設(shè)計實例：森林火災(zāi)實時監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)

三、方案設(shè)計

3.1 系統(tǒng)功能實現(xiàn)原理

（1）監(jiān)測節(jié)點硬件系統(tǒng)

監(jiān)測節(jié)點是組成無線傳感監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的基本單位,是構(gòu)成無線傳感監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)平臺。 監(jiān)測節(jié)點由傳感器模塊、無線通訊模塊和電源模塊四部分組成。其中傳感器模塊主要包含溫度傳感器和煙霧濃度傳感器，溫度傳感器由大賽所用開發(fā)平臺EVK1105提供，而煙霧濃度傳感器由自己配備，負(fù)責(zé)采集監(jiān)測點的煙霧濃度、溫度參數(shù)。無線通訊模塊負(fù)責(zé)與傳輸節(jié)點的GPRS模塊進行無線通訊,將傳感器所采集的數(shù)據(jù)信息利用Zigbee協(xié)議傳送給傳輸節(jié)點的GPRS模塊。電源部分主要給傳感器模塊、無線通訊模塊供電 ,負(fù)責(zé)節(jié)點的驅(qū)動,是決定網(wǎng)絡(luò)生存期的關(guān)鍵因素。

監(jiān)測節(jié)點的硬件組成包括一個AVR32 AT32UC3A單片機，EVK1105中的溫度傳感器部分，自備的煙霧濃度傳感器，無線編碼和發(fā)送器(Zigbee模塊)等。其硬件結(jié)構(gòu)圖如下所示：

監(jiān)測節(jié)點硬件結(jié)構(gòu)圖

（2）總控系統(tǒng)硬件系統(tǒng)

總控系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對通過無線通訊接收的數(shù)據(jù)信號進行處理并做相應(yīng)的反應(yīng)（聲光報警、LCD顯示、通過GSM發(fā)送手機信號等）。主要由處理模塊、無線通訊模塊、GSM模塊、顯示模塊、報警模塊和電源模塊六部分組成。處理器模塊負(fù)責(zé)控制監(jiān)測節(jié)點的操作,存儲和處理監(jiān)測節(jié)點發(fā)送來的二進制數(shù)據(jù)信息（經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的信息）,無線通訊模塊負(fù)責(zé)與監(jiān)測節(jié)點進行通訊,接收數(shù)據(jù)。報警模塊負(fù)責(zé)接收到不安全信息后亮紅燈并鳴笛報警，而接收到安全信息時亮綠燈。LCD顯示模塊主要負(fù)責(zé)顯示煙霧濃度及溫度等數(shù)據(jù)信息。GSM模塊主要負(fù)責(zé)收到不安全信息后向相關(guān)人員發(fā)送手機信號提示救援。電源部分主要給處理模塊、無線通訊模塊、GSM模塊、顯示模塊、報警模塊和電源模塊供電 ,負(fù)責(zé)系統(tǒng)的驅(qū)動。

總控系統(tǒng)的硬件組成包括一個AVR32 AT32UC3A單片機，EVK1105中的LCD顯示部分，無線解碼和接收器(接收GPRS模塊的無線信號)，無線編碼和發(fā)送器（GSM模塊），蜂鳴器，LED紅色、綠色各一個，A/D轉(zhuǎn)換器等。其硬件結(jié)構(gòu)圖如下所示：

總控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

3.2 硬件平臺選用及資源配置

1、傳感器節(jié)點：核心芯片采用ATMEL公司AVR32 AT32UC3A單片機作為主控制芯片。工作電壓1.65V~3.6V，功耗低。傳感器采用EVK1105配套的溫度傳感器和自配煙霧傳感器。

2、網(wǎng)關(guān)設(shè)計：網(wǎng)關(guān)的硬件部分主要由中央處理單元、存儲單元、射頻收發(fā)模塊和GSM通信模塊組成。網(wǎng)關(guān)的中央處理單元主要用來處理從傳感器節(jié)點采集到的數(shù)據(jù)以及完成一些控制功能。中央處理單元的主要器件是ATMEL公司AVR32 AT32UC3A單片機。網(wǎng)關(guān)配有與傳感器節(jié)點相同的RF收發(fā)模塊，用于接收它們發(fā)送的數(shù)據(jù)。為確保信息傳送到檢測網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)關(guān)配有GSM通信單元，可以相關(guān)人員通過GSM手機終端來觀察分析數(shù)據(jù)。