無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的林業(yè)應(yīng)用

1、 7. 7. 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的林業(yè)應(yīng)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的林業(yè)應(yīng)用傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)目錄目錄p傳統(tǒng)的傳感應(yīng)用傳統(tǒng)的傳感應(yīng)用p無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用p北林在北林在WSNWSN領(lǐng)域的研究領(lǐng)域的研究傳統(tǒng)傳統(tǒng)的傳傳感應(yīng)應(yīng)用 遙感遙感已經(jīng)幾十年了已經(jīng)幾十年了 主動(dòng)式主動(dòng)式 探測(cè)設(shè)施主動(dòng)發(fā)射波束，利用發(fā)射波束來(lái)分析所觀測(cè)的現(xiàn)探測(cè)設(shè)施主動(dòng)發(fā)射波束，利用發(fā)射波束來(lái)分析所觀測(cè)的現(xiàn)象象 雷達(dá)雷達(dá) 被動(dòng)式被動(dòng)式 資源衛(wèi)星等資源衛(wèi)星等 觀測(cè)自然現(xiàn)象觀測(cè)自然現(xiàn)象拍照、聲音等拍照、聲音等 將檢測(cè)到的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)通過(guò)某種方式（如衛(wèi)星、電纜等）傳將檢測(cè)到的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)通過(guò)某種方式（如衛(wèi)星、電纜等）傳送到控制中心送到

2、控制中心在某些固定地點(diǎn)固定區(qū)域部署傳感節(jié)點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)象觀測(cè)在某些固定地點(diǎn)固定區(qū)域部署傳感節(jié)點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)象觀測(cè)觀測(cè)到的現(xiàn)象數(shù)據(jù)通過(guò)預(yù)先布設(shè)的電纜傳送到控制中心觀測(cè)到的現(xiàn)象數(shù)據(jù)通過(guò)預(yù)先布設(shè)的電纜傳送到控制中心 要求每個(gè)傳感單元都與電纜直接相連要求每個(gè)傳感單元都與電纜直接相連無(wú)線傳線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用從某種意義上講從某種意義上講, Internet, Internet將將人與人人與人連接起來(lái)連接起來(lái); ;而無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)則將而無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)則將人人與物與物、物與物物與物連接起來(lái)連接起來(lái)大大增強(qiáng)了人類了解自然，認(rèn)識(shí)自然的能大大增強(qiáng)了人類了解自然，認(rèn)識(shí)自然的能力力MITMIT技術(shù)評(píng)論和商業(yè)周刊技術(shù)評(píng)論和商業(yè)周

3、刊(Business Week)(Business Week)將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)列為二十一將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)列為二十一世紀(jì)最有影響的技術(shù)之一。世紀(jì)最有影響的技術(shù)之一。國(guó)務(wù)院國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展綱要在重大專項(xiàng)、優(yōu)先發(fā)展主題、關(guān)鍵技國(guó)務(wù)院國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展綱要在重大專項(xiàng)、優(yōu)先發(fā)展主題、關(guān)鍵技術(shù)都列入了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)研究?jī)?nèi)容。術(shù)都列入了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)研究?jī)?nèi)容。Computer is the NetworkSensor is the Network無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與MANETMANET傳感網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)目多、分布密集傳感網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)目多、分布密集傳感節(jié)點(diǎn)更易失效和能量耗盡并

4、且不能再次充電傳感節(jié)點(diǎn)更易失效和能量耗盡并且不能再次充電傳感節(jié)點(diǎn)沒(méi)有全局傳感節(jié)點(diǎn)沒(méi)有全局IDID 以數(shù)據(jù)為中心，不需要特定節(jié)點(diǎn)的路由以數(shù)據(jù)為中心，不需要特定節(jié)點(diǎn)的路由 傳感節(jié)點(diǎn)數(shù)目巨大所需的傳感節(jié)點(diǎn)數(shù)目巨大所需的IDID往往超過(guò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)往往超過(guò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳感節(jié)點(diǎn)計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力有限傳感節(jié)點(diǎn)計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力有限傳感網(wǎng)絡(luò)是以傳感網(wǎng)絡(luò)是以data-centricdata-centric傳感數(shù)據(jù)可以融合后傳送傳感數(shù)據(jù)可以融合后傳送降低數(shù)據(jù)量降低數(shù)據(jù)量傳感節(jié)點(diǎn)可以協(xié)同感知傳感節(jié)點(diǎn)可以協(xié)同感知MANETMANET：Peer-to-Peer communicationsPeer-to-Peer com

