产损失。
如何在火灾发生前及时掌握现场情况，将火势扑灭在初期，是防止森林火灾的关键。
因此，研究一套森林防火监测预警系统，成为了当今世界的重要课题之一。
1. 系统背景现在，为了保护和利用森林资源，在不同地区都建有了森林防火监测站。
这些站点安装了摄像头、温度、湿度等传感器。
这些站点之间的信息独立，互相隔离，不能够很好的协同处理和分析。
各地防火部门之间也缺少联动合作。
对于一个预警系统来说，不具备综合防控能力，难以及时、准确的预警和处理火情。
2.系统设计要求(1) 系统可靠性：对于防火预警系统的度量，可靠性和准确性是最重要和最基本的要求。
防火系统必须确保最高的系统可靠性，包括设备系统、数据传输、处理和分析。
通过使用高质量的设备，实现传感器监测点的实时传输和数据处理能力可以保证系统的可靠性和稳定性。
(2) 省钱且高效：如果一个防火预警系统需要巨额资金的成本，并并需要长时间才能实现和启动，那么它就没有太大的作用。
另外，它需要以最快的响应速度检测火情，以便防止火势扩大。
如果一个系统的预警响应仅限于当前发生的事件，就会存在一种跟不上现实需求的局面和感知缺失的现象。
因此，系统必须能够准确、及时地传输数据。
(3) 可管理：对于一套预警系统来说，管理员必须能够对系统进行监管，以便可以及时响应任何事件。
此外，防火预警系统必须确保可以在扩大范围发生的情况下进行管理和升级。
3.系统设计方案(1)技术选型。
研究团队选择物联网技术和云计算技术进行系统开发，可以实现跨地域信息共享，支持大规模、实时、高效、可扩展、可靠的信息传输和数据处理。
(2)系统架构。
基于云计算框架构建架构，并应用前后端分离的思想进行整体布局，将整个系统需求分为监测模块、领导模块、处理模块、预警模块和系统管理模块。
其中监测模块使用传感器进行监控和信息输入；领导模块用于监控指挥；数据处理模块用于处理外部数据；预警模块对数据进行预警和提示；系统管理模块用于系统资源的管理、故障排除和用户管理。
ZigBee无线传感与卫星定位技术在森林火灾预警中的应用
Ｋ ｅ ｗ ｏ ｄｓ：Ｚｇ ｅ ； ｗｉｅｅｓｓｎ ｏ ； ｃ ｍｐ ｓ ａｅｌｅ；ｆｒｓ ｒ ｒｖ ｎｉｎ ｙ ｒ ｉｂ ｅ ｒｌｓ ｅ ｓｒ ｏ ａｓｓｔｌｔ ｉ ｏｅｔｆ ｅｐｅ ｅ ｔ ｉ ｏ
Ｓｎ ｈｃ ｎ（ ｏｅｅｏ ｃａｉ ｌ ｎ ｌ ｔｃｌ ｎｉｅｒ ｇ ｏｔｅｓ Ｆ ｒｓ Ｕ ｉ ｒｔ，Ｈ ｒｉ ５０ ０ ｏ ｇ ｅｕ Ｃ ｌｇ ｆ Ｚ ｌ Ｍｅｈ ｎ ａ ａ ｄＥｅ ｒ ａ Ｅ ｇｎｅｉ ，Ｎ ｒ ａｔ ｏｅｔ ｎｖ ｓｙ ａｂ １０ ４ ） ｃ ｃｉ ｎ ｈ ｅｉ ｎ
防 火 、灭 火的 效 率 。
关 键 词 ：Ｚｇｅ ；无 线 传 感 ；北 斗 卫 星 ；森林 防 火 ｉｂｅ
中图分类号 ：Ｓ７２ ６
文献标识码 ：Ａ
文章 编号 ：１０ 一 ０ Ｘ Ｉ０ １ ６— ０ ６— ４ ０ １ Ｏ ５ ２ １ ）０ ０ ３ ０
Ａｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｏ ｇ ｅ Ｗ ｉｅ ｅ ｓＳ ｎ ｏ ｎ ａ ｅｌ ｅ Ｐ ｓｔｏ ｉ ｇ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｎ Ｆ ｒ ｓ ｒ ｒｙ ｗａ ｎ ｎ ／ ｎ ｈ ｏ ｉ ｎ， ｐ ｉ ｔ ｆＺｉＢｅ ｒ ｌｓ ｅ ｓ ｒ ａ ｄ Ｓ ｔ ｌ ｔ ｏ ｉ ｎ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉ ｏ ｅ ｔ ｃ ｏ ｉ ｉ Ｆｉｅ Ｅａ ｌ ・ ｒ ｉ ｇ Ｘｉ ｇ Ｓ ａ ｑ ａ
摘
要 ：应 用 Ｚｇｅ Ｃ ５０模 块 、 温 湿传 感 器模 块 、北 斗 Ｖ 一 ３模 块 以 及 自行 设 计 的 无 线 网关 ，采 用 网 状 网络 拓 扑 ｉ ｅＣ ２ ３ ｂ ０
