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基于拓扑结构的森林防火预警系统的设计与研究.doc

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基于拓扑结构的森林防火预警系统的设计与研究.doc
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Design and Research of fire early warning System Based on Topological Structure for forestJ.-F. Wang1, P.-F. Chen3, 1) Department of Computer, Hebei Normal University of Science and Technology, Qinhuangdao, Hebei, China (wjfqhd@126.com)2)Electrical and Mechanical Engineering college,,Hebei Normal University of Science and Technology, Qinhuangdao, Hebei, China (chenpanfeng1980@126.com)Abstract—In order to heighten composing flexible performance and capability-price ratio, the forest fire early warning system, which adopts the wireless communication methods combined with wired one based on topological structure, was designed. The characteristics of structure, working principle and design method of the system was introduced. The field experiments proved that developed topology-based forest fire warning system is stable and reliable system with low power consumption characteristic.Keywords—topological structures; forest fire prevention; wired data communication; wireless data communication; nRF905基于拓扑结构的森林防火预警系统的设计与研究王剑锋 1 陈攀峰 3 1.河北科技师范学院计算机系,秦皇岛,河北,中国3.河北科技师范学院机电工程学院,秦皇岛,河北,中国摘 要 为提高系统的构成灵活性和性能价格比, 设计了具有拓扑结构、由有线数据通信与无线数据通信相结合具有拓扑结构的森林防火预警系统。介绍了系统的结构特点、工作原理和设计方法。经现场实验证明,研制的基于拓扑结构的森林防火预警系统具有低功耗、工作稳定可靠、系统组建灵活等特点。关键词:拓扑结构;森林防火;有线数据通信;无线数据通信;nRF9051.引言森林是与人类生存息息相关的一种重要的生态资源。森林火险预报对于加强森林防火工作、保护森林资源具有重要意义。当前我国各级气象部门发布的森林火险天气预报和一些地区发布的森林火险天气预报的空间位置较粗略、时效性较差,不能满足各级森林防火工作的实际需求 [1]。众所周知,森林火灾会造成国家资源的严重损失,而面对大面积的森林,人工的防火方式显得太简陋,且只能做一些防备措施,并不能主动的实时的监控森林的具体情况。由于森林多木,地形复杂且较为广阔,不易于管理,在干旱高温季节极有可能引发火灾,因此森林防火显得极为重要。森林防火预警系统需要收集位于森林各个位置的数据,包括空气的湿度、温度、气压、烟雾以及二氧化碳等,并定时把收集到的相关数据传给数据分析中心,以便明确森林的各项指标,及时地了解森林的各种情况,防范于未然,能在第一时刻消除隐患,减小人力、物力的浪费和经济损失。如果用有线的设备对森林进行监控显然是不符合客观实际的,因为在森林中大范围的布线,错综复杂,不具备可行性。相比之下,无线网络技术就能设计成传感器网络,在这方面发挥很好的功效 [2]。针对这些情况,设计并研制了了基于无线网络技技术的具有拓扑结构、由有线数据通信与无线数据通信相结合的森林防火预警系统。2.系统的硬件设计系统的硬件拓扑结构如图1所示。由于工控机 [3]的分析处理能力较强,处理速度快,界面显示信息丰富,便于在中央监控室集中管理,所以该系统中的中央监控机采用工控机。该系统中的中继站既是相对独立的森林防火预警系统中的监测仪表,也是整个系统信息流的集散处,多个中继站以有线通信的方式与工控机连接,每个中继站又都以无线通信的方式与若干个单机监测仪(下位从机)相连。整个系
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