設計實(shí)例：森林火災實(shí)時(shí)監測與預警系統

三、方案設計

3.1 系統功能實(shí)現原理

（1）監測節點(diǎn)硬件系統

監測節點(diǎn)是組成無(wú)線(xiàn)傳感監測網(wǎng)絡(luò )的基本單位,是構成無(wú)線(xiàn)傳感監測網(wǎng)絡(luò )的基礎平臺。 監測節點(diǎn)由傳感器模塊、無(wú)線(xiàn)通訊模塊和電源模塊四部分組成。其中傳感器模塊主要包含溫度傳感器和煙霧濃度傳感器，溫度傳感器由大賽所用開(kāi)發(fā)平臺EVK1105提供，而煙霧濃度傳感器由自己配備，負責采集監測點(diǎn)的煙霧濃度、溫度參數。無(wú)線(xiàn)通訊模塊負責與傳輸節點(diǎn)的GPRS模塊進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通訊,將傳感器所采集的數據信息利用Zigbee協(xié)議傳送給傳輸節點(diǎn)的GPRS模塊。電源部分主要給傳感器模塊、無(wú)線(xiàn)通訊模塊供電 ,負責節點(diǎn)的驅動(dòng),是決定網(wǎng)絡(luò )生存期的關(guān)鍵因素。

監測節點(diǎn)的硬件組成包括一個(gè)AVR32 AT32UC3A單片機，EVK1105中的溫度傳感器部分，自備的煙霧濃度傳感器，無(wú)線(xiàn)編碼和發(fā)送器(Zigbee模塊)等。其硬件結構圖如下所示：

監測節點(diǎn)硬件結構圖

（2）總控系統硬件系統

總控系統主要負責對通過(guò)無(wú)線(xiàn)通訊接收的數據信號進(jìn)行處理并做相應的反應（聲光報警、LCD顯示、通過(guò)GSM發(fā)送手機信號等）。主要由處理模塊、無(wú)線(xiàn)通訊模塊、GSM模塊、顯示模塊、報警模塊和電源模塊六部分組成。處理器模塊負責控制監測節點(diǎn)的操作,存儲和處理監測節點(diǎn)發(fā)送來(lái)的二進(jìn)制數據信息（經(jīng)A/D轉換器轉換的信息）,無(wú)線(xiàn)通訊模塊負責與監測節點(diǎn)進(jìn)行通訊,接收數據。報警模塊負責接收到不安全信息后亮紅燈并鳴笛報警，而接收到安全信息時(shí)亮綠燈。LCD顯示模塊主要負責顯示煙霧濃度及溫度等數據信息。GSM模塊主要負責收到不安全信息后向相關(guān)人員發(fā)送手機信號提示救援。電源部分主要給處理模塊、無(wú)線(xiàn)通訊模塊、GSM模塊、顯示模塊、報警模塊和電源模塊供電 ,負責系統的驅動(dòng)。

總控系統的硬件組成包括一個(gè)AVR32 AT32UC3A單片機，EVK1105中的LCD顯示部分，無(wú)線(xiàn)解碼和接收器(接收GPRS模塊的無(wú)線(xiàn)信號)，無(wú)線(xiàn)編碼和發(fā)送器（GSM模塊），蜂鳴器，LED紅色、綠色各一個(gè)，A/D轉換器等。其硬件結構圖如下所示：

總控系統硬件結構圖

3.2 硬件平臺選用及資源配置

1、傳感器節點(diǎn)：核心芯片采用ATMEL公司AVR32 AT32UC3A單片機作為主控制芯片。工作電壓1.65V~3.6V，功耗低。傳感器采用EVK1105配套的溫度傳感器和自配煙霧傳感器。

2、網(wǎng)關(guān)設計：網(wǎng)關(guān)的硬件部分主要由中央處理單元、存儲單元、射頻收發(fā)模塊和GSM通信模塊組成。網(wǎng)關(guān)的中央處理單元主要用來(lái)處理從傳感器節點(diǎn)采集到的數據以及完成一些控制功能。中央處理單元的主要器件是ATMEL公司AVR32 AT32UC3A單片機。網(wǎng)關(guān)配有與傳感器節點(diǎn)相同的RF收發(fā)模塊，用于接收它們發(fā)送的數據。為確保信息傳送到檢測網(wǎng)絡(luò )，網(wǎng)關(guān)配有GSM通信單元，可以相關(guān)人員通過(guò)GSM手機終端來(lái)觀(guān)察分析數據。