森林防火监测预警系统的设计与实现
森林防火监测预警系统的设计与实现森林防火监测预警系统的设计与实现摘要：随着全球气候变化和人类活动的不可避免影响，森林火灾成为了一个严重的问题。
为了有效地预防和应对森林火灾，研发一套可靠的森林防火监测预警系统至关重要。
本文旨在介绍一种设计与实现森林防火监测预警系统的方法，该系统通过基于物联网和数据分析的方式，可以实现对森林火灾的实时监测和预警。
一、引言森林火灾作为一种自然灾害，给人们的生命安全和生态环境带来了巨大的威胁。
因此，研发一种有效的森林防火监测预警系统至关重要。
这样的系统需要能够实时监测森林的火灾状况，并能够在火灾发生之前及时预警和采取相应措施。
二、系统设计1. 硬件设计森林防火监测预警系统的硬件设计包括传感器模块、通信模块和中控模块。
传感器模块主要用于检测环境条件，例如温度、湿度和风速等。
通信模块用于将传感器采集到的数据发送给中控模块。
中控模块负责接收并处理数据，并根据数据分析结果进行预警。
2. 软件设计系统的软件设计主要包括数据处理和分析模块、预警模块和远程监控模块。
数据处理和分析模块用于接收传感器采集到的数据，并进行处理和分析，以判断当前是否存在火灾风险。
预警模块根据数据分析结果，及时发出预警信号，通知相关人员采取行动。
远程监控模块可以通过互联网实现对整个系统的远程监控和控制。
三、系统实现1. 传感器模块实现传感器模块是系统中最为关键的部分，它能够实时获取森林的环境信息。
在设计传感器模块时，需要考虑到其适应不同环境的能力、数据的准确性和实时性等因素。
通过选择合适的温度、湿度和风速传感器，并进行合理的安装布局，可以确保系统能够准确地检测到火灾的即将发生。
2. 数据处理和分析模块实现数据处理和分析模块负责接收传感器采集到的数据，并实时对数据进行处理和分析。
在数据处理方面，可以使用滑动窗口等方法，对数据进行平滑处理以剔除噪音。
在数据分析方面，可以使用机器学习等方法，通过对历史数据的学习和分析，预测未来可能发生的火灾风险。
基于WSN与GIS技术的森林火灾监测预警研究
行 探 讨 ， 出采 用 Ｗ Ｓ 与 Ｇ Ｓ 术 相 结 合 的 森 林 火 灾 监 测 系统 ， 系统 可 以解 决传 统 监 控 布 点 困 提 Ｎ Ｉ技 该 难 、 控任务重、 监 实时性 不 强 的 问题 。
关键词 无 线 传 感 器 网络 地理 信 息 系统 森 林 火 灾监 测 ｄ ｉ０３ ６ ／ｉｓ ．６ ３ ８ ７ ．０ ００ ．０ ｏ １ ．９ ９ ． ｎ１ ７ — ８ Ｘ２ １ ．３０ ３ ： ｊｓ
ｆ 收稿 日期】 ２ １ — ３ １ ００ ０ — ０ ｆ 编】 ４ １２ 邮 ７ ０２
【 作者简介】 张莉莉（９ ２ ， ， １８ 一）女 河南洛 阳人 ， 助教 ， 主要从 事无线传感器网络定位工作。
譬＜
２ １ ．３ ０ ０ Ｂ ０
总第 １ ６ ８ 期
２． 森林 防火 的地 理信 息 系统 （ Ｓ） ２ ＧＩ
１ 森林 火灾预报 预测研 究 的现状 分析
对 于森林 火灾 的预 报预 测研究 ， 国内外进 行 了很 多工
２ 相关 的概念
２１ 森 林 防火 的无线传 感器 网络 ．
作， 但是国内的研究大多数侧重于对森林火灾的指挥和调
度， 以及林 火 的蔓 延 预 测方 面 的研 究 ， 还没 有 对森 林 火 标 志 码
Ａ
森林火 灾是 人类 所面 临 的最 重要 的 自然灾 害之 一 。 森 林是人 类 的宝贵 资源 ，也是 农业 生产 和 人 民生活 的 保障 。
和性的限制， 假热点的干扰排除需要更多地借助于综合知 识，故亚像元林火面积的估算精度也难 以进一步提高， 有
预报 开展 系统 的研 究 。 国外对 森林火 灾 的预测 与预 报虽 开
无线传感器网络是由大量的无线传感器节点构成的
ZigBee无线传感技术在森林火灾监测中的应用
