本文關(guān)鍵詞： 森林小氣候 無線傳感器 節(jié)點部署 環(huán)境信息采集　出處：《吉林大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：從目前國內(nèi)外相關(guān)專家學者對森林小氣候的研究可以看出,如何實時的獲取大范圍內(nèi),不同地形區(qū)域內(nèi)的森林小氣候數(shù)據(jù)是森林小氣候研究和應用的一大難點。本文采用無線傳感器等技術(shù)、3G/4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù),建立覆蓋森林地區(qū)的無線通信網(wǎng)絡(luò),對森林中溫度、濕度等環(huán)境數(shù)據(jù)以及森林監(jiān)控視頻等數(shù)據(jù)的采集、傳輸和分析,實現(xiàn)采集森林環(huán)境指標的實時監(jiān)控、對森林火情的及時發(fā)現(xiàn)等信息,并且在客戶端建立面向森林環(huán)境的動態(tài)監(jiān)控及數(shù)據(jù)化可視分析系統(tǒng),來提高森林的管理水平。首先,通過森林小氣候環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的深入調(diào)研,了解森林小氣候環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)和需求。并根據(jù)實際情況,將森林小氣候環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)劃分為部署在森林環(huán)境下的監(jiān)測終端,監(jiān)測數(shù)據(jù)的無線傳輸網(wǎng)絡(luò)和3G/4G網(wǎng)絡(luò),以及數(shù)據(jù)管理平臺三大模塊,并分別對這三個模塊中的具體功能需求和非功能性需求進行分析,從而了解森林小氣候環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的具體需求。其次,針對森林環(huán)境特點,采用粒子群算法對森林環(huán)境中的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點部署問題進行分析,在考慮無線傳感器數(shù)據(jù)傳輸時能源消耗問題的基礎(chǔ)上,通過迭代和優(yōu)化,最終得到在固定傳感器數(shù)量下,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積最大的方案。仿真實驗結(jié)果表明,本文中所采用的基于粒子群算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署方案能夠獲得較優(yōu)解,采用粒子群算法解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署問題的方案是可行的。最后,在完成對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點選址問題的研究之后,以森林小氣候環(huán)境的溫度采集和濕度采集為例,對森林小氣候環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的監(jiān)測終端節(jié)點、監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線傳感器網(wǎng)絡(luò)和3G/4G傳輸網(wǎng)絡(luò),以及監(jiān)控數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)管理平臺的設(shè)計和實現(xiàn)進行研究。森林系小氣候的差異對森林小氣候環(huán)境也有非常大的影響。本文所設(shè)計的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的森林小氣候環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng),實現(xiàn)了森林小氣候環(huán)境信息的實施監(jiān)測,為森林防火和森林培育等森林管理工作打好基礎(chǔ)。
[Abstract]:From the current research on forest microclimate by relevant experts and scholars at home and abroad, we can see how to obtain large scale in real time. Forest microclimate data in different terrain areas is a big difficulty in the research and application of forest microclimate. In this paper, wireless communication network covering forest area is established by using wireless sensor and other technologies such as 3G / 4G network. The collection, transmission and analysis of environmental data, such as humidity and other environmental data, as well as the video of forest monitoring, can achieve real-time monitoring of forest environmental indicators and timely discovery of forest fire. And in order to improve the forest management level, a dynamic monitoring and data-oriented visual analysis system for forest environment is established on the client side. First, through the in-depth investigation of forest microclimate environment monitoring system, To understand the overall structure and requirements of the forest microclimate environment monitoring system, and to divide the forest microclimate environment monitoring system into monitoring terminals deployed in the forest environment, wireless transmission network for monitoring data and 3G / 4G network according to the actual situation. And three modules of data management platform, and the specific functional requirements and non-functional requirements of the three modules are analyzed respectively, in order to understand the specific needs of forest microclimate environment monitoring system. Secondly, according to the characteristics of forest environment, Particle swarm optimization (PSO) is used to analyze the problem of node deployment in wireless sensor networks in forest environment. After considering the problem of energy consumption in wireless sensor data transmission, iteration and optimization are adopted. Finally, the scheme of wireless sensor network with the largest coverage area is obtained under the fixed number of sensors. The simulation results show that the Particle Swarm Optimization (PSO) based wireless sensor network deployment scheme can obtain a better solution. It is feasible to use particle swarm optimization algorithm to solve the problem of wireless sensor network deployment. Finally, after completing the research on node location of wireless sensor network, the temperature and humidity collection in forest microclimate environment is taken as an example. For the monitoring terminal nodes in the forest microclimate environment monitoring system, the wireless sensor network for monitoring data transmission and the 3G / 4G transmission network, And the design and implementation of data management platform for monitoring data. The difference of forest microclimate also has a great impact on the forest microclimate environment. This paper designs a wireless sensor network based forest stingy. Environmental monitoring system, The monitoring of forest microclimate environment information was realized, which laid a good foundation for forest management, such as forest fire prevention and forest cultivation.
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP212.9;TN929.5

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本文編號：1529766