基于物联网技术的智能型森林火灾报警系统的研究及应用

摘要

本文基于ZigBee技术提出了一套无线传感器网络(WSN)和3G通讯技术的智能型森林火灾报警系统的设计方案。运用ZigBee技术搭建了个人无线通信传感网络系统。此网络主要由多个传感器节点、多个路由器节点和一个协调器节点构成，系统结构简单，节点位置摆放灵活，且不受地理位置限定。传感器节点检测的参数主要有温湿度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度等，把多个网络节点按照需求分布在林木茂密处。传感器节点完成对环境周围数据采集，将采集到的多源数据经信息融合算法处理后传送至Sink节点上，再通过3G网络技术接入Internet网络传送至用户端和服务器上，可供用户实时查询监测。
　　传感节点在数据处理过程中，为了解决传统火灾报警系统只对火灾的单一参量变化进行检测，经常导致误报和漏报等问题。本文研究了多源信息融合的理论，鉴于此基础，采用模块化的结构，融入BP-RBF多源数据融合算法在火灾报警系统中的应用。处理源于不同地点，获取多种物理意义的火灾信息，总结火灾报警特征及火灾发生规律。多次实验结果表明，本文所设计的BP-RBF多传感器信息融合算法能够有效提高系统的判断能力。将BP-RBF多源信息融合算法应用于本文提出的森林火灾报警系统中，充分发挥了其数据繁琐性、交叉性、实时性及价格低廉等优势。同时实现了多源数据的优化、完善、及准确还原环境状况，有效提高了整个森林火灾报警系统的可靠性。

目录

声明

摘要

插图清单

附表清单

1 绪论

1．1 选题背景及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本文主要研究工作

1．4 本文的研究内容和结构安排

2 相关理论技术基础

2．1 物联网简介

2．2 物联网技术的应用范畴

2．3 ZigBee技术

2．3．1 ZigBee技术的特点

2．3．2 Zigbee协议栈简介

2．3．3 ZigBee协议栈各层功能

2．3．4 Zigbee网络拓扑结构

2．4 3G网络技术

2．4．1 3G网络技术在物联网中的应用

2．5 智能神经网络算法研究

2．6 本章小结

3 系统硬件平台设计

3．1 系统总体规划

3．1．1 系统组成

3．2 协调器和路由节点功能模块设计

3．3 终端传感器节点功能模块设计

3．3．1 传感器型号选择

3．4 Zigbee射频模块芯片选型和设计

3．4．1 CC2530芯片介绍

3．4．2 射频模块电路设计

3．5 终端节点功能模块设计

3．5．1 信息采集模块

3．5．2 信息处理模块

3．5．3 信息收发模块

3．5．4 供电单元模块

3．6 3G模块设计

4 系统软件平台设计

4．1 协调器节点设备的软件设计

4．1．1 协调器组建ZigBee网络

4．1．2 允许节点设备加入网络

4．2 路由节点设备的软件设计

4．2．1 路由节点设备加入网络

4．2．2 路由节点允许节点加入网络

4．2．3 路由节点选路算法设计

4．3 Zigbee传感节点的软件设计

4．4 多源信息融合算法设计

4．5 上位机软件平台设计

4．5．1 上位机软件平台需求分析

4．5．2 平台总体架构

4．6 本章小结

5 系统测试

5．1 系统调试

5．2 RFP-BP融合算法的准确度测试

5．3 本章小结

6 总结与展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果