ZigBee无线传感技术在森林火灾监测中的应用0引言森林火灾不仅给人类的经济建设造成巨大损失，破坏生态环境，而且还会威胁到人类生命财产安全。传统的人工巡山的防火方式过于简陋，只能做一些防范措施，不能主动实时监控森林的具体情况。一般认为，晴朗、高温和大风天气常使森林中可燃物的含水量下降到40%以下，这时易发生森林火灾。了解森林火灾发生所需的条件，防火系统设计就有迹可循。系统只需要收集森林各个位置的环境参数（包括温湿度、降水量和风力等），并将数据传送到指挥中心，对数据开展综合分析处理，即可得出森林火灾易发位置，在时间消除隐患，节省人力和财力。ZigBee无线传感网络具有功率小、成本低的优点，因此，本文基于ZigBee无线传感网络，构建了森林火灾监测系统，并通过监测森林环境参数对数据开展分析，从而使环境参数得到实时监测。1ZigBee技术概述ZigBee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，主要用于近距离的无线连接。它能够实现多节点间的相互协调通信，而需要的能量很少；ZigBee以自组网多跳的方式开展数据传输，已被认为是较合适的无线传感网络的通信协议。ZigBee标准是在IEEE802.15.4标准的根底上发展而来，旨在使不同应用制造商之间能共享一套标准。IEEE802.15.4是IEEE组织制定的低速率、无线个人局域网标准，定义了物理层和介质访问控制层。ZigBee联盟对网络层协议和API开展标准化，同时开发了安全层，应用已较成熟。2系统硬件设计无线传感网络用于森林防火系统，需要在森林里人工散布节点。这些节点通过自组织方式构成无线网络，以协作的方式感知、采集和处理网络覆盖区域中所需要的信息，实现对任意地点的信息在任意时间的采集、处理和分析。典型的传感器网络体系构造由分布式传感器节点、路由器节点、互联网和用户界面等组成。在这个网络中，传感器节点通过多跳中继方式将数据传到路由器上，由路由器将收集的数据通过Internet或者卫星传到远程控制中心开展集中处理。2.1系统架构在ZigBee网络拓扑构造中，协议定义了3种Zig-Bee设备对象，分别是ZigBee协调器、ZigBee路由器和终端设备。ZigBee网络根据应用需要可组织成星型网络、树状网络和网状网络。考虑到森林里需要数据监控采集的网点多，地形复杂且要大面积的网络覆盖，本系统采用网状网络拓扑。2.2系统节点的硬件设计系统所有ZigBee节点都采用同样的电路设计，通过写入相应的程序来完成不同功能。所有节点都是由JN5121-000-M02模块、RS-232通信接口模块、驱动控制输出模块、数据存储模块、模拟信号处理电路、实时时钟模块、电源处理模块和太阳能供电单元共同组成。系统硬件框图如图1所示。图1系统硬件系统中的ZigBee节点所采用的JN5121-000-M02模块可以实现较远距离的无线通信，在空旷地段通信距离超过1000m。系统所有节点采用太阳能供电单元供电，开关电源为DC/DCMAX1837。模拟信号处理模块具有通用的传感器接口，无论是模拟信号，还是脉冲数字信号都能得到很好的处理，可以灵活地经过设置接入具有标准输出的传感器。驱动控制电路实现对现场脉冲电磁阀的开闭控制。2.2.1JN5121-000-M02模块20**年，英国Jennic公司开发出集成了微处理器和无线收发器JN5121M0x系列ZigBee模块，其中，JN5121-000-M02模块有一个电源放大器和低噪声放大器，可加大通信距离。JN5121无线收发器工作在2.4GHz频段，内部有128位AES加密的安全处理器；可以开展硬件处理MAC地址加速和报文地址检查，提升通信报文的产生速度，硬件处理报文自动确认以及报文的CRC生成；此外，模块内部集成了电源管理芯片和晶振休眠，可降低协同功耗。2.2.2RS-232通信接口电路通信芯片选用的是MAX3222。MAX3222使用单一电源电压Vcc，电压值在3.3～5.5V范围内都能正常工作，额定电流为300μA，可完成TTL与RS-232两种电平之间的转换。另外，它还可以通过引脚控制驱动器和接收器的工作状态，启动或禁止自动降低功能，使其工作在不同的能耗，从而到达降低功耗的目的。本系统MAX3222的硬件连接电路如图2所示。RXD0、TXD0、引脚分别与JN5121模块的UART0相应管脚和I/O接口相连，RXD、TXD、CTS分别连接到系统的RS-232接线端子上，完成上位机通信...