基于无线传感器网络森林火险监测系统设计与实现-软件工程专业论文.docx

万方数据 万方数据 分类号 密级 UDC 注 1 学 位 论 文 基于无线传感器网络森林火险监测系统设计与实现 （题名和副题名） 李 佳 （作者姓名） 指导教师 唐 勇 副教授 电子科技大学 成 都 聂菊根 高 工 江西上高县农业局 江西上高 （姓名、职称、单位名称） 申请学位级别 硕士 专业学位类别 工 程 硕 士 工程领域名称 软 件 工 程 提交论文日期 2013.3.25 论文答辩日期 2013.4.28 学位授予单位和日期 电子科技大学 2013 年 6 月 23 日 答辩委员会主席 评阅人 注 1：注明《国际十进分类法 UDC》的类号。 万方数据 万方数据 RESEARCH ON THE TECHNOLOGY OF FOREST FIRE MONITORING BASED ON WIRELESS SENSOR NETWORKS A Master Thesis Submitted to University of Electronic Science and Technology of China Major: Software Engineering Author: Li Jia Advisor: Tang Yong School : School of Information and Software Engineering 万方数据 万方数据 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 年 月 日 论文使用授权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后应遵守此规定） 作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 摘要 摘 要 在森林中构建无线传感器网络，实现对森林火险的监测，具有监测点数量多、 周期长、部署方便、可靠性高、环境自适应强等特点。与其它监测方式相比，利 用传感器网络进行原位监测能获取更精确的数据。本系统设计的目为构建面向森 林火险监测的无线传感器网络，获取特定区域特定时间段的相关数据，并将数据 提供给数据需求者，为其提供数据支撑与服务。 本文在分析设计目的及系统架构的基础上，进行了传感器节点的软硬件设计， 提出了采用分层、分簇的网络架构，并从系统可靠性、能耗等角度确定采用的无 线通信技术。 硬件系统设计方面，采用“核心板+扩展板”方案。针对不同环境对通信性能 的要求，射频部分采用两种方案，单节点覆盖 100-880 米通信范围，较目前市面上 常见此类节点有显著提升。 软件设计方面，根据网络层次进行划分，设计与实现了 ZigBee 协议与设备驱 动程序、网关异构网络互联以及服务器端可视化网络管理软件三部分，实现了对 多种传感数据的采集、传输、保存与可视化管理。 针对系统网络节点布局问题，本文提出了基于 GA-WCA 的簇头布局方法，将 系统的传感器节点分为两种，一种是普通数据采集节点，随机部署在监测区域， 然后以负载均衡为目标，利用遗传算法进行簇内节点选择及簇头位置求解。利用 该算法，很好的解决了网络簇头节点的能量均衡问题，有效的延长了网络的生存 周期。 关键词：无线传感器网络，火险监测，ZigBee，分簇 I AB ABSTRACT ABSTRACT The construction of wireless sensor network in field enviroment has the advantages of multi-points, long-period, high-reliablity and self-forming. Comparing with the tranditional mathod in monitoring, it is more convenient and more intelligent. The aim of The system design projects is building wireless sensor network for monitoring of forest fire danger, obt