5、municationsWSN: SENSOR-to-Sink CommunicationsWSN: SENSOR-to-Sink Communications無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用6傳感器感測(cè)的事件傳感器感測(cè)的事件無(wú)線傳線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用無(wú)線傳線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)應(yīng)用軍軍事短距感知、抵近偵察短距感知、抵近偵察無(wú)線傳感網(wǎng)是對(duì)雷達(dá)和衛(wèi)星等遠(yuǎn)程偵察手段的有益補(bǔ)充，為部偵用戶提供有力的技術(shù)手段。 大量傳感節(jié)點(diǎn)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行短距協(xié)同感知, 將是傳統(tǒng)偵察手段的有益補(bǔ)充。 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用軍事軍用無(wú)線傳感網(wǎng)戰(zhàn)場(chǎng)感知系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)軍用無(wú)線傳感網(wǎng)戰(zhàn)場(chǎng)感知系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 多傳感器節(jié)點(diǎn)中多角度和多方位信息的綜合有效地提高了

6、多傳感器節(jié)點(diǎn)中多角度和多方位信息的綜合有效地提高了信噪比；信噪比；傳感網(wǎng)低成本、高冗余的設(shè)計(jì)原則為系統(tǒng)提供較強(qiáng)的容錯(cuò)傳感網(wǎng)低成本、高冗余的設(shè)計(jì)原則為系統(tǒng)提供較強(qiáng)的容錯(cuò)能力；能力；傳感器對(duì)目標(biāo)的近距離探測(cè)大大消除了環(huán)境噪聲對(duì)感知性傳感器對(duì)目標(biāo)的近距離探測(cè)大大消除了環(huán)境噪聲對(duì)感知性能的影響；能的影響；傳感網(wǎng)中多傳感器的混合應(yīng)用與融合決策有利于提高探測(cè)傳感網(wǎng)中多傳感器的混合應(yīng)用與融合決策有利于提高探測(cè)指標(biāo)；指標(biāo)；多節(jié)點(diǎn)協(xié)同感知，可以加大實(shí)時(shí)探測(cè)區(qū)域；多節(jié)點(diǎn)協(xié)同感知，可以加大實(shí)時(shí)探測(cè)區(qū)域；無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用軍事 森林火險(xiǎn)監(jiān)測(cè) 洪水監(jiān)測(cè) 精確農(nóng)耕 大氣監(jiān)測(cè) 環(huán)境的生物復(fù)雜性地圖無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用無(wú)線

7、傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用環(huán)境環(huán)境 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)為環(huán)境監(jiān)測(cè)中的數(shù)據(jù)收集和處理提供重要的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)為環(huán)境監(jiān)測(cè)中的數(shù)據(jù)收集和處理提供重要的工具，例如，跟蹤候鳥(niǎo)和昆蟲(chóng)的遷移，監(jiān)測(cè)海洋、大氣和土工具，例如，跟蹤候鳥(niǎo)和昆蟲(chóng)的遷移，監(jiān)測(cè)海洋、大氣和土壤的成分等。壤的成分等。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用環(huán)境環(huán)境火山噴發(fā)監(jiān)測(cè)/mdw/proj/volcano/無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用環(huán)境火山噴發(fā)監(jiān)測(cè)Tungurahua Volcano Tungurahua Volcano （通古拉瓦火山）（通古拉瓦火山）, Ecuador, Ecuador（厄瓜多爾）（

