基于ZigBee的森林火災監測系統設計

引言

　　森林火災不僅給人類(lèi)的經(jīng)濟建設造成巨大損失，破壞生態(tài)環(huán)境，而且還會(huì )威脅到人類(lèi)生命財產(chǎn)安全。

　　傳統的人工巡山的防火方式過(guò)于簡(jiǎn)陋，只能做一些防備措施，不能主動(dòng)實(shí)時(shí)監控森林的具體情況。一般認為，晴朗、高溫和大風(fēng)天氣常使森林中可燃物的含水量下降到40%以下，這時(shí)最易發(fā)生森林火災。了解森林火災發(fā)生所需的條件，防火系統設計就有跡可循。

　　系統只需要收集森林各個(gè)位置的環(huán)境參數（ 包括溫濕度、降水量和風(fēng)力等） ，并將數據傳送到指揮中心，對數據進(jìn)行綜合分析處理，即可得出森林火災易發(fā)位置，在第一時(shí)間消除隱患，節省人力和財力。

　　ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )具有功率小、成本低的優(yōu)點(diǎn)，因此，本文基于ZigBee 無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )，構建了森林火災監測系統，并通過(guò)監測森林環(huán)境參數對數據進(jìn)行分析，從而使環(huán)境參數得到實(shí)時(shí)監測。

　　1 ZigBee 技術(shù)概述

　　ZigBee 是一種新興的短距離、低速率無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，主要用于近距離的無(wú)線(xiàn)連接。它能夠實(shí)現多節點(diǎn)間的相互協(xié)調通信，而需要的能量很少； ZigBee 以自組網(wǎng)多跳的方式進(jìn)行數據傳輸，已被認為是較合適的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )的通信協(xié)議。ZigBee 標準是在IEEE 802.

　　15. 4 標準的基礎上發(fā)展而來(lái)，旨在使不同應用制造商之間能共享一套標準。IEEE 802. 15. 4 是IEEE 組織制定的低速率、無(wú)線(xiàn)個(gè)人局域網(wǎng)標準，定義了物理層和介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制層。ZigBee 聯(lián)盟對網(wǎng)絡(luò )層協(xié)議和API 進(jìn)行標準化，同時(shí)開(kāi)發(fā)了安全層，應用已較成熟。

　　2 系統硬件設計

　　無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )用于森林防火系統，需要在森林里人工散布節點(diǎn)。這些節點(diǎn)通過(guò)自組織方式構成無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，以協(xié)作的方式感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò )覆蓋區域中所需要的信息，實(shí)現對任意地點(diǎn)的信息在任意時(shí)間的采集、處理和分析。典型的傳感器網(wǎng)絡(luò )體系結構由分布式傳感器節點(diǎn)、路由器節點(diǎn)、互聯(lián)網(wǎng)和用戶(hù)界面等組成。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò )中，傳感器節點(diǎn)通過(guò)多跳中繼方式將數據傳到路由器上，由路由器將收集的數據通過(guò)Internet或者衛星傳到遠程控制中心進(jìn)行集中處理。

　　2. 1 系統架構

　　在ZigBee 網(wǎng)絡(luò )拓撲結構中，協(xié)議定義了3 種Zig-Bee 設備對象，分別是ZigBee 協(xié)調器、ZigBee 路由器和終端設備。ZigBee 網(wǎng)絡(luò )根據應用需要可組織成星型網(wǎng)絡(luò )、樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò )和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )?？紤]到森林里需要數據監控采集的網(wǎng)點(diǎn)多，地形復雜且要大面積的網(wǎng)絡(luò )覆蓋，本系統采用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )拓撲。