果园火灾预警中的应用技术研究

发布时间：2020-03-23 13:33

【摘要】：当前对于无线传感技术的研究仍然处在一个高速发展的阶段,低功耗就是其发展方向之一,而低功耗与高性能的结合实现还不完全。因此,为了更好的实现无线传感模块的功能,增加模块的可靠性和使用寿命,通过对无线传感节点的硬件功耗的分析,确定无线传感模块各单元的基本功率消耗,并进行相应比较,确定需重点降耗的单元,在此基础上结合当前对低功耗无线传感模块的研究,通过对比分析选择合适的芯片完成对低功耗无线传输模块的自主设计和制作。并辅助软件开发人员完成各子模块的驱动编写,实现低功耗无线传感模块的整体通信功能。本研究以实现果园火灾预警为目标,拟研究以下几个方面内容:1.对无线传感器网络的拓扑关系进行研究,解决无线传感器网络在果园的覆盖控制问题2.在果园数据采集与处理方面,重点研究了基于无线传感器网络的果园数据实时采集系统,解决环境信息低成本快速获取问题3.针对火灾预警系统中应用的人工神经网络、PCA BP、PCA LVQ等模型进行了原理、架构、功能等方面的论述。4.对火灾预警系统进行仿真实验,系统地收集和积累信息,通过仿真模型来顺利地解决预测、分析和评价等系统问题,以便及时解决。从本文的研究创新上来看,针对神经网络BP同PCA的组合则非常少见,特别是在火灾预警系统中的运用,到目前为止还没有,原因在于神经网络BP的信息输入主要在二维空间中实现,具有一定的设计难度。但如果应用在火灾预警系统中,则可以提高传感器对高维度火灾信息的精准捕捉、处理,同时在PCA的支持下,完成信息由高维度向低维度进行转换,从而简化了信息处理的难度。
【图文】：

栈架,无线通信技术

图 2-1 ZigBee 无线通信技术的栈架构展示Fig 2-1 ZigBee wireless communication technology stack architecture displayigBee 无线通信技术的网络架构下图 2-2 中，展示了 ZigBee 无线通信技术网络架构中不同网络类型，簇型、星型等。中 star（星）型网络是由 1 个主 coordinator（协调器）节点、N 个 end de）两种配置进行设计而成。Coordinator 的功能是，为 ZigBee 的特殊服能支持，即 Full Function Device（FFD）功能（全功能设备）。End de是通过协调器实现设备间的信息传输，具有 Full Function Device（FF Reduced Function Device(RFD)功能（优化设备功能）。在实现 ZigBe能优化中，作为其最小结点，为其提供最少的一组服务。因此，从本文发，选择了 ZigBee 无线通信技术网络架构中的星型、簇型两种。无线通信 ZigBee 的网络设计中，不仅有星型设计（单跳网设计），还有计、群集 mesh 设计（多跳网设计）等。无线通信 ZigBee 网络中所接入

无线通信技术,网络架构

图 2-2 ZigBee 无线通信技术的网络架构展示Fig 2-2 ZigBee wireless communication technology network architecture display线通信技术 ZigBee 的特征通信技术 ZigBee 不同于其它无线技术的特征表现为：）信息每秒的传输速度等于 10KB-250KB 区间，属于低速率；）设备搜索、激活休眠、信道接入的时延分别等于 30 秒、15 秒、15）在待机状态下的能量消耗非常低，2 节 5 号电池的使用时间长达 2）信息在网络中可实现较好的传输安全性、自愈性、组织性；）使用的信息传输协议成本低，应用非常简单；）提供了免费、灵活的频段使用，，如 868MHz、2.4GHz、915MHz 等）通信网络接入的设备总量大于 6 万个；）在信息的安全保证上，提供了信息的加密计算（AES 128）、鉴权操测等，使用非常灵活。
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S66;S429;TP212.9;TN929.5

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