8、厄瓜多爾）無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用環(huán)境火山噴發(fā)監(jiān)測(cè)Tungurahua Volcano Tungurahua Volcano （通古拉瓦火山）（通古拉瓦火山）, Ecuador, Ecuador（厄瓜多爾）（厄瓜多爾）無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用環(huán)境火山噴發(fā)監(jiān)測(cè)Tungurahua Volcano Tungurahua Volcano （通古拉瓦火山）（通古拉瓦火山）, Ecuador, Ecuador（厄瓜多爾）（厄瓜多爾）無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用環(huán)境火山噴發(fā)監(jiān)測(cè)Tungurahua Volcano Tungurahua Volcano （通古拉瓦火山）（通古拉瓦火山）, Ecuador, Ecuador（

9、厄瓜多爾）（厄瓜多爾）無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用環(huán)境火山噴發(fā)監(jiān)測(cè)Tungurahua Volcano Tungurahua Volcano （通古拉瓦火山）（通古拉瓦火山）, Ecuador, Ecuador（厄瓜多爾）（厄瓜多爾）無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用環(huán)境 遠(yuǎn)程監(jiān)控人體的生理數(shù)據(jù)（心臟速率、血壓）遠(yuǎn)程監(jiān)控人體的生理數(shù)據(jù)（心臟速率、血壓） 采集的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)送到負(fù)責(zé)病人的主管醫(yī)生采集的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)送到負(fù)責(zé)病人的主管醫(yī)生 病人獲得極大的行動(dòng)自由度病人獲得極大的行動(dòng)自由度 跟蹤和監(jiān)督醫(yī)院內(nèi)的病人和醫(yī)生跟蹤和監(jiān)督醫(yī)院內(nèi)的病人和醫(yī)生 醫(yī)院的藥物管理醫(yī)院的藥物管理 正確地識(shí)別病人的敏感反應(yīng)避免誤診正確地識(shí)別病人

10、的敏感反應(yīng)避免誤診 老人家庭環(huán)境下的護(hù)理老人家庭環(huán)境下的護(hù)理 (tele-care)(tele-care) 隨著社會(huì)老齡化的加劇而日趨重要隨著社會(huì)老齡化的加劇而日趨重要無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用健康 在病人身上安裝特殊用途的在病人身上安裝特殊用途的傳感器節(jié)點(diǎn)，如心率和血壓傳感器節(jié)點(diǎn)，如心率和血壓監(jiān)測(cè)設(shè)備，這些節(jié)點(diǎn)組成無(wú)監(jiān)測(cè)設(shè)備，這些節(jié)點(diǎn)組成無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)后，醫(yī)生就可線傳感器網(wǎng)絡(luò)后，醫(yī)生就可以隨時(shí)了解被監(jiān)護(hù)病人的病以隨時(shí)了解被監(jiān)護(hù)病人的病情，進(jìn)行及時(shí)處理。情，進(jìn)行及時(shí)處理。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用健康中風(fēng)病人康復(fù)中的肢體移動(dòng)監(jiān)測(cè)/mdw/proj/cod

11、eblue/無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用健康無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用健康中風(fēng)病人康復(fù)中的肢體移動(dòng)監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用家居無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用智能樓宇建筑設(shè)施自動(dòng)控制無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用智能樓宇 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，通過(guò)傳統(tǒng)方式采集原始數(shù)據(jù)是一件困難的工在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，通過(guò)傳統(tǒng)方式采集原始數(shù)據(jù)是一件困難的工作。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)為研究環(huán)境變化對(duì)農(nóng)作物的影響、監(jiān)測(cè)作。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)為研究環(huán)境變化對(duì)農(nóng)作物的影響、監(jiān)測(cè)大氣和土壤的成分提供了方便。大氣和土壤的成分提供了方便。無(wú)線傳線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)應(yīng)用農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)工業(yè)自動(dòng)控制無(wú)線傳線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)應(yīng)用工業(yè)業(yè) 很多大公司現(xiàn)已在部署無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，以監(jiān)視庫(kù)很多大公司現(xiàn)已在部

