地平均温度相比较，再结合摄像机拍摄情况，便可使消防队知道火灾中心以及火灾蔓延趋势地面林火监测问题提出随着科学技术发展，高科技不断被应用到林火探测中，森林防火工作日益走向高科技智能化系统化综合化使用红外线探测可以克服上述缺点。地面红外探火就是将红外线探测器放置在嘹望台或制高点上。向四周探测火情，并确定林火发生位置种方法它能透过烟雾测定着火位置，在夜间也能正常工作它不仅能探测小火。而且可以探测阴燃火，能连续拍摄，记录林火发生发展全过程。我们利用红外探测器进行编码，并通过无线通讯网络将信息传输到中心站，在中心站对信息分析并判断火灾是否发生，为林火扑救提供可靠信息采用这种方式具有造价低灵敏度高信息传输速度快等优点，更加有利于小型林场探火和预警环境监测是类典型传感器网络应用通过使用由大量微型传感器节点组成传感器网络，研究人员可以对感兴趣环境进行不问断高精度数据搜集与传统环境监控手段本学位论文知识产权声明本学位论文是在导师指导小组指导下，由本人独立完成。文中所引用他人研究成果均已注明出处。对本论文研究有所帮助人士在致谢中均已说明。基于本学位论文研究所获得研究成果知识产权属于南京林业大学。对本学位论文，南京林业大学有权进行交流公开和使用。研究生签名导师签名抑骧瑚钿日期岬致谢本文是在导师陈惠明教授以及王兆伍教授陆荣譬老师悉心指导和亲切关怀下完成，导师们在研究选题研究方案剞定研究进度论文撰写等方面给予了耐心细致指导陈老师学识溯博治学严谨，在三年硬士学习和课题研究期同，给予我精心指导和热情帮助，使我学到了很多有用知识。开阔了视野，锻炼了自己独立思考和动手研究能力陈老师严谨治学态度，实事求是工作作风商度亮节做人品质和严格要求自己宽以待人等高尚师德风范为现代学术界大典范，也为我今后做人求学指明了方向在论文工作期同，还要感谢本实验窒张万宝王冰于东风，刘凤吴富民赵春兵等同学以及田中机电公司领导和同事们给予关心和帮助，很高兴和他们共同度过充实而又美好时光最后特别要感谢我父母为我照顾孩子，我爱人给予论文设计方案指点与帮助和我可爱儿子带给我快乐生活在我成长过程中，有了他们鼎力相助，我前进步伐才塌实而坚定郑荚二零摹七年四月于南林大第章绪论课题研究背景森林火灾监测系统研究背景及意义在森林演变和人类文明进程中，火是影响其发展规律变化十分重要因子火带给人类温暖，促进了人类文明但火灾也造成大片森林毁灭，影响人类生产生活因此，做好森林防火，是造福人类造福社会件极具意义工作。森林火灾是种在森林中自由蔓延和扩展火灾，森林火灾是种自然灾害它不仅给人们生命财产造成严重威胁，而且由于其危害客体特殊性极难恢复森林资源，它还会破坏全球生态平衡，从而给人类生活带来严峻挑战为了减少森林火灾损失，世界各国非常重视林火监测，林火监测是林火管理重要环节，提高林火监测技术是做好防火工作前提林火及时发现与报警是防止森林火灾发生重要任务之，是控制和扑灭森林火灾基础林火监测是发现林火和传递火情措施和手段林火探测措施通常可划分四个空间层次，即地面巡护晾望台定点观测空中飞机巡护和空间卫星监测林火检测系统功能是及时发现火情，准确探测起火点，确定火大小动向，监视林火发生发展全过程但是在茫茫林海，只靠巡护员检测火情是很不够，嚓望台隙望又受到很多条件限制，般情况下，小火对烟雾小不易发现，发现时往往已酿成灾大火蔓延时，烟雾弥漫，很难确定大火位置和发展动向通过观察烟雾测定数据往往误差较大夜间观测困难。而靠飞机巡逻观察不仅耗资大，速度也不是最快，并且图象分辨率低，般火灾燃烧几公里才能被发现由于上述不足，森林防火指挥部在制定扑火计划和调动扑火力量时，可能因火灾位置不准而造成不必要损失国外林火监测新技术发展概况森林火灾目前已经成为个全球性问题。