基于ZigBee和ARM技術(shù)的森林火情監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要：介紹了基一種基于ZigBee和ARM技術(shù)的無線森林火情監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用無線傳感網(wǎng)絡(luò)結(jié)合上位機(jī)數(shù)據(jù)處理中心的框架，采取Zig Bee和短波無線通信方案，融合了傳感器網(wǎng)絡(luò)、ARM等工控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了森林環(huán)境參數(shù)采集和傳輸。在系統(tǒng)的總體框架下，重點(diǎn)分析了ZigBee組網(wǎng)的的設(shè)計(jì)方案，包括軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)。最后，對(duì)節(jié)點(diǎn)性能和整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了測試，證明了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和其數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?br />關(guān)鍵詞：ARM；ZigBee；短波；無線通信

森林在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，然而，森林火災(zāi)會(huì)給森林帶來嚴(yán)重危害。但是，人類在制服森林火災(zāi)上，卻依然尚未取得突破性的進(jìn)展，于是在火災(zāi)還在萌芽狀態(tài)立即撲滅它就顯得尤為重要。因此推廣森林火情監(jiān)測系統(tǒng)具有非常中的價(jià)值和意義。
森林火情監(jiān)控系統(tǒng)利用預(yù)設(shè)在森里中的各種不同功能的傳感器節(jié)點(diǎn)采集各類森里環(huán)境參數(shù)，傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，利用信息管理軟件，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、顯示、分析處理等操作，對(duì)異常情況進(jìn)行預(yù)測和報(bào)警。
目前，我國還有部分的森林火情監(jiān)控還采用興建t望塔、建立視頻監(jiān)控等方式。因?yàn)樯只馂?zāi)經(jīng)常發(fā)生在人煙罕至的原始森林中，因此上述方式存在著諸多不足。鑒于此，提出了一種基于ZigBee+短波無線通信的森林火情監(jiān)控系統(tǒng)。ZigBee是一種近距離通信技術(shù)，適合傳感器節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)要求；短波作為一種遠(yuǎn)距離無線通信技術(shù)，在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸方面有著獨(dú)到的優(yōu)勢。以上二者的優(yōu)勢互補(bǔ)，在森里火情監(jiān)測系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

1 通信系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案
整個(gè)系統(tǒng)由3部分構(gòu)成，如圖1所示。

1)ZigBee網(wǎng)絡(luò)該網(wǎng)絡(luò)中的ZigBee模塊按功能不同，可分為End-Node和Coor-Node。End，是一種帶有傳感器的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，采集并無線發(fā)送森林環(huán)境信息；Coor-Node的組成，用途。在單個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，所有的End-Node和Coor-Node節(jié)點(diǎn)按照ZigBee協(xié)議組成星型網(wǎng)絡(luò)。
2)中繼節(jié)點(diǎn)一個(gè)帶有為控制器的網(wǎng)絡(luò)中繼節(jié)點(diǎn)，具有短波和ZigBee兩種協(xié)議數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換能力，ZigBee模塊部分接受ZigBee網(wǎng)絡(luò)采集到的數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理后，通過短波數(shù)傳電臺(tái)傳送送遠(yuǎn)程上位機(jī)監(jiān)控中心，同時(shí)通過短波數(shù)傳電臺(tái)也能夠從上位機(jī)獲得各種控制和設(shè)置指令，并把這些指令傳送到ZigBee網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置。
3)上位機(jī)監(jiān)控中心 上位機(jī)端，電臺(tái)將接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并數(shù)據(jù)由串口輸入上位機(jī)的管理軟件中，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)置和森林環(huán)境參數(shù)的顯示、查詢、存儲(chǔ)等功能。