12、署無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，以監(jiān)視庫(kù)存和檢查加油站油泵內(nèi)的存油狀態(tài)。存和檢查加油站油泵內(nèi)的存油狀態(tài)。 預(yù)計(jì)預(yù)計(jì)20152015年傳年傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以成為感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以成為“超級(jí)超級(jí)RFID”RFID” ，主動(dòng)監(jiān)測(cè)貨，主動(dòng)監(jiān)測(cè)貨物參數(shù)并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，還能夠在某些參數(shù)超過(guò)臨物參數(shù)并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，還能夠在某些參數(shù)超過(guò)臨界值時(shí)發(fā)出警報(bào)。界值時(shí)發(fā)出警報(bào)。無(wú)線傳線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)應(yīng)用商業(yè)業(yè)無(wú)線傳線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)應(yīng)用商業(yè)業(yè)無(wú)線傳線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)應(yīng)用智能交通能源輸送無(wú)線傳線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)應(yīng)用電電力輸輸送橋梁監(jiān)控?zé)o線傳線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)應(yīng)用橋橋梁監(jiān)監(jiān)控地震預(yù)測(cè)地震預(yù)測(cè) 1.大量、長(zhǎng)期、自動(dòng)化采集數(shù)據(jù)

13、2.大范圍，低成本，高準(zhǔn)確 3.實(shí)時(shí)性，連續(xù)獲取地震前兆數(shù)據(jù)無(wú)線傳線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)應(yīng)用地震監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)地震預(yù)警地震預(yù)警震源城市距離：120km地震傳感器檢測(cè)到P-Wave如上圖所示：位于城市的地震傳感器當(dāng)接收到距城市120km外的震中地區(qū)傳遞過(guò)來(lái)的P-Wave時(shí)，將從P-Wave中提取的地震信息傳遞給城市的地震預(yù)警中心。由于P-Wave和S-Wave之間的速率差，因此地震預(yù)警能在S-Wave到達(dá)前40秒對(duì)城市進(jìn)行地震警報(bào)。P-Wave 6.5km/sS-Wave 3.5km/s日本、墨西哥、臺(tái)灣等地震預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用無(wú)線傳線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)應(yīng)用地震監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)地震預(yù)警地震預(yù)警無(wú)線傳線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)

14、的應(yīng)應(yīng)用地震監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)預(yù)警之外的應(yīng)用場(chǎng)景預(yù)警之外的應(yīng)用場(chǎng)景除了提前預(yù)警之外，基于除了提前預(yù)警之外，基于WSNWSN的地震預(yù)警系統(tǒng)可用于災(zāi)后搜救。的地震預(yù)警系統(tǒng)可用于災(zāi)后搜救。 利用橋梁、隧道、公路等關(guān)鍵部位傳感器，城市指控中心能夠在利用橋梁、隧道、公路等關(guān)鍵部位傳感器，城市指控中心能夠在災(zāi)后第一時(shí)間為救援隊(duì)提出合理的救援線路；災(zāi)后第一時(shí)間為救援隊(duì)提出合理的救援線路； 災(zāi)后重建中，基于災(zāi)后重建中，基于WSNWSN的地震預(yù)警系統(tǒng)為重建人員提供寶貴的建的地震預(yù)警系統(tǒng)為重建人員提供寶貴的建筑經(jīng)驗(yàn)：傳感網(wǎng)地震發(fā)生過(guò)程中建筑物筑經(jīng)驗(yàn)：傳感網(wǎng)地震發(fā)生過(guò)程中建筑物“搖晃倒塌搖晃倒塌”整個(gè)過(guò)程整個(gè)過(guò)程的力學(xué)情況（