线 森林环 境参数 监测 系统 的设 计方 案 。考 虑到森林 地形 的特殊 性 ， 采用 网状 网络拓扑 方法 ， 以无 线控制 器 ＪＳ ２－ ０Ｍ ２模块 为监 Ｎ Ｉ１ ｏ ．０ ｏ 测 节点核 心 ， 最大程 度地扩 展了监测 范 围。详 细介绍 了系统硬 件各 部分 组成 和 软件 流程 设计 。经 分析 ， 系统 可实 时监 测 森林 的环 该 境 指标 ， 对提 高森林 防火 、 灭火 的效率 具有积极 的意义 。
关 键词 ：Ｚｇ ｅ 无线传 感技术 ｉ ｅ Ｂ
中图分类号 ：Ｔ ９ Ｎ２
森林 防火
环境 监测
森林保 护
文献标 志码 ：Ａ
Ａｂ ｔａｃ ： Ｔ ａ ｉｏ ａ ｏｅ ｔｆ ｅｐｒｖ ｎｉｎ ｗａ ｉｌ ａｒｅ ｙｍａ ｐ ｗｅ ．ｉ ｓｔｏ ｃｕ ｅａ ｄ ｉ ｏ ｓｂｅ ｔ ｃｉｅｙ ｍａｔｒｔｅｃ ｎ ｉｏ Ｓ ｓｒ ｔ ｒ ｄｔ ｎ ｌｆｒ ｓ ｒ ｅ ｅ ｔ ｓｍａｎｙ ｃ ｒｉｄ ｂ ｎ ｏ ｒ ｔｗａ ｏ ｒ ｄ ｎ ｍｐ ｓｉｌ ｏａ ｔ ｌ ｓｅ Ｉ ｏ ｄｔ ｎ ｉ ｉ ｏ ｖ Ｉ ｉ
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术本栏目责任编辑：冯蕾网络通讯及安全第7卷第21期(2011年7月)基于无线传感网络的森林灾害预警系统研究陶冶，兰聪花（兰州工业高等专科学校，甘肃兰州730050）摘要：森林灾害预警系统是采用数字视频、现代通信、计算机信息处理、太阳能等综合技术进行森林远程视频监控的系统工程。
该工程以视频监控系统为基础，融合了GPS 定位、气象传感信息、地理信息、遥感信息等技术，形成对森林灾害、湿地保护等进行全方位电子化管理的森林资源数字信息管理系统。
无线传感网络是由大量传感器节点构成的自组织网络，它集成了传感器、微机电系统和网络三大技术，目的是感知、采集和处理网络覆盖范围内感知对象的信息，并转发给数据处理中心，为森林安全状态提供依据。
随着微机电系统MEMS 、无线通信技术和电子技术的不断发展，使无线传感网络的实际应用越来越广泛。
关键词：GPS 定位；无线通信；传感器网络；监测；嵌入式中图分类号：TP393文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2011)21-5100-02The Researching Based on Wireless Sensor Network of Forest Disaster Warning SystemsTAO Ye,LAN Cong-hua(Lanzhou Polytechnic Collegr,Lanzhou 730050,China)Abstract:Forest fire warning system using digital video technology,integrated modern communication technology,the computer technol -ogy,solar technology,remote video monitor system for forest.This video monitoring system for engineering with GPS positioning system,fusion,meteorological sensing system,geographic information system,video conferencing system of remote sensing system,forest fires,forest pest etc can be managemented of the forest resources of the digital information management system.Wireless sensor networks consists largely of sensor nodes