基于ZigBee的森林火災監測設計

1)信息采集模塊負責對網(wǎng)絡(luò )中的傳感器節點(diǎn)進(jìn)行定位；并對傳感器節點(diǎn)采集的環(huán)境參數進(jìn)行信號調理、AD轉換等處理。
2)火災監控模塊負責對信息采集模塊采集的環(huán)境參數進(jìn)行數據處理和分析，根據處理結果對火險進(jìn)行預報。如果監測到火點(diǎn)，就向林業(yè)管理部門(mén)和消防部門(mén)發(fā)出警報，并實(shí)時(shí)監測火情，對資源進(jìn)行合理的調度，制定合趣有效的應急方案，實(shí)施應急響應和救援。
3)無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊負責無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)與協(xié)調器進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信。

2 森林火災監測系統設計
2．1 系統硬件總體設計
通過(guò)森林火災監測系統的結構分析和功能模塊劃分，系統由信息采集處理模塊、微控制器模塊、無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊、供電模塊等組成。系統的硬件總體設計如圖3所示。

2．2 信息采集處理模塊
信息采集模塊由煙霧傳感器、溫濕度傳感器、風(fēng)力傳感器、傳感器信號調理電路、AD7998單元電路組成。煙霧傳感器是將空氣中的煙霧濃度變量轉換成有一定對應關(guān)系的輸出信號的裝置，本文選用SS-668離子型煙霧傳感器探測林區的煙霧濃度，SS-668適用于安裝在少煙、禁煙場(chǎng)所，用來(lái)探測煙霧有無(wú)，當一定量煙霧進(jìn)入SS-668煙霧傳感器的反應腔，傳感器發(fā)出聲光警報，并向采集器輸出告警信號，通過(guò)SS-668能夠準確地檢測到煙霧，為火災預防和早期發(fā)現提供幫助。溫濕度傳感器采用溫濕度一體化的SHT10傳感器，SHT10具有數字式輸出、免調試、免標定、精度高、體積小、能耗低、自動(dòng)休眠及可完全浸沒(méi)水中的特點(diǎn)，其將溫度感測、濕度感測、信號變換、A／D轉換和加熱器等功能集成到一個(gè)芯片上；提供二線(xiàn)數字串行接口SCK和DATA，接口簡(jiǎn)單，只需要2個(gè)普通的JN5139芯片的I／O口就可以對其進(jìn)行采集。風(fēng)力傳感器采用EC9-1型高動(dòng)態(tài)性能測風(fēng)傳感器，EC9-1由風(fēng)向傳感器、風(fēng)速傳感器和傳感器支架組成，風(fēng)速傳感器的軸上吊有磁性圓盤(pán)，用霍爾開(kāi)關(guān)器件將軸的轉速轉換成電信號，其輸出信號頻率與風(fēng)速的大小成正比，風(fēng)向傳感器的軸帶動(dòng)一個(gè)七位格雷碼盤(pán)，應用紅外發(fā)光二極管和光電三極管組成變換電路將風(fēng)向變換成7位格雷碼，EC9-1具有動(dòng)態(tài)性能好，線(xiàn)性精度高，靈敏度高，測量范圍寬，抗風(fēng)強度大等特點(diǎn)。傳感器信號調理電路將傳感器采集的模擬信號進(jìn)行放大、濾波、緩沖或定標等處理，使其適合于模／數轉換器(ADC)的輸入。AD7998是8通道，12bit，低功耗的模數轉換器，具有兼容I2C的接口，它將傳感器采集的模擬信號進(jìn)行數字化，然后通過(guò)I2C總線(xiàn)傳送給微控制器JIN5139。