15、類似于黑盒子）的力學(xué)情況（類似于黑盒子） 可對(duì)震后危險(xiǎn)建筑物進(jìn)行預(yù)警并進(jìn)行局部維修?？蓪?duì)震后危險(xiǎn)建筑物進(jìn)行預(yù)警并進(jìn)行局部維修。 無(wú)線傳線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)應(yīng)用地震監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)無(wú)線傳線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)應(yīng)用地震次生災(zāi)害監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)無(wú)線傳線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)應(yīng)用自動(dòng)動(dòng)抄表38無(wú)線傳線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)應(yīng)用感知邊邊疆國(guó)家林業(yè)局引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)林業(yè)科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目國(guó)家林業(yè)局引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)林業(yè)科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目項(xiàng)目編號(hào)： 2008-4-53 項(xiàng)目名稱：基于無(wú)線多傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的 森林火災(zāi)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)引進(jìn)承擔(dān)單位：北京林業(yè)大學(xué) 主 持 人：李文彬北林在WSN領(lǐng)領(lǐng)域的研研究森林資源的重要性森林火災(zāi)的多發(fā)性和破壞性 我國(guó)森林資源匱乏

16、的現(xiàn)狀 p 研究意義研究意義北林在WSN領(lǐng)領(lǐng)域的研研究目前我國(guó)森林火災(zāi)的監(jiān)測(cè)水平存在不足，相對(duì)落后p 研究意義研究意義北林在WSN領(lǐng)領(lǐng)域的研研究p 研究意義研究意義無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是一種新興的信息處理和獲取方式，在很多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的林火監(jiān)測(cè)方式是當(dāng)前熱點(diǎn)。與衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)一起實(shí)現(xiàn)對(duì)重點(diǎn)林區(qū)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)聯(lián)合監(jiān)測(cè)。北林在WSN領(lǐng)領(lǐng)域的研研究p 引進(jìn)內(nèi)容及完成情況引進(jìn)內(nèi)容及完成情況引進(jìn)美國(guó)引進(jìn)美國(guó)CrossbowCrossbow公司生產(chǎn)的基于無(wú)線多傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的森林公司生產(chǎn)的基于無(wú)線多傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的森林火災(zāi)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一套?；馂?zāi)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一套。 硬件包括：硬件包括： 智

17、能傳感器節(jié)點(diǎn)智能傳感器節(jié)點(diǎn)1010個(gè)（組成一個(gè)小網(wǎng)絡(luò)）；個(gè)（組成一個(gè)小網(wǎng)絡(luò)）； StargateStargate網(wǎng)關(guān)（基站）網(wǎng)關(guān)（基站）1 1個(gè)；個(gè)； 專用封裝和安裝部件專用封裝和安裝部件1010套。套。 軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)（軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)（MoteWorksMoteWorks）包括：）包括： XmeshXmesh協(xié)議棧；協(xié)議棧； Xserver Xserver 中間件；中間件； MoteViewMoteView可視化平臺(tái)?？梢暬脚_(tái)。北林在WSN領(lǐng)領(lǐng)域的研研究項(xiàng)目負(fù)責(zé)人接收項(xiàng)目負(fù)責(zé)人接收引進(jìn)設(shè)備引進(jìn)設(shè)備 設(shè)備實(shí)物照片設(shè)備實(shí)物照片北林在WSN領(lǐng)領(lǐng)域的研研究IRISIRIS節(jié)點(diǎn)實(shí)物圖節(jié)點(diǎn)實(shí)物圖 MDA3

18、00MDA300實(shí)物圖實(shí)物圖 網(wǎng)橋節(jié)點(diǎn)實(shí)物圖網(wǎng)橋節(jié)點(diǎn)實(shí)物圖 NB520NB520實(shí)物圖實(shí)物圖 煙霧傳感器實(shí)物圖煙霧傳感器實(shí)物圖 協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)實(shí)物圖協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)實(shí)物圖 北林在WSN領(lǐng)領(lǐng)域的研研究MoteworksMoteworks軟件平臺(tái)操作界面軟件平臺(tái)操作界面 北林在WSN領(lǐng)域的研究p 國(guó)內(nèi)消化吸收、創(chuàng)新、推廣應(yīng)用情況國(guó)內(nèi)消化吸收、創(chuàng)新、推廣應(yīng)用情況 課題組成員參加課題組成員參加CrossbowCrossbow國(guó)內(nèi)辦事處技術(shù)培訓(xùn)和講座國(guó)內(nèi)辦事處技術(shù)培訓(xùn)和講座 北林在WSN領(lǐng)領(lǐng)域的研研究 自主開(kāi)發(fā)硬件節(jié)點(diǎn)自主開(kāi)發(fā)硬件節(jié)點(diǎn) 北林在WSN領(lǐng)領(lǐng)域的研研究n 開(kāi)發(fā)節(jié)點(diǎn)光伏供電系統(tǒng)開(kāi)發(fā)節(jié)點(diǎn)光伏供電系統(tǒng) “無(wú)線節(jié)點(diǎn)

