中南林业科技大学

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1、中南林业科技大学大学生研究性学习和创新性实验计划项目结题报告项目名称面向森林火灾监测的无线传感器网络项目主持人罗宇舟所在学校及院系中南林业科技大学计算机与信息工程学院项目级别R国家级R省级□校级立项年份2015年指导老师邝祝芳联系电话13517473370填表日期2016年6月18日中南林业科技大学教务处制填　写　说　明一、本表要按要求逐项认真填写，填写内容必须实事求是，表达明确严谨。空缺项要填“无”。二、格式要求：表格中的字体用小四号仿宋体，1.5倍行距；需签字部分由相关人员以黑色钢笔或水笔签名。均用A4纸双面打印，于左侧装订成册。三、本页不装订。一、基本情况项目名称

2、面向森林火灾监测的无线传感器网络立项时间2015年6月完成时间2016年6月项目主要研究人员序号姓名学号专业班级所在院（系）项目中的分工1罗宇舟20134597计算机科学与技术计算机与信息工程学院硬件编程，调试，报告撰写2孙晓阳20144591计算机科学与技术计算机与信息工程学院硬件编程，实现节点组网3郝攀刚20134627计算机科学与技术计算机与信息工程学院编写Java上位机程序，报告撰写4杨杰20134648计算机科学与技术计算机与信息工程学院编写Java上位机程序5二、研究成果简介项目成果类型R产品R系统软件□论文R专利□其它（注：请在相应成果复选框内打“√”，其

3、它请具体说明）项目成果名称面向森林火灾监测的无线传感器网络项目研究的目的、意义；研究成果的主要内容、重要观点或对策建议；成果的创新特色、实践意义和社会影响；研究成果和研究方法的特色。限定在2000字以内。1.项目研究目的及意义构建一个面向森林火灾监测的无线传感器网络，实现森林大火的早发现，早预警，早控制，提供一个高效、经济的林火监测方案，为林业部门对森林资源进行有效管理提供有力支撑。2.研究成果的主要内容利用无线传感器网络来对大面积的森林进行火灾监测。该项目通过嵌入式开发板自主搭建一个基于无线传感网络的火灾监测系统。该网络通过与若干温度传感器和一个控制中心协调运作，构成

4、了森林火灾监测系统。本项目利用森林生态系统和发生火灾时的一些特点，将大量传感器（Sensor）部署在森林中，这些传感器通过自组织方式构成网络，每个都作为一个传感器节点（Sensornode）存在。传感器节点收集自己周围的数据后，均以数据包的形式发送给汇聚节点（Sinknode）。为了保证数据传输的准确性与稳定性，本系统除了在程序代码、路由协议的选取上采取措施外，另外提出该系统的一种可能的应用场景：将森林分区域管理，每片区域由若干传感器节点控制，这样可以使得数据传输更加高效，火情定位更加准确。因为森林中地形复杂，障碍物多，节点建议选择地势较高，有遮掩物的地方进行安装。1.

5、成果的创新特色1)该无线传感网络采用Zigbee协议搭建，网络具有鲁棒性。为了保证数据传输的可靠性，采用了多个机制：CSMA-CA机制，帧确认和数据校验机制。2)该无线传感网络执行基于AODV专用网络的路由协议，并对AODV协议进行了简化（AODVjr）。简化后的AODVjr协议仅保留了AODV协议按需路由的动态特征，而将HELLO消息、路由错误信息、问询序列号等AODV协议为了适应节点移动性提出的优化措施统统省略，对AODV协议进行了最大限度的简化。因此，AODVjr算法具有灵活的路由查找功能，其按需产生路由寻径的方式提高了协议效率，能快速适应动态链路环境并支持多播功

6、能。虽然在节点移动过程中，存在丢包和能量受限问题，但考虑到本项目中无线节点的有限移动性，AODVjr协议是非常适用的，功耗得到了最大限度的降低。3)该传感器网络采用树型拓扑结构，所有传感器节点（Sensornode）采集到的数据周期性地汇总到汇聚节点（Sinknode），并通过Java编写的上位机程序对数据和网络拓扑进行实时显示，对超标值进行报警，周期性地生成日志文件。2.成果的实践意义和社会影响世界各国对森林防火也很重视。不仅根据自己的国家森林种类制定不同的防火模式，而且依靠现在的科学技术来进行林火监测，在火灾发生的时候能及时报警，使其损失能达到最小化。目前世界各国林

7、火监测主要是三种模式，地面巡护、瞭望塔瞭望和空中巡护，但是由于森林面积较大，这三种方式不仅耗时而且也不能及时发现森林火灾。该项目成果利用无线传感器网络技术，有效地实现了对森林大片区域的实时监测，实现了对森林大火的早发现、早预警、早控制，为林业部门对森林进行有效管理提供了有力支撑。1.研究成果和研究方法的特色1)该项目实现采用自上而下的编程思路。首先结合项目的实现目标，分析各种可能的实现方法，然后通过大量参考文献和网络资料确认可行性最高的方案。2)该项目结合硬件编程和上位机编程的思路，通过串口实现硬件和PC端的对话，使得传感器采集的数据可以