为了减少森林火灾损失，世界各国非常重视林火研究林火监测是林火管理重要环节，提高林火监测技术是作好防火工作前提，经科学家不懈努力，林火检测技术日新月异，森林火灾监测系统，法国家专业防火公司研制出种森林火灾远距离监测系统。该系统包括远距离火源探测器，架远红外摄象机，以及台电脑实验表明，这套系统在雾天能够测出以外张燃烧报纸和以外火区较弱火势这套系统不仅能测出火灾，同时也可准确有效地测出热气体和易燃气体，还可以通过遥控摄像机准确地测出火源和判断火势，并把其精确方位自动地送到消防操纵台每套系统可监测，范围，通过数套系统，人们就可以三角交叉监测各个区域，并把搜集到信息加以对比森林防火电视监控系统俄罗斯科学家研究成功种能在电视控制装置屏幕上发现森林火灾烟雾电视机，这个闭路电视系统具备影象信号传动装置，它可安装在防火观察隙望台和高大建筑物上，该机由装置在了望台中个仪器和装在房屋内接受方向个仪器组成，它可以进行远距离调控当发射室位置超过林冠时，可在电视装置上发现森林火灾其半径小于林冠到地面森林详细检查在分钟内就可以完成自动林火监测预报系统在德国，林火监测塔已经被自动监测系统所取代，该系统由两部分组成，即监测林火传感器，安装在预测林火林地上，另部分是连接各监测点传感器监测中心，设在林管区或林业局，通过无线同个传感器节点相连接。安装在林地高处传感器上装有可转度彩色相机，高度，图像处理计算机可自动识别烟火。并以高质量把信息通过无线通信方式传送给监测中心，监测中心通过荧屏上反映信息做出判断并采取防火措施森林火灾红外线监测器意大利研制出种森林火灾红外线监测器，它可以感知，范围内因火灾引起温度变化，并在摄像机发现火焰之前发出警报设在森林中火灾监测塔配备台气象用传感器和台帮助消防人员看到火势情况摄像机外，还应配有台这种新研制出用于测量地面温度红外线监测器这种监测器能以每分钟旋转度频率对林区进行扫描如果在连续次旋转中均发现地面温度升高，它便会发出火灾警报，通知消防队伍赶赴现场，这时火势往往处于初期闷烧状态。而当红外线监测器继续监测时，来自气象传感器数据将与存储在监测器计算机中当地平均温度相比较，再结合摄像机拍摄情况，便可使消防队知道火灾中心以及火灾蔓延趋势地面林火监测问题提出随着科学技术发展，高科技不断被应用到林火探测中，森林防火工作日益走向高科技智能化系统化综合化使用红外线探测可以克服上述缺点。地面红外探火就是将红外线探测器放置在嘹望台或制高点上。向四周探测火情，并确定林火发生位置种方法它能透过烟雾测定着火位置，在夜间也能正常工作它不仅能探测小火。而且可以探测阴燃火，能连续拍摄，记录林火发生发展全过程。我们利用红外探测器进行编码，并通过无线通讯网络将信息传输到中心站，在中心站对信息分析并判断火灾是否发生，为林火扑救提供可靠信息采用这种方式具有造价低灵敏度高信息传输速度快等优点，更加有利于小型林场探火和预警环境监测是类典型传感器网络应用通过使用由大量微型传感器节点组成传感器网络，研究人员可以对感兴趣环境进行不问断高精度数据搜集与传统环境监控手段口速度。设置，为高来激活传输和波形图如图所示和波形图如图所示图和波形图图和波形图无线系统自动上电，数据包完成加前导码和校验码，数据包发送曼彻斯特编码如果被置高，将连续地发送数据包，直到被设置为低当被设置为低时，结束数据传输并将自己设置成模式。