19、太陽(yáng)能供電裝置無(wú)線節(jié)點(diǎn)太陽(yáng)能供電裝置”已申請(qǐng)專利保護(hù)已申請(qǐng)專利保護(hù) 北林在WSN領(lǐng)領(lǐng)域的研研究n 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通過(guò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通過(guò)3G3G網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程穩(wěn)定傳輸網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程穩(wěn)定傳輸協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)NB1003G模塊設(shè)備電源北林在WSN領(lǐng)領(lǐng)域的研研究n 完善遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)完善遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái) 北林在WSN領(lǐng)領(lǐng)域的研研究n 開(kāi)發(fā)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)火災(zāi)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)平臺(tái)開(kāi)發(fā)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)火災(zāi)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)平臺(tái) 北林在WSN領(lǐng)域的研究n 積極參加國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)會(huì)議及聘請(qǐng)專家講座積極參加國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)會(huì)議及聘請(qǐng)專家講座 北林在WSN領(lǐng)域的研究面向森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)面向森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)的研究技術(shù)的研究 主主 持持 人：張軍國(guó)人：張軍

20、國(guó)北林在WSN領(lǐng)域的研究u基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)北林在WSN領(lǐng)域的研究將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入到森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)中，大量的傳感器節(jié)點(diǎn)被布設(shè)在森林中，能夠準(zhǔn)確靈敏地直接感應(yīng)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的溫度、光亮度、濕度以及煙霧濃度等環(huán)境因素的動(dòng)態(tài)變化情況，而且采集到的數(shù)據(jù)相對(duì)于衛(wèi)星圖像或者通過(guò)視頻監(jiān)控得到的圖像數(shù)據(jù)占用的存儲(chǔ)空間要小的多，處理難度小很多，因此時(shí)效性更好。n 研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線北林在WSN領(lǐng)域的研究n 本文主要工作及研究成果本文主要工作及研究成果u面向森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求分析面向森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求分析u確定森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)參數(shù)確定森林火

21、災(zāi)監(jiān)測(cè)參數(shù)u傳感器選型傳感器選型u研制傳感器節(jié)點(diǎn)研制傳感器節(jié)點(diǎn)u研究路由協(xié)議研究路由協(xié)議u改進(jìn)定位算法改進(jìn)定位算法北林在WSN領(lǐng)域的研究n 本文主要工作及研究成果本文主要工作及研究成果u研究研究2.4GHz2.4GHz無(wú)線信號(hào)在森林（人工林）環(huán)境傳播特性無(wú)線信號(hào)在森林（人工林）環(huán)境傳播特性u(píng)確定節(jié)點(diǎn)部署方案確定節(jié)點(diǎn)部署方案u原型系統(tǒng)調(diào)試原型系統(tǒng)調(diào)試北林在WSN領(lǐng)域的研究u面向森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求分析面向森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求分析 監(jiān)測(cè)范圍廣監(jiān)測(cè)范圍廣 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸與管理遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸與管理 數(shù)據(jù)傳輸可靠數(shù)據(jù)傳輸可靠 數(shù)據(jù)量相對(duì)較小數(shù)據(jù)量相對(duì)較小 采用設(shè)備要求低功耗等

