中南林業(yè)科技大學(xué)

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1、中南林業(yè)科技大學(xué)大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告項(xiàng)目名稱面向森林火災(zāi)監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目主持人羅宇舟所在學(xué)校及院系中南林業(yè)科技大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院項(xiàng)目級別R國家級R省級□校級立項(xiàng)年份2015年指導(dǎo)老師鄺祝芳聯(lián)系電話13517473370填表日期2016年6月18日中南林業(yè)科技大學(xué)教務(wù)處制填　寫　說　明一、本表要按要求逐項(xiàng)認(rèn)真填寫，填寫內(nèi)容必須實(shí)事求是，表達(dá)明確嚴(yán)謹(jǐn)?？杖表?xiàng)要填“無”。二、格式要求：表格中的字體用小四號仿宋體，1.5倍行距；需簽字部分由相關(guān)人員以黑色鋼筆或水筆簽名。均用A4紙雙面打印，于左側(cè)裝訂成冊。三、本頁不裝訂。一、基

2、本情況項(xiàng)目名稱面向森林火災(zāi)監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)立項(xiàng)時(shí)間2015年6月完成時(shí)間2016年6月項(xiàng)目主要研究人員序號姓名學(xué)號專業(yè)班級所在院（系）項(xiàng)目中的分工1羅宇舟20134597計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院硬件編程，調(diào)試，報(bào)告撰寫2孫曉陽20144591計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院硬件編程，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)3郝攀剛20134627計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院編寫Java上位機(jī)程序，報(bào)告撰寫4楊杰20134648計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院編寫Java上位機(jī)程序5二、研究成果簡介項(xiàng)目成果類型R產(chǎn)品R系統(tǒng)軟件□論文R專利□其它（注：請?jiān)?/p>

3、相應(yīng)成果復(fù)選框內(nèi)打“√”，其它請具體說明）項(xiàng)目成果名稱面向森林火災(zāi)監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目研究的目的、意義；研究成果的主要內(nèi)容、重要觀點(diǎn)或?qū)Σ呓ㄗh；成果的創(chuàng)新特色、實(shí)踐意義和社會影響；研究成果和研究方法的特色。限定在2000字以內(nèi)。1.項(xiàng)目研究目的及意義構(gòu)建一個面向森林火災(zāi)監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)森林大火的早發(fā)現(xiàn)，早預(yù)警，早控制，提供一個高效、經(jīng)濟(jì)的林火監(jiān)測方案，為林業(yè)部門對森林資源進(jìn)行有效管理提供有力支撐。2.研究成果的主要內(nèi)容利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來對大面積的森林進(jìn)行火災(zāi)監(jiān)測。該項(xiàng)目通過嵌入式開發(fā)板自主搭建一個基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)。該網(wǎng)絡(luò)通過與

4、若干溫度傳感器和一個控制中心協(xié)調(diào)運(yùn)作，構(gòu)成了森林火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)。本項(xiàng)目利用森林生態(tài)系統(tǒng)和發(fā)生火災(zāi)時(shí)的一些特點(diǎn)，將大量傳感器（Sensor）部署在森林中，這些傳感器通過自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，每個都作為一個傳感器節(jié)點(diǎn)（Sensornode）存在。傳感器節(jié)點(diǎn)收集自己周圍的數(shù)據(jù)后，均以數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn)（Sinknode）。為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性與穩(wěn)定性，本系統(tǒng)除了在程序代碼、路由協(xié)議的選取上采取措施外，另外提出該系統(tǒng)的一種可能的應(yīng)用場景：將森林分區(qū)域管理，每片區(qū)域由若干傳感器節(jié)點(diǎn)控制，這樣可以使得數(shù)據(jù)傳輸更加高效，火情定位更加準(zhǔn)確。因?yàn)樯种械匦螐?fù)雜，障礙

5、物多，節(jié)點(diǎn)建議選擇地勢較高，有遮掩物的地方進(jìn)行安裝。1.成果的創(chuàng)新特色1)該無線傳感網(wǎng)絡(luò)采用Zigbee協(xié)議搭建，網(wǎng)絡(luò)具有魯棒性。為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，采用了多個機(jī)制：CSMA-CA機(jī)制，幀確認(rèn)和數(shù)據(jù)校驗(yàn)機(jī)制。2)該無線傳感網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行基于AODV專用網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議，并對AODV協(xié)議進(jìn)行了簡化（AODVjr）。簡化后的AODVjr協(xié)議僅保留了AODV協(xié)議按需路由的動態(tài)特征，而將HELLO消息、路由錯誤信息、問詢序列號等AODV協(xié)議為了適應(yīng)節(jié)點(diǎn)移動性提出的優(yōu)化措施統(tǒng)統(tǒng)省略，對AODV協(xié)議進(jìn)行了最大限度的簡化。因此，AODVjr算法具有靈活的路由查找功能，其按

6、需產(chǎn)生路由尋徑的方式提高了協(xié)議效率，能快速適應(yīng)動態(tài)鏈路環(huán)境并支持多播功能。雖然在節(jié)點(diǎn)移動過程中，存在丟包和能量受限問題，但考慮到本項(xiàng)目中無線節(jié)點(diǎn)的有限移動性，AODVjr協(xié)議是非常適用的，功耗得到了最大限度的降低。3)該傳感器網(wǎng)絡(luò)采用樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所有傳感器節(jié)點(diǎn)（Sensornode）采集到的數(shù)據(jù)周期性地匯總到匯聚節(jié)點(diǎn)（Sinknode），并通過Java編寫的上位機(jī)程序?qū)?shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，對超標(biāo)值進(jìn)行報(bào)警，周期性地生成日志文件。2.成果的實(shí)踐意義和社會影響世界各國對森林防火也很重視。不僅根據(jù)自己的國家森林種類制定不同的防火模式，而且依靠現(xiàn)在的科學(xué)

7、技術(shù)來進(jìn)行林火監(jiān)測，在火災(zāi)發(fā)生的時(shí)候能及時(shí)報(bào)警，使其損失能達(dá)到最小化。目前世界各國林火監(jiān)測主要是三種模式，地面巡護(hù)、瞭望塔瞭望和空中巡護(hù)，但是由于森林面積較大，這三種方式不僅耗時(shí)而且也不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)森林火災(zāi)。該項(xiàng)目成果利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有效地實(shí)現(xiàn)了對森林大片區(qū)域的實(shí)時(shí)監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)了對森林大火的早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)警、早控制，為林業(yè)部門對森林進(jìn)行有效管理提供了有力支撐。1.研究成果和研究方法的特色1)該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)采用自上而下的編程思路。首先結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，分析各種可能的實(shí)現(xiàn)方法，然后通過大量參考文獻(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)資料確認(rèn)可行性最高的方案。2)該項(xiàng)目結(jié)合硬件編程和上位機(jī)編

8、程的思路，通過串口實(shí)現(xiàn)硬件和PC端的對話，使得傳感器采集的數(shù)據(jù)可以