串口发送和串口接收波形图如图所示图串口发送和串口接收波形图本章小结本章主要是在无线传感器理论知识基础之上应用微控制器和无线收发芯片来实现网络节点设计本设计从无线网络特点出发，从硬件上考虑器件选择要节省能量，尽量应用低功耗器件，在空闲时能自动进入休眠模式从软件方面考虑无线传感器网络要传送信息特性，制定高效节能无线路由选择和高效无线信号收发，最后介绍了应用于无线传感器网络技术和技术，从而为后续课题研究打下坚实理论和实践基础打开了无线传感器网络在环境监测方面应用大门第六章未来展望目前我国森林火灾监测由单化逐步向综合化转变，其表现为监测内容日益丰富传统森林火灾监测重点主要在卫星和遥感技现在，监测方法手段日益多样化本论文主要通过无线传感器网络手段来监测森林火灾发生传感器网络被认为是影响人类未来生活重要技术之，这新兴技术结合了现有多种先进技术，为人们提供了种全新获取信息处理信息途径因此，基于无线传感器网络森林火灾监测系统克服了传统系统存在不足网络节点体积小，节点功能扩展性强，通过增加相关传感器和转换电路，即可实现对森林环境指标监测同时由于传感器网络本身特点，使得它与现有传统网络技术之间存在较大区别，给人们提出了很多新挑战，特别是传感器网络节点能量供给及成本闯题，限制它应用范围随着科技进步和成本降低，无线传感器网络技术在森林环境监铡方面应用将产生重大经济和社会效益但是，我们还应该清楚认识到，无线传感器网络才刚刚开始发展，它技术应用都还还远谈不上成熟，国内企业应该抓住商机，加大投入力度，推动整个行业发展第七章全文总结本文从地面探测火灾角度分析了应用地面传感器通过图像提取温度信息进行火灾早期监测，并进行了理论上温度信息数字量提取。分析了无线传感器网络理论，通过和传统网络对比分析了无线网络独有特点，针对这些特点给出了无线传感器网络路由选择方案并对无线传感器网络支撑技术进行了介绍最后在以上理论支持下通过利用单片机和无线收发芯片实现了无线传感器网络小系统全文主要研究及结论如下从理论上分析了森林火灾特点，并根据其特征和森林火灾产生能量分析进行传感器选择，通过红外成像技术选择探测器通过图像处理推导出利用红外图像计算森林火灾温度信号提取公式，通过熟图具有级伪彩色显示，按照公式就可找出伪彩色值与实际温度对应关系，这样根据确定各像素点灰度值，从而可以实现温度点温显示等温线显示通过温度值进行森林火灾判断并将火灾信号发送出去重点介绍了当前新技术无线传感器网络理论知识核心部分涉及网络系统基本网络协议讨论，包括路由协议协议拓扑控制协议以及目前非常看好低功耗低速率无线网络协议支撑技术包括定位技术时间同步技术安全技术数据管理技术以及数据融合技术，等等本论文最后对森林火灾监测系统无线传感器节点进行设计，从理论部分到实践部分都有论述。系统设计从无线传感器网络能耗数据量和组网方面出发。在硬件方面从器件选择到电路设计都体现出无线网络特点在软件设计方面主要考虑节能，设计高效通信协议，并在空闲时进入休眠状态达到节能目从调试结果我们看到系统可行性由于论文研究时间有限和当前科学技术发展状况，尚有许多问题有待于进步研究和探讨就目前技术水平来说，让无线传感器网正常运行并大量投入使用还面临着许多问题网络内通信问题无线传感器网络内正常通信联系中，信号可能被些障碍物或其他电子信号干扰而受到影响，怎么安全有效进行通信是个有待研究问题成本问题在个无线传感器网络里面，需要使用数量庞大微型传感器，这样话成本会制约其发展系统能量供应问题目前主要解决方案有使用高能电池降低传感功率此外还有传感器唔络自我能量收集技术和电池无线充电技术其中后两者备受关注高效无线传感器网络结构。无线传感器网络网络结构是组织无线传感器成