基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)研究.pdf

1、森林火災(zāi)災(zāi)害在全球幾乎所有地區(qū)時(shí)有發(fā)生,其產(chǎn)生的危害十分嚴(yán)重,給火災(zāi)發(fā)生地的生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等方面都造成了巨大的損失。監(jiān)測(cè)森林區(qū)域環(huán)境主要關(guān)鍵因子可以預(yù)測(cè)該區(qū)域的火災(zāi)發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)分析的重要組成環(huán)節(jié),并為森林火災(zāi)的前期預(yù)測(cè)和制定滅火方案提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)來(lái)源。由于森林一般覆蓋面積很大,所處地區(qū)偏僻,交通不便,多是無(wú)人或少人的值守區(qū)域,在風(fēng)大、天氣干燥的季節(jié),一旦火災(zāi)發(fā)生,如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn),火災(zāi)將迅速蔓延。等到發(fā)現(xiàn)火情時(shí),很難以控制局面,因此對(duì)

2、森林火災(zāi)的監(jiān)測(cè)已成為當(dāng)務(wù)之急,目前對(duì)森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)的手段主要集中在人工巡邏,嘹望塔觀測(cè),視頻監(jiān)測(cè)、機(jī)巡邏監(jiān)測(cè)和衛(wèi)星監(jiān)測(cè)方面。由于感知、傳輸、數(shù)據(jù)挖掘分析等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起,對(duì)森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)溫度、濕度等數(shù)據(jù)的高精度的自動(dòng)監(jiān)測(cè),并利用這樣數(shù)據(jù),進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘分析,成為有效預(yù)測(cè)森林火災(zāi)、減少森林火災(zāi)危害的一個(gè)重要研究方向。
　　 本文根據(jù)森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)的需要,結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),應(yīng)用ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò),GPRS數(shù)據(jù)通信、Inter

3、net和計(jì)算機(jī)軟件等技術(shù),構(gòu)建了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的森林監(jiān)測(cè)區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)溫度、相對(duì)濕度等森林火災(zāi)關(guān)鍵因子的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本文對(duì)構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了分析研究,主要完成了以下工作:
　　 (1)在介紹了當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上,分析了物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu),對(duì)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)要達(dá)到的目標(biāo)進(jìn)行了分析,并提出了森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)的總體方案和物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)各層的工作任務(wù)；
　　 (2)在物聯(lián)網(wǎng)的

4、感知層,選擇無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集。接下來(lái)分析比較了幾種主流無(wú)線短程通訊協(xié)議后,結(jié)合森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)的特點(diǎn),選擇ZigBee協(xié)議為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通訊協(xié)議。將基于ZigBee的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中,能大大提高網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性,降低設(shè)備維護(hù)的成本,優(yōu)化整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。給出了傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)方案,選擇設(shè)計(jì)了傳感器模塊節(jié)點(diǎn),并完成了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)軟件的設(shè)計(jì)。
　　 (3)在物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層,選擇GPRS、Inte

5、rnet網(wǎng)絡(luò)為數(shù)據(jù)的傳輸網(wǎng)絡(luò)。分析設(shè)計(jì)了負(fù)責(zé)建立數(shù)據(jù)鏈路通道的PPP協(xié)議；選擇設(shè)計(jì)了GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)透明傳輸終端,該終端負(fù)責(zé)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與外網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳遞；GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)透明傳輸終端能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的透明傳輸,其GPRS模塊硬件芯片內(nèi)嵌了TCP/IP協(xié)議,用戶不需要知道復(fù)雜的協(xié)議,對(duì)使用者來(lái)說(shuō),降低了軟件協(xié)議開發(fā)成本。匯聚節(jié)點(diǎn)(GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)透明傳輸終端)通過(guò)GPRS和Internet網(wǎng)絡(luò)交互無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)中心的數(shù)據(jù);此

6、外,設(shè)計(jì)了GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)透明傳輸終端的組網(wǎng)方案和匯聚節(jié)點(diǎn)口串口收發(fā)程序。
　　 (4)分析設(shè)計(jì)森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)中心硬件配置。以C＃為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層主要軟件開發(fā)平臺(tái),開發(fā)森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)中心軟件服務(wù)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)與森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)區(qū)域的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊、存儲(chǔ)、顯示功能；歷史和當(dāng)前氣象、歷史火情數(shù)據(jù)等的查詢功能；綜合相關(guān)數(shù)據(jù),分析當(dāng)前森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)區(qū)域相關(guān)數(shù)據(jù),提供森林火災(zāi)預(yù)警等功能。
　　 本文應(yīng)用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)到森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)中的研究,提供了