【摘要】：森林是人類賴以生存的自然資源之一,由于自然或人為因素引發(fā)的森林火災(zāi)逐年增加,火災(zāi)不但毀壞森林資源、造成經(jīng)濟(jì)損失,而且加劇環(huán)境污染。森林資源具有重要的生態(tài)價(jià)值、社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。因此,利用現(xiàn)代信息技術(shù),有效地獲取森林環(huán)境狀態(tài)信息,對(duì)森林火險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)和防護(hù)是非常有必要的。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)森林環(huán)境狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和處理,本文利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù),設(shè)計(jì)了一種森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。主要工作內(nèi)容如下:(1)基于改進(jìn)DV-Hop算法的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)定位方法研究。為了準(zhǔn)確預(yù)測(cè)林火發(fā)生的位置,針對(duì)傳統(tǒng)DV-Hop算法定位精度低的不足,分析了該算法產(chǎn)生誤差的原因,通過引入RSSI(Received Signal Strength Indication)測(cè)距技術(shù)對(duì)跳數(shù)修正,坐標(biāo)定位階段采用極大似然估計(jì)與加權(quán)質(zhì)心相結(jié)合的改進(jìn)措施,提高了定位精度。(2)基于D-S證據(jù)理論的火險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)方法研究。將基于D-S證據(jù)理論的多傳感器信息融合技術(shù)引入到森林火險(xiǎn)預(yù)警等級(jí)評(píng)價(jià)中,根據(jù)各氣象因素的影響構(gòu)造出相應(yīng)的模糊集合,再將隸屬度轉(zhuǎn)化為mass函數(shù),用D-S證據(jù)理論對(duì)多氣象因素融合,得到比較可靠的森林火險(xiǎn)預(yù)警等級(jí)評(píng)價(jià)。(3)基于6LoWPAN無線網(wǎng)絡(luò)的森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)測(cè)中心兩大部分。鑒于監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的特殊環(huán)境,確定了由數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)和邊界路由節(jié)點(diǎn)組成的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò),數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)完成數(shù)據(jù)的采集、處理和上傳,邊界路由節(jié)點(diǎn)管理無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn),將數(shù)據(jù)向監(jiān)測(cè)中心發(fā)送。利用C#語(yǔ)言設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)中心軟件能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)、顯示和查詢,并發(fā)布預(yù)警信息。對(duì)系統(tǒng)首先進(jìn)行分模塊測(cè)試,分別驗(yàn)證了數(shù)據(jù)采集、傳輸和處理等各部分功能;然后對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了整體運(yùn)行測(cè)試。結(jié)果表明,系統(tǒng)運(yùn)行良好,功能上滿足了設(shè)計(jì)要求。
[Abstract]:Forest is one of the natural resources on which human beings depend for survival. Forest fires caused by natural or man-made factors increase year by year. Fire not only destroys forest resources, causes economic losses, but also intensifies environmental pollution. Forest resources have important ecological value, social value and economic value. Therefore, it is necessary to use modern information technology to effectively obtain forest environmental state information and forecast and protect forest fire risk. In order to realize the real-time monitoring and processing of forest environmental state information, a forest fire monitoring system is designed by using wireless sensor network technology and computer technology. The main work is as follows: (1) Research on monitoring node location based on improved DV-Hop algorithm. In order to accurately predict the location of forest fire, aiming at the low accuracy of traditional DV-Hop algorithm, this paper analyzes the reasons for the error of this algorithm, and modifies the hops by introducing RSSI (Received Signal Strength Indication) ranging technology. In the coordinate positioning stage, the maximum likelihood estimation and the weighted centroid are combined to improve the positioning accuracy. (2) the evaluation method of fire risk grade based on D-S evidence theory is studied. The multi-sensor information fusion technology based on D-S evidence theory is introduced into forest fire danger warning grade evaluation. According to the influence of various meteorological factors, the corresponding fuzzy set is constructed, and then the membership degree is transformed into mass function. D-S evidence theory is used to fuse multiple meteorological factors to obtain a more reliable forest fire risk early warning grade evaluation. (3) the design of forest fire monitoring system based on 6LoWPAN wireless network. The monitoring system includes two parts: field monitoring network and monitoring center. In view of the special environment of the monitoring site, the monitoring network composed of data acquisition nodes and border routing nodes is determined. The data acquisition nodes complete the data collection, processing and uploading. The boundary routing node manages all nodes in the wireless sensor network and sends the data to the monitoring center. The monitoring center software designed by C # language can process, store, display and query the monitoring data, and issue early warning information. The function of data acquisition, transmission and processing are verified by module testing, and then the whole operation test of the prototype is carried out. The results show that the system runs well and meets the design requirements.
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S762.32;TP274

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本文編號(hào)：2341526