基于ZigBee的森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

1)信息采集模塊負(fù)責(zé)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位；并對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)采集的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理、AD轉(zhuǎn)換等處理。
2)火災(zāi)監(jiān)控模塊負(fù)責(zé)對(duì)信息采集模塊采集的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，根據(jù)處理結(jié)果對(duì)火險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)報(bào)。如果監(jiān)測(cè)到火點(diǎn)，就向林業(yè)管理部門和消防部門發(fā)出警報(bào)，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)火情，對(duì)資源進(jìn)行合理的調(diào)度，制定合趣有效的應(yīng)急方案，實(shí)施應(yīng)急響應(yīng)和救援。
3)無線收發(fā)模塊負(fù)責(zé)無線傳感器節(jié)點(diǎn)與協(xié)調(diào)器進(jìn)行無線通信。

2 森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2．1 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)
通過森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析和功能模塊劃分，系統(tǒng)由信息采集處理模塊、微控制器模塊、無線收發(fā)模塊、供電模塊等組成。系統(tǒng)的硬件總體設(shè)計(jì)如圖3所示。

2．2 信息采集處理模塊
信息采集模塊由煙霧傳感器、溫濕度傳感器、風(fēng)力傳感器、傳感器信號(hào)調(diào)理電路、AD7998單元電路組成。煙霧傳感器是將空氣中的煙霧濃度變量轉(zhuǎn)換成有一定對(duì)應(yīng)關(guān)系的輸出信號(hào)的裝置，本文選用SS-668離子型煙霧傳感器探測(cè)林區(qū)的煙霧濃度，SS-668適用于安裝在少煙、禁煙場(chǎng)所，用來探測(cè)煙霧有無，當(dāng)一定量煙霧進(jìn)入SS-668煙霧傳感器的反應(yīng)腔，傳感器發(fā)出聲光警報(bào)，并向采集器輸出告警信號(hào)，通過SS-668能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)到煙霧，為火災(zāi)預(yù)防和早期發(fā)現(xiàn)提供幫助。溫濕度傳感器采用溫濕度一體化的SHT10傳感器，SHT10具有數(shù)字式輸出、免調(diào)試、免標(biāo)定、精度高、體積小、能耗低、自動(dòng)休眠及可完全浸沒水中的特點(diǎn)，其將溫度感測(cè)、濕度感測(cè)、信號(hào)變換、A／D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個(gè)芯片上；提供二線數(shù)字串行接口SCK和DATA，接口簡(jiǎn)單，只需要2個(gè)普通的JN5139芯片的I／O口就可以對(duì)其進(jìn)行采集。風(fēng)力傳感器采用EC9-1型高動(dòng)態(tài)性能測(cè)風(fēng)傳感器，EC9-1由風(fēng)向傳感器、風(fēng)速傳感器和傳感器支架組成，風(fēng)速傳感器的軸上吊有磁性圓盤，用霍爾開關(guān)器件將軸的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，其輸出信號(hào)頻率與風(fēng)速的大小成正比，風(fēng)向傳感器的軸帶動(dòng)一個(gè)七位格雷碼盤，應(yīng)用紅外發(fā)光二極管和光電三極管組成變換電路將風(fēng)向變換成7位格雷碼，EC9-1具有動(dòng)態(tài)性能好，線性精度高，靈敏度高，測(cè)量范圍寬，抗風(fēng)強(qiáng)度大等特點(diǎn)。傳感器信號(hào)調(diào)理電路將傳感器采集的模擬信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、緩沖或定標(biāo)等處理，使其適合于模／數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的輸入。AD7998是8通道，12bit，低功耗的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有兼容I2C的接口，它將傳感器采集的模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，然后通過I2C總線傳送給微控制器JIN5139。