through wireless communication technology of self-organization network,it has integrated sensors,microelectromechanical system and network technology,the purpose is the perception of three sampling and processing,network within range of information,and perceived object to observer,data processing center in the system.As MEMS MEMS and wireless communication technology and elec -tronic technology development,the practical application of wireless sensor networks become possible.Key words:GPS positioning;wireless sensor network;monitoring;embedded system1国内外无线传感器网络研究现状国内对于无线传感器网络技术的研究、推广与国外存在着明显的差距，对于此领域的研究工作目前基本处于起步阶段。
在理论研究方面，清华大学、浙江大学、哈尔滨工业大学等高等学校和中科院计算所对网络安全技术、节能技术等核心处理技术、路由算法与通信协议等有所研究。
在实际应用方面，将无线通信技术与传感器技术结合在一起的项目出现的更晚。
如中科院计算所宁波分部研发的用于监测蔬菜大棚内温、湿度、土壤酸碱度的基于ZigBee 协议和专用低功耗处理器芯片的无线传感器网络节点软硬件平台；哈尔滨工业大学欧进萍院士等人研发的用于重大工程结构智能健康监测系统；此外，国内的其他一些高校和科研机构也在无线传感器网络技术方面做了一定的工作。
但存在的问题相对较多，研究水平相对落后，对系统的创新性研究相对较少。
因此，今后应该多加强这方面的研究及应用工作，缩小与国外该领域先进技术之间的差距。
2无线传感器网络的关键技术无线传感器网络是无线基础设施网络一种，而且它与无线的自组网络相比较，有资源等方面的缺陷。
为了弥补上述缺陷，无线传感器网络一般还需要具有如下一些关键技术：2.1自我管理能力与网络自组织能力由于环境无线传感网络的应用会产生影响并加以限制，无线传感网络所采用的主要结构示无线方式的自组网结构，传感器节点是随意放置在监测区域，因此必须能自动启动，并在与有信息时必须主动发出通信信号以便和相邻节点联系，然后将获取的相邻节点的位置及工作状态等情况反馈给工作基站，基站再根据记录信息规划网络拓扑结构。
2.2能源管理由于无线传感网络中节点是由有限的电池来供给能量的，因此能源计算是非常重要，必须通过精确的计算，合理使其在休眠与工作状态之间切换，这样才能要尽可能的节约能量、减少空间并降低成本。
2.3传感器网络对数据的管理、处理与查询收稿日期：2011-05-03作者简介：陶冶（1981-），男，甘肃兰州人，现供职于兰州工业高等专科学校，讲师，硕士学位，研究方向为计算机控制；兰聪花（1979-）女，畲族，甘肃兰州人，现供职于兰州工业高等专科学校，讲师，硕士学位，研究方向为计算机应用。
