用ZigBee/IEEE 802.15.4預(yù)防和控制森林火災(zāi)(08-100)

　　協(xié)調(diào)員節(jié)點(diǎn)通過(guò)兼容ZigBee的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，從鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)收集信息和處理數(shù)據(jù)，如果監(jiān)測(cè)到煙霧，就使用大型無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)(例如3G或GPRS)發(fā)出警報(bào)。這種警報(bào)可以直接發(fā)送到消防站，警報(bào)不僅包括火災(zāi)位置信息，而且包括監(jiān)測(cè)時(shí)間。類(lèi)似解決方案已經(jīng)在意大利實(shí)施，取得了巨大成功。

　　要確定每個(gè)節(jié)點(diǎn)的放置位置，以達(dá)到最佳覆蓋，必須進(jìn)行可行性研究。由于 ZigBee/IEEE 802.15.4協(xié)議定義了每個(gè)節(jié)點(diǎn)的MAC地址，因此可以關(guān)聯(lián)到固定GPS點(diǎn)，以確定受影響區(qū)域的位置。采用 ZigBee協(xié)議的一個(gè)最大優(yōu)勢(shì)是可以實(shí)施網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)范圍，用路由器而非協(xié)調(diào)員。

　　電池壽命不再是一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)橐粔K電池可以使ZigBee器件運(yùn)行長(zhǎng)達(dá)20年時(shí)間。如果外置組件(例如電力放大器、煙霧傳感器或緊急照明燈)需要額外電源，那么可以實(shí)施帶太陽(yáng)能電池的電池充電器。

　　使用低功耗IEEE 802.15.4片上系統(tǒng)解決方案(如 MC1322X，見(jiàn)圖 3)，可以很輕松地實(shí)施無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。它包含一個(gè) ARM7內(nèi)核，發(fā)射和接收過(guò)程只消耗約 20mA的電流。

　　封裝 MC1322X ZigBee Platform in Package(PiP)包括一個(gè)雙 8信道、 12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可以連接幾個(gè)傳感器，以收集不同數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)只需再增加一個(gè) 24MHz晶體和天線(xiàn)，因?yàn)槠渌M件(如不平衡變壓器和交換器)已經(jīng)包括在封裝中。高度集成的 MC1322X PiP的多功能性還為 “forest watch(森林監(jiān)察) ”節(jié)點(diǎn)提供一些其它功能，通過(guò)收集氣象信息(例如濕度、溫度和降水)，協(xié)助消防員的工作。作為一種額外優(yōu)勢(shì)，當(dāng)有人在叢林中迷路時(shí)， forest watch節(jié)點(diǎn)甚至可以用作應(yīng)急站。

　　根據(jù)論文 “美國(guó)火災(zāi)產(chǎn)生的二氧化碳估計(jì)：碳管理的意義 ”，美國(guó)火災(zāi)每年產(chǎn)生約 2.9億公噸的二氧化碳，相當(dāng)于全國(guó)礦物燃料燃燒所排放的二氧化碳總量的4~6%。使用簡(jiǎn)單的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)，這些二氧化碳的大部分都可以避免，例如本文的描述。