基于ZigBee的森林火灾监测系统设计

引言

　　森林火灾不仅给人类的经济建设造成巨大损失，破坏生态环境，而且还会威胁到人类生命财产安全。

　　传统的人工巡山的防火方式过于简陋，只能做一些防备措施，不能主动实时监控森林的具体情况。一般认为，晴朗、高温和大风天气常使森林中可燃物的含水量下降到40%以下，这时最易发生森林火灾。了解森林火灾发生所需的条件，防火系统设计就有迹可循。

　　系统只需要收集森林各个位置的环境参数（ 包括温湿度、降水量和风力等） ，并将数据传送到指挥中心，对数据进行综合分析处理，即可得出森林火灾易发位置，在第一时间消除隐患，节省人力和财力。

　　ZigBee 无线传感网络具有功率小、成本低的优点，因此，本文基于ZigBee 无线传感网络，构建了森林火灾监测系统，并通过监测森林环境参数对数据进行分析，从而使环境参数得到实时监测。

　　1 ZigBee 技术概述

　　ZigBee 是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，主要用于近距离的无线连接。它能够实现多节点间的相互协调通信，而需要的能量很少； ZigBee 以自组网多跳的方式进行数据传输，已被认为是较合适的无线传感网络的通信协议。ZigBee 标准是在IEEE 802.

　　15. 4 标准的基础上发展而来，旨在使不同应用制造商之间能共享一套标准。IEEE 802. 15. 4 是IEEE 组织制定的低速率、无线个人局域网标准，定义了物理层和介质访问控制层。ZigBee 联盟对网络层协议和API 进行标准化，同时开发了安全层，应用已较成熟。

　　2 系统硬件设计

　　无线传感网络用于森林防火系统，需要在森林里人工散布节点。这些节点通过自组织方式构成无线网络，以协作的方式感知、采集和处理网络覆盖区域中所需要的信息，实现对任意地点的信息在任意时间的采集、处理和分析。典型的传感器网络体系结构由分布式传感器节点、路由器节点、互联网和用户界面等组成。在这个网络中，传感器节点通过多跳中继方式将数据传到路由器上，由路由器将收集的数据通过Internet或者卫星传到远程控制中心进行集中处理。

　　2. 1 系统架构

　　在ZigBee 网络拓扑结构中，协议定义了3 种Zig-Bee 设备对象，分别是ZigBee 协调器、ZigBee 路由器和终端设备。ZigBee 网络根据应用需要可组织成星型网络、树状网络和网状网络。考虑到森林里需要数据监控采集的网点多，地形复杂且要大面积的网络覆盖，本系统采用网状网络拓扑。