E-mail:info@ Tel:+86-551-56909635690964ISSN 1009-3044Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术Vol.7,No.21,July 2011.5100第7卷第21期(2011年7月)Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术网络通讯及安全本栏目责任编辑：冯蕾传感网络的主要特点是以数据为中心，数据的存储、管理、处理及查询是传感器网络的核心技术，其主要表现在以下几个方面：①在无线传感网络的各个应用方面，监测结果的数据信息是最主要的，而每个具体节点的工作状况并不是最主要的；②由于森林灾害预警系统所要监测的范围大、节点多，因此数据的收集是非常庞大复杂的，因此其具有冗余性的特点；③为了实现以数据为中心的传感器网络对数据的处理，感知数据管理是一种核心技术，其包含感数据的存储、查询、分析、挖掘、加以理解、进行决策分析等几个方面；④由于无线传感器网络节点数目众多，在网络带宽不是很好的条件下，节能最为重要；⑤无线传感网络采用的是基于属性寻址的方式为节点分配地址，并不需为每个节点分配唯一的地址。
2.4节点定位在无线传感器网络的应用中，观察者根据收集到的数据信息对所处监测地区的作出正确的数据处理是最为关键的，而每个节点收集的数据信息必须综合考虑所在测量的位置坐标系统内的信息。
只有这样，才可以提高路由选择的效率，以求更好的掌握网络的负载平衡及其拓扑结构。
我们在算法形成过程中必须考虑如每个节点的网络如何产生自己的空间坐标等问题。
而对每个节点的定位采用的主要是全球定位系统(GPS)技术。
2.5传感器网络协议栈协议栈一般包括五层协议，它们分别为物理层、网络层、数据链路层、传输层及应用层，它们分别与互联网协议栈的各个协议层相对应。
此外，协议栈还包括以下三个管理平台，它们分别为：能量管理平台、任务管理平台及移动管理平台。
协议栈中的比较重要的子层是定位和时间同步子层。
它们既要为网络协议各层提供信息支持，又要依赖数据传输通道进行协作定位和时间同步协商。
QoS 管理在各协议层设计队列管理、优先级机制或者带宽预留等机制，并对特定应用的数据给予特别处理；拓扑控制利用链路层、物理层及路由层完成拓扑生成，同时又为其提供基础信息支持，优化MAC 协议过程，减少网络能量消耗，提高协议效率；网络管理则要求协议各层不但能方便嵌入各种信息接口，还要能定时收集协议流量信息及其运行状态,协调控制网络中各个协议组件的正常运行。
3监测节点实现方案本系统的监测节点主要负责森林各处温度、湿度数据的采集，它的核心是8位AVR 单片机ATmega128L ，它是结合无线收发芯片CC2420，外围温度、湿度传感器SHTll 组成，利用电池来供电。
根据森林温度、湿度监测的性能指标要求，选用了一体化数字传感器SHT11。
它采用了先进的CMOSensTM 数字传感器技术，具有相当高的稳定性和可靠性。
它的工作电压为2.4V ，两线数字式为传感器的接口方式，可直接相连与微控制器，外围电路在某些程度上得到大大简化，其封装为SMD 贴片，能够大大减少PCB 面积。
3.1节点结构监测节点主要功能是采集森林温湿度数据，最终将数据传送给基站节点。
它由传感器模块、处理模块、传输模块和能量供应模块四个部分组成。
传感器模块采用的是温湿度传感器SHTll ，通过模拟112C 接口与处理模块相连;处理模块控制其他模块以及无线传感网络的路由协议、节点的功耗管理等;传输模块主要由低功耗无线通信芯片CC2420及其外围电路组成，软件上运行相应的通信协议;能量供应模块采用2节5号AA 电池供电，可以供电两周以上。
3.2监测节点的硬件设计3.2.1处理模块电路ATmega128L 是基于AVR RISC 结构的采用低功耗CMOS 工艺生产的8位微控制器。
这种芯片采用的是Harvard 内部结构，具有低能耗和资源丰富等优点；采用的是片内128KB 的FLASH 存储器；采用4KB(最大可扩展到64KB)的SRAM 数据存储器和4KB 的EZPROM 存储器。
这个芯片还有这样的8个10位ADC 通道，2个16位和2个8位的硬件定时器和计数器，适用于多种不同模式下正常工作；8个PWM 通道、可编程定时器、片上振荡器、片上模拟比较器；USARTO/1、SPI 、I2C 总线接口；可采用ISP 和JTAG 两种编程方式进行程序设计。