無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)幫助監測森林火災

　引言

　　為了減少森林火災帶來(lái)的損失，世界各國非常重視林火監測。林火監測的措施通?？蓜澐譃樗膫€(gè)空間層次，即地面巡護、嘹望臺定點(diǎn)觀(guān)測、空中飛機巡護和空間衛星監測。林火監測系統的功能是及時(shí)發(fā)現火情，準確探測起火點(diǎn)，確定火的大小、動(dòng)向，監視林火發(fā)生發(fā)展的全過(guò)程。但是在茫茫林海，只靠巡護員檢測火情是很不夠的，嘹望臺嘹望又受到很多條件的限制，一般情況下，小火時(shí)煙霧小不易發(fā)現，發(fā)現時(shí)往往已釀成災；大火蔓延時(shí)，煙霧彌漫，很難確定大火的位置和發(fā)展動(dòng)向；通過(guò)觀(guān)察煙霧測定的數據往往誤差較大；夜間觀(guān)測困難。而靠飛機巡邏觀(guān)察不僅耗資大，速度也不是最陜的，并且圖像的分辨率低，一般火災燃燒幾公里才能被發(fā)現。由于上述不足，森林防火指揮部在制定撲火計劃和調動(dòng)撲火力量時(shí)，可能因火災位置不準而造成不必要的損失。

　　隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高科技不斷被應用到林火監測中，森林防火工作日益走向高科技、智能化、系統化、綜合化。環(huán)境監測是一類(lèi)典型的傳感器網(wǎng)絡(luò )的應用。與傳統的環(huán)境監控手段相比，使用傳感器網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行環(huán)境監控有三個(gè)顯著(zhù)的優(yōu)勢：一是傳感器節點(diǎn)的體積很小且整個(gè)網(wǎng)絡(luò )只需要部署一次，因此部署傳感器網(wǎng)絡(luò )對監控環(huán)境的人為影響很小。這一點(diǎn)在對外來(lái)生物活動(dòng)非常敏感的環(huán)境中尤其重要。二是傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)數量大，分布密度高，每個(gè)節點(diǎn)可以檢測到局部環(huán)境的詳細信息并匯總到基站，因此傳感器網(wǎng)絡(luò )具有數據采集量大，精度高的特點(diǎn)。三是無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)本身具有一定的計算能力和存儲能力，可以根據物理環(huán)境的變化進(jìn)行較為復雜的監控，傳感器節點(diǎn)還具有無(wú)線(xiàn)通信能力，可以在節點(diǎn)間進(jìn)行協(xié)同監控。通過(guò)增大電池容量和提高電池使用效率，以及采用低功耗的無(wú)線(xiàn)通信模塊和無(wú)線(xiàn)同協(xié)議可以使傳感器網(wǎng)絡(luò )的生命期延長(cháng)很長(cháng)時(shí)間，這保證了傳感器網(wǎng)絡(luò )的實(shí)用性。節點(diǎn)的計算能力和無(wú)線(xiàn)通信能力使得傳感器網(wǎng)絡(luò )能夠重新編程和重新部署，對環(huán)境變化、傳感器網(wǎng)絡(luò )自身變化以及網(wǎng)絡(luò )控制指令做出及時(shí)反應，因而傳感器網(wǎng)絡(luò )適用于多種環(huán)境監測應用中。

　　1 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )

　　1.1 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )介紹

　　無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )是由許多獨立的無(wú)線(xiàn)節點(diǎn)之間，通過(guò)空氣中的無(wú)線(xiàn)電波，光波，構成的無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )。是由大量微型、智能、低功耗傳感器以某種網(wǎng)絡(luò )協(xié)議構成的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )。其目的是協(xié)作的感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò )覆蓋的地理區域中感知對象的信息，并發(fā)布給觀(guān)察者。它綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)以及無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，正成為一個(gè)新興技術(shù)領(lǐng)域，被認為是21世紀最重要的技術(shù)之一。

　　無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)具有無(wú)線(xiàn)通信、數據采集和處理、協(xié)同合作等功能，可以隨機或者特定的布置在目標環(huán)境中，能夠獲取周?chē)h(huán)境的信息并且相互協(xié)同工作完成特定任務(wù)。傳感器節點(diǎn)主要由電源管理模塊、傳感器、微處理器、存儲器以及射頻模塊等功能模塊構成。典型的傳感器節點(diǎn)結構如圖1所示。

　　電源管理模塊為其他功能單元提供正常工作所必需的能源。傳感器用于感知、獲取外界的信息，并通過(guò)信號處理電路將其轉換為數字信號。微處理器部件負責協(xié)調節點(diǎn)各部分的工作，如對傳感器獲取的信息進(jìn)行必要的處理、保存，控制傳感器和電源的工作模式等。射頻模塊負責與其他傳感器或觀(guān)察者的通信。