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

　　一個(gè)適用于火災監測的傳感器網(wǎng)絡(luò )除了傳感器節點(diǎn)外，還有基站和Intemet。最底層的傳感器節點(diǎn)向上層依次為傳輸層、基站、最終連接到Intemet。為獲得準確的數據，傳感器節點(diǎn)將感應到的數據傳送到一個(gè)網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)。網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)負責將傳感器節點(diǎn)傳來(lái)的數據經(jīng)由一個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò )發(fā)送到基站上。傳輸網(wǎng)絡(luò )是負責協(xié)同各個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò )網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)、綜合網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)信息的局部網(wǎng)絡(luò )?；臼悄軌蚝虸ntemet相連的一臺計算機，它將傳感數據通過(guò)Intemet發(fā)送到數據處理中心，同時(shí)它還具有一個(gè)本地數據庫副本以緩存最新的傳感數據。監測人員可以通過(guò)任意一臺連人Intemet的終端訪(fǎng)問(wèn)數據中心，或者向基站發(fā)出命令?？紤]到林場(chǎng)可能在非常偏遠的地區，基站需要以無(wú)線(xiàn)的方式連人Intemet。對于偏遠地區來(lái)說(shuō)，使用衛星是一種比較可靠的方法?？梢詫⒈O控區域附近的衛星通信站作為傳感器網(wǎng)絡(luò )的基站。

　　無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的傳感器節點(diǎn)個(gè)數通常很多，它們不僅體積小、成本低，另外還要求傳感器節點(diǎn)功耗非常低，以滿(mǎn)足用電池即可維持長(cháng)時(shí)間的工作狀態(tài)。因此這些特點(diǎn)決定了對傳感器節點(diǎn)的設計需要在盡可能簡(jiǎn)單的情況下滿(mǎn)足應用需求。

　　無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)是由硬件層和軟件層共同配合完成任務(wù)。

　　2.1 硬件層

　　一般都包括以下四個(gè)單元：供電單元、數據采集單元（包括傳感器和A／D模數轉換器件）、數據處理單元（包括存儲器和微控制器）、無(wú)線(xiàn)通信單元。微控制器作為傳感器節點(diǎn)的“心臟”，在上面運行著(zhù)嵌入式系統軟件，從而對另外三個(gè)單元的工作進(jìn)行控制。在硬件的選取上，盡量采用低功耗器件，還可以考慮在無(wú)數據采集和無(wú)數據通信的時(shí)候命令微控制器進(jìn)入“睡眠”狀態(tài)并可切斷無(wú)線(xiàn)通信單元的部分電源，從而降低功耗。

　　軟件層用來(lái)控制硬件層，是整個(gè)傳感器的“大腦”，除了最基本的數據采集和發(fā)送之外，根據應用的場(chǎng)合，還需要實(shí)現關(guān)于網(wǎng)絡(luò )拓撲、自組織、路由選擇、能耗節約、錯誤處理、可靠性保證等一系列的算法與設計。對于一些簡(jiǎn)單的應用可以使用單一循環(huán)邏輯的軟件來(lái)完成。而一些復雜性較高的應用場(chǎng)景就有必要使用針對無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )特點(diǎn)的嵌入式操作系統嘲。這類(lèi)操作系統，除了要滿(mǎn)足對于資源有限、可移植性、實(shí)時(shí)性等方面的需求外，重點(diǎn)還要考慮節能性的需求，另外使用事件驅動(dòng)的方式也可以適應無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )以數據流為中心的特點(diǎn)。

　　2.2 軟件層

　　包括三個(gè)層次：硬件抽象層、系統服務(wù)層和應用層。硬件抽象層實(shí)現對硬件平臺（電源管理、數據采集、數據處理和無(wú)線(xiàn)通信單元）的抽象，為上層屏蔽底層硬件細節，簡(jiǎn)化系統平臺移植。系統服務(wù)層包括通信服務(wù)、傳感服務(wù)、能耗管理服務(wù)、實(shí)時(shí)內核四部分，在這個(gè)層次中除了實(shí)現操作系統如任務(wù)調度、信號量等內核服務(wù)外，還將完成各種路由、安全算法的實(shí)現，并支持各類(lèi)通信傳輸協(xié)議。應用層是由用戶(hù)根據具體應用的需要定義，利用系統服務(wù)層提供的接口，能方便的設計出上層軟件。

　　3 結語(yǔ)

　　森林火災監測是一個(gè)跨學(xué)科的課題。傳感器網(wǎng)絡(luò )為實(shí)現更加準確、數據量更大、對環(huán)境影響小的林火監測提供了一個(gè)全新的手段。無(wú)線(xiàn)傳感器硬件平臺的設計對于整個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的開(kāi)發(fā)與應用至關(guān)重要，作為整個(gè)系統的底層支持，其必然向微型化、高度集成化、網(wǎng)絡(luò )化、節能化、智能化的方向發(fā)展，近幾年，隨著(zhù)計算機成本下降和微處理器體積縮小，開(kāi)發(fā)和構造無(wú)線(xiàn)傳感器將有更廣闊的應用前景。尤其在環(huán)境監測方面的應用得到大家的重視，各國都在進(jìn)行這方面的探索，力求研究出更加符合無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的環(huán)境監測系統。

　　但是，我們還應該清楚的認識到，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )才剛剛開(kāi)始發(fā)展，它的技術(shù)、應用都還遠遠談不上成熟，我們期待切實(shí)可行的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )系統早日應用在林火監測方面。