基于ZigBee无线传感器网络的森林火灾监测系统研究

发布时间：2017-04-27 08:01

  本文关键词：基于ZigBee无线传感器网络的森林火灾监测系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：森林是人类赖以生存的自然资源之一。目前,在全世界范围内,由于自然或人为的原因,森林火灾时有发生,并且呈逐年增加的态势。而每一次火灾的发生,都给森林和人类的生命财产安全造成了无法挽回的损失。我国的森林资源又相当稀缺,这一现状决定了如何有效地监测和预防森林火灾的发生就显得尤为重要。针对国内外森林火灾监测技术和方式存在的成本过高、易受天气影响、实时性差等问题,本文提出了一种基于ZigBee无线传感器网络的森林火灾监测系统方案。系统中的传感器节点负责实时采集监测林区的温湿度、光照强度、大气压、烟雾浓度信息,然后按照树型网络拓扑结构将这些数据传送至网关节点,最后通过GPRS经由Internet网络发送至远端监测中心。监测中心上位机软件不仅可以实时显示采集到的森林环境数据信息,同时还具有绘制数据曲线等功能。这些数据将为我国的林业部门有效地预防森林火灾提供重要的理论分析和决策依据。本文首先简单介绍了森林火灾监测的意义和重要性、国内外森林火灾监测的研究现状。其次,详细介绍了无线传感器网络中新兴的ZigBee技术,并将其与其他短距离无线通信技术相比较,最终选择了ZigBee技术作为设计的森林火灾监测系统的无线通信协议。再次,结合森林监测环境的复杂性和特殊性,提出了系统的总体设计方案,并在此基础上详细阐述了系统中节点的硬件电路设计和软件程序设计。最后,结合实验室和模拟的森林环境对系统中的节点的基本功能和综合性能进行了测试,并基于节点测试数据完成了对整个系统的测试。测试结果表明,ZigBee节点性能优良,整个系统采集和传输数据具有很好的实时性、稳定性和可靠性,能够满足实际的森林火灾监测的要求。
【关键词】：森林火灾监测 无线传感器网络 ZigBee 传感器节点 网关节点
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S762.2;TN92;TP212.9
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 研究背景与意义9-10
• 1.2 国内外森林火灾监测研究现状10-12
• 1.2.1 国外森林火灾监测技术10-11
• 1.2.2 国内森林火灾监测方式11-12
• 1.3 论文设计的森林火灾监测系统的功能12
• 1.4 论文的章节安排12-14
• 第二章 ZigBee无线传感器网络概述14-24
• 2.1 ZigBee技术简介14-15
• 2.2 ZigBee协议栈15-19
• 2.2.1 物理层(PHY)16-17
• 2.2.2 媒体访问控制层(MAC)17-18
• 2.2.3 网络层(NWK)18
• 2.2.4 应用层(APL)18-19
• 2.3 ZigBee无线传感器网络拓扑结构介绍19-20
• 2.4 其他短距离无线通信技术介绍20-22
• 2.5 森林火灾监测系统无线通信协议选择22-23
• 2.6 本章小结23-24
• 第三章 森林火灾监测系统硬件设计24-39
• 3.1 森林火灾监测的主要参数24
• 3.2 森林火灾监测系统总体方案设计24-26
• 3.2.1 森林火灾监测系统总体设计原则24-25
• 3.2.2 森林火灾监测系统总体架构25-26
• 3.3 采集节点的硬件设计26-33
• 3.3.1 CC2530芯片简介26-28
• 3.3.2 CC2530外围电路设计28
• 3.3.3 传感器模块的设计28-32
• 3.3.4 电源模块的设计32-33
• 3.3.5 其他模块的设计33
• 3.4 路由节点的硬件设计33-34
• 3.5 网关节点的硬件设计34-38
• 3.5.1 核心微处理器模块的设计34-36
• 3.5.2 GPRS模块的设计36-37
• 3.5.3 电源模块的设计37-38
• 3.6 本章小结38-39
• 第四章 森林火灾监测系统软件设计39-46
• 4.1 软件开发环境介绍39-40
• 4.2 采集节点的软件设计40-41
• 4.3 路由节点的软件设计41-42
• 4.4 网关节点的软件设计42-45
• 4.4.1 网关节点主程序设计42-43
• 4.4.2 GPRS模块接收和发送数据程序设计43-44
• 4.4.3 无线串.服务器软件介绍44-45
• 4.5 本章小结45-46
• 第五章 森林火灾监测系统测试及分析46-55
• 5.1 节点的基本功能测试46-48
• 5.2 节点的综合性能测试48-49
• 5.3 系统的整体功能测试49-54
• 5.4 本章小结54-55
• 总结与展望55-57
• 参考文献57-60
• 附录60-61
• 攻读学位期间取得的研究成果61-62
• 致谢62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 于春雪;;STM32F103的高速以太网接口设计[J];单片机与嵌入式系统应用;2011年09期

2 任晓莉;;基于ZigBee的森林火灾监测设计[J];电子设计工程;2012年22期

3 徐伟;秦会斌;;基于ZigBee的森林火险信息采集系统的设计[J];杭州电子科技大学学报;2007年05期

4 王舒憬;党彦博;黄河;刘涛;;ZigBee无线传感器网络结合GPRS实现远程监控[J];仪表技术;2008年03期

5 刘帅;吴舒辞;黄伟;刘海清;;基于无线传感器网络的森林火情实时监测系统[J];中国农学通报;2012年07期

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本文编号：330194