基于Zigbee与3G的森林火灾监测系统

发布时间：2017-09-02 01:12

  本文关键词：基于Zigbee与3G的森林火灾监测系统

  更多相关文章： 森林火灾 ZigBee 传感器 3G 无线监测

【摘要】：随着社会进步和城市发展,森林资源在此过程中被广泛使用,森林面积不断缩小。除了人为使用外,自然灾害对森林有巨大的破坏力,而火灾,是所有自然灾害中最具毁灭性的。一旦发生森林火灾,如果没能第一时间发现并处理,就会造成严重的安全事故,造成巨大的财产损失。近年来信息采集与智能计算技术的迅速发展和互联网与移动通信网被广泛应用,大规模发展物联网及无线传感器网络的时机日趋成熟,且在智慧工业,农业,物流,交通,电网,环保,安防,医疗,家居等方面发挥重要作用,拥有巨大的前景。ZigBee技术是无线传感器网络的重要组成部分,具有近距和简单,低耗,廉价等特点,在实时监测领域被广泛应用。结合Zigbee,3G和嵌入式技术的优势,设计森林火灾远程监测系统,用于远程实时监测森林的环境状态。监测系统由被监测林区无线网络和监测中心组成,两者之间通过3G互联网进行数据传输。该监测系统能够及时准确的采集林区的状态信息并将其发送到监测中心,使管理人员能够及时了解林区的环境信息,最终实现对林区的实时监测和防护火灾功能。在被监测林区无线网络建立Zigbee网络,带有传感器的终端节点加入网络,实现林区环境信息的采集,通过带有3G模块的网关节点将数据传输至远程管理软件。硬件方面,隐居需求进行硬件选型,设计了数据采集电路及网关电路：软件方面,对Zigbee协议栈进行二次开发并添加传感器应用程序,完成数据的采集与统一。最后通过3G技术完成林区环境信息到监控中心的远程传输。监测中心管理软件采用Microsoft Visual Studio 2013开发环境编写,利用其提供的TCP库函数实现3G模块与监测中心主机的TCP连接,将远端网关模块传送过来的数据读出并进行相关的处理,显示林区的数据信息,并将其放入数据库,方便以后查询。通过相关实验验证,该监测系统能够完成林区的远程数据采集和传输,实现了对林区环境安全状态的实时监测,切实将林区火灾隐患发现在最早期。
【关键词】：森林火灾 ZigBee 传感器 3G 无线监测
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S762.32;TP274
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-13
• 1.1 课题研究的背景和意义10
• 1.2 林火监测技术现状10-11
• 1.3 论文内容及结构11-13
• 1.3.1 课题内容11-12
• 1.3.2 结构安排12-13
• 2 系统涉及技术介绍及整体方案设计13-23
• 2.1 ZigBee技术概述13-20
• 2.1.1 ZigBee技术特点13-15
• 2.1.2 ZigBee协议栈结构及工作流程15-18
• 2.1.3 ZigBee网络结构18-20
• 2.2 ARM处理器及嵌入式Linux操作系统概述20-21
• 2.2.1 ARM处理器20-21
• 2.2.2 嵌入式Linux操作系统21
• 2.3 3G通信技术概述21
• 2.4 系统整体方案设计21-22
• 2.5 本章小结22-23
• 3 系统硬件设计与实现23-33
• 3.1 CC2530模块简介23-25
• 3.2 终端节点硬件设计与实现25-30
• 3.2.1 终端节点硬件总体规划25-26
• 3.2.2 温湿度采集电路26-28
• 3.2.3 烟雾采集电路28-29
• 3.2.4 火焰采集电路29-30
• 3.3 协调器节点硬件设计与实现30-31
• 3.4 网关模块硬件设计与实现31-32
• 3.4.1 串口模块31-32
• 3.5 本章小结32-33
• 4 数据采集模块软件设计与实现33-43
• 4.1 IAR开发环境介绍33-34
• 4.2 终端节点软件设计34-41
• 4.2.1 终端节点软件主流程34
• 4.2.2 节点加入网络34-35
• 4.2.3 SHT11程序设计35-37
• 4.2.4 MQ2程序设计37-38
• 4.2.5 火焰传感器程序设计38-40
• 4.2.6 节点数据的打包与发送40-41
• 4.3 协调器节点软件设计41-42
• 4.3.1 协调器节点软件主流程41
• 4.3.2 协调器节点组网过程41-42
• 4.4 本章小结42-43
• 5 网关模块软件设计与实现43-50
• 5.1 开发环境及工具介绍43
• 5.1.1 CentOS操作系统43
• 5.1.2 arm-linux-gcc交叉编译工具43
• 5.2 嵌入式Linux操作系统移植43-48
• 5.2.1 Boot Loader移植43-44
• 5.2.2 Linux kernel移植44-47
• 5.2.3 文件系统移植47-48
• 5.3 网关应用程序设计48-49
• 5.4 本章小结49-50
• 6 监测中心管理软件设计与实现50-58
• 6.1 开发环境及工具介绍50-51
• 6.1.1 Microsoft Visual Studio 201350
• 6.1.2 Microsoft Foundation Classes50
• 6.1.3 MySQL50-51
• 6.2 管理软件架构设计51-57
• 6.2.1 网络通信模块51-53
• 6.2.2 交互界面设计53-54
• 6.2.3 数据库模块54-57
• 6.3 本章小结57-58
• 7 系统测试58-61
• 7.1 数据采集模块组网测试58-59
• 7.2 数据采集模块功能测试59
• 7.3 监测中心管理软件功能测试59-60
• 7.4 本章小结60-61
• 8 结论61-64
• 8.1 结论61
• 8.2 展望61-64
• 参考文献64-66
• 攻读硕士学位期间发表的论文66-67
• 致谢67-69

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