ZigBee无线传感器网络的森林环境监测系统森林环境监测是森林资源保护与管理的根底，是建设现代林业、实现森林科学经营的重要保障。第七次全国森林资源清查结果显示，仅森林的固碳释氧、涵养水源、保育土壤等6项生态价值就超过了10.01万亿元。此外，森林是社会、经济发展不可或缺的资源，它作为陆地生态系统的主体，在减少温室气体排放中发挥着举足轻重的作用。因此做好森林环境监测工作对于我国可持续发展和节能减排具有重要的价值与意义。本文设计了一种森林环境监测系统该系统是基于ZigBee无线传感器网络（wirelesssensornetwork,WSN）,能够实时监测林区的大气温湿度及火灾烟雾浓度等参数，具有监测范围广、部署性好、数据传输可靠性高、对生态环境影响小等优点，在森林环境监测中有着广阔的应用前景。1ZigBee无线传感器网络技术无线传感器网络是部署在区域内的大量具有传感计算和通信能力的传感器节点通过自组织方式构成的多跳无线网络，是无线通信、嵌入式计算和分布式数据处理等多领域技术的交叉融合。传感器节点通常包括处理器、存储器、传感器、无线通讯和电源等组件，能够同时开展数据的采集、处理以及无线传输，具有低功耗、小体积等优点。传感器节点之间分工协作，可实时感知、监测和采集分布区域内监测对象或周围环境的信息。ZigBee基于IEEE802.15.4协议标准，是一种短距离、低速率的无线通信技术。ZigBee采用了直接序列扩频技术，可以工作在868MHz、915MHz或2.4GHz频段。与其它无线通信技术相比，ZigBee具有架构简单、成本低、可靠性高、组网能力强等特点，因此，ZigBee非常适用于无线传感器网络。2系统的组成与原理按照功能的不同，ZigBee定义了3种类型的设备，即终端设备、协调器和路由器。在系统中，终端设备就是传感器节点，节点随机部署在森林内，配置有低成本低功耗的微处理器，可采集大气相对湿度、空气温度等环境监测参数。若干个相邻的传感器节点构成一个称为簇的自组织网络，簇中的传感器节点又可以分为簇首和普通节点。簇首是全功能设备，主要用于数据的融合及转发。簇首可以将所辖簇中普通节点采集到的数据发送到上层的协调器，也能将协调器接收到的信息在簇内开展广播；普通节点是精简功能设备，它只能与簇首通信，即把采集到的数据跳转至本簇的簇首。协调器的功能是建立网络，对网络开展管理和控制，并保存网络的一些基本信息；终协调器将监测到的数据转发到网关，经过处理后，再由网关通过GPRS网络将数据发送到监控中心。监控中心包括通信服务器和数据服务器，通信服务器与网关通过GPRS网络开展数据交换，数据服务器保存接收到的森林环境数据，并且提供了数据的管理、查询和编辑等服务。ZigBee网络主要有星状和网状2种拓扑。星状拓扑构造简单、使用寿命长，但是网络覆盖有限，并且一旦簇首节点发生故障，整个簇与网络的连接都将中断。与星状拓扑相比，网状拓扑网络覆盖广、可靠性高，但是构造复杂、使用寿命短。通常情况下，森林地区地形复杂、气象多变、植被覆盖茂密，这些不利因素会缩短ZigBee网络中传感器节点的有效通信距离，或者造成节点与协调器连接中断，导致数据丢失。为了提高ZigBee网络的鲁棒性，防止数据丢失，系统采用星状-簇首-路由拓扑构造。这种分级的混合拓扑综合了以上星状和网状拓扑的优点，提高了网络的可靠性和灵活性。系统的整体构造如图1所示。图1系统整体构造3硬件构造设计3.1传感器节点设计传感器节点是组成ZigBee无线传感器网络的基本单位，是构成无线传感器网络的根底平台传感器节点一般由数据采集模块、数据处理模块、无线通信模块和电源模块组成。传感器节点的组成如图2所示。图2传感器节点的组成其中，数据采集模块主要由温度、湿度、烟雾浓度传感器以及A/D转换器组成，负责采集区域内大气温湿度及当有火灾发生时的烟雾浓度等数据，并且完成数据的A/D转换。数据处理模块负责处理、存储数据采集模块得到的数据。无线通信模块与簇首节点或协调器交换控制信息，并收发数据以及中转其它节点发送的数据。电源模块包括数据采集模块、数据处理模块以及无线通信模块。传感器节点选用TI公司生产的CC2430作为器件。CC2430集成了符合...