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森林在國民經濟中占有重要地位，然而，森林火災會給森林帶來嚴重危害。但是，人類在制服森林火災上，卻依然尚未取得突破性的進展，于是在火災還在萌芽狀態(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)具有非常中的價值和意義。
森林火情監(jiān)控系統(tǒng)利用預設在森里中的各種不同功能的傳感器節(jié)點采集各類森里環(huán)境參數，傳輸到上位機，利用信息管理軟件，進行數據存儲、顯示、分析處理等操作，對異常情況進行預測和報警。
目前，我國還有部分的森林火情監(jiān)控還采用興建瞭望塔、建立視頻監(jiān)控等方式。因為森林火災經常發(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，適合傳感器節(jié)點的組網要求；短波作為一種遠距離無線通信技術，在遠程數據傳輸方面有著獨到的優(yōu)勢。以上二者的優(yōu)勢互補，在森里火情監(jiān)測系統(tǒng)中具有廣闊的應用前景。
1 通信系統(tǒng)總體設計方案
整個系統(tǒng)由3部分構成，如圖1所示。
1）ZigBee網絡該網絡中的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據采集節(jié)點，采集并無線發(fā)送森林環(huán)境信息；Coor-Node的組成，用途。在單個網絡內，所有的End-Node和Coor-Node節(jié)點按照ZigBee協(xié)議組成星型網絡。
2）中繼節(jié)點一個帶有為控制器的網絡中繼節(jié)點，具有短波和ZigBee兩種協(xié)議數據的轉換能力，ZigBee模塊部分接受ZigBee網絡采集到的數據，經過處理后，通過短波數傳電臺傳送送遠程上位機監(jiān)控中心，同時通過短波數傳電臺也能夠從上位機獲得各種控制和設置指令，并把這些指令傳送到ZigBee網絡，從而實現對對監(jiān)測網絡的設置。
3）上位機監(jiān)控中心 上位機端，電臺將接收到的模擬信號轉化為數字信號，并數據由串口輸入上位機的管理軟件中，從而實現整個監(jiān)測網絡系統(tǒng)的設置和森林環(huán)境參數的顯示、查詢、存儲等功能。
2 系統(tǒng)硬件設計
系統(tǒng)硬件設計有ZigBee網絡的End-Node和Coot-Node節(jié)點與中繼節(jié)點3部分組成。End節(jié)點采用XBee PRO 900XSC模塊作為無線收發(fā)模塊，Coot-Node節(jié)點采用ARM7+XBee PRO 900 XSC+Pt-205模塊構成。中繼節(jié)點采用Pt-205模塊短波傳輸模塊。以下分析Coor-Node節(jié)點的硬件設計方案。Coor-Node節(jié)點硬件設計框圖如圖2所示。
Coor-Node處在系統(tǒng)的中間層，既要與無線傳感器網絡進行通信，又要與通過數傳電臺與上位機監(jiān)控中心進行數據交互，這就要求其具有較強的數據處理能力�；诖丝紤]，本設計方案選用了ST公司的STM32F103C8作為微控制器。STM32F103C8是基于一個實時仿真和跟蹤的32位CortexTM-M3 core CPU的微控制器，并帶有64 kB嵌入的高速Flash存儲器。采用48腳封裝、極低的功耗，多個32位定時器，2路12位的ADC、1個CAN總線以及多達7個的外部中斷。
數傳電臺模塊選用FY602型號的數傳電臺，載頻433MHz ISM頻段，無需申請頻段，接口速率和信道速率可達到38 400 bps.干擾性強，接收靈敏度高，應用廣泛。
ZigBee模塊DIGI公司推出的新型XBP24-BWIT-004.250 kbps的數據傳輸速率。1 600 M的通信距離，支持AT和API命令集，工作頻段為868/915 MHz.特別適合遠距離的組網要求。