22、采用設(shè)備要求低功耗等北林在WSN領(lǐng)域的研究u確定森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)參數(shù)確定森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)參數(shù) 火源、環(huán)境因素和火源、環(huán)境因素和林中可燃物林中可燃物 可燃物含水率的大小與大氣相對(duì)濕度、空氣溫度以及可燃物含水率的大小與大氣相對(duì)濕度、空氣溫度以及風(fēng)等因素有關(guān)。風(fēng)等因素有關(guān)。 另外需要監(jiān)測(cè)的主要環(huán)境參數(shù)包括煙霧濃度、火光紫另外需要監(jiān)測(cè)的主要環(huán)境參數(shù)包括煙霧濃度、火光紫外線強(qiáng)度等。外線強(qiáng)度等。 當(dāng)然森林火災(zāi)的發(fā)生還與其他很多因素有關(guān)，如林區(qū)當(dāng)然森林火災(zāi)的發(fā)生還與其他很多因素有關(guān)，如林區(qū)雷電的活躍程度、人為因素、風(fēng)速、植被情況等，暫雷電的活躍程度、人為因素、風(fēng)速、植被情況等，暫忽略不予考慮。忽略不予考慮。北林在W

23、SN領(lǐng)域的研究u基于基于GPRSGPRS和和ZigBeeZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)北林在WSN領(lǐng)域的研究 傳感器節(jié)點(diǎn)研制傳感器節(jié)點(diǎn)研制 能量供應(yīng)模塊傳感器AC/DC網(wǎng)絡(luò)MAC收發(fā)器處理器存儲(chǔ)器傳感器模塊處理器模塊無(wú)線通信模塊北林在WSN領(lǐng)域的研究 普通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)普通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) CC2430傳感器煙霧濃度14位ADC8K RAM2.4GHz RF128K FLASH增強(qiáng)型 8051MCU電源相對(duì)濕度溫度紫外線北林在WSN領(lǐng)域的研究 普通節(jié)點(diǎn)電路原理圖普通節(jié)點(diǎn)電路原理圖 P1-71P1-62P1-53P1-44P1-35P1-26DVDD7P1-18P1-

24、09RESET-N10P0-011P0-112P2-048DVDD47P2-146P2-245P2-344P2-443DCOUPL42AVDD-DREG41AVDD-DGUARD40DVDD-ADC39AVDD-ADC38AVDD-IF237AVDD-RF236AVDD-SW35RF-N34TXRX-SWITCH33RF-P32AVDD-RF131AVDD-PRE30AVDD-GUARD28AVDD-VCO29AVDD-CHP27RBIAS226AVDD-IF125RREG-OUT24AVDD-RREG23RBIAS122XOSC-Q121AVDD-SOC20XOSC-Q219P0-718P0

25、-617P0-516P0-415P0-314P0-213CC2430CC2432C15pFC15pFC220nFBATT1SHDN3LX5OUT4GND2MAX1724MAX1724U1C220nF10C22pF9C22pF8XTAL232.768kHZ732MHZXTAL143254362541R321C5.6pF50L8.2nHL22nHL1.8nHRRR43k（1%）R56K1GND1DATA2SCK3VDD4NC8NC7NC5NC6SHT11U210kC100nFQMOSFET-P1L10HC220nFC220nFNC6NC5NC4GND1DATA2NC3DS2401UV+2V-1BA

26、TTERY-2AA/4/4北林在WSN領(lǐng)域的研究 協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)GPRS模塊MC55RS232CC2430傳感器煙霧濃度14位ADC8K RAM2.4GHz RF128K FLASH增強(qiáng)型 8051MCU電源相對(duì)濕度溫度紫外線北林在WSN領(lǐng)域的研究 數(shù)據(jù)傳輸流程數(shù)據(jù)傳輸流程 北林在WSN領(lǐng)域的研究 DV-HopDV-Hop算法的定位過(guò)程分為三個(gè)階段算法的定位過(guò)程分為三個(gè)階段 計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)與每個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的最小跳數(shù)計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)與每個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的最小跳數(shù) 計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)與參考節(jié)點(diǎn)的實(shí)際跳段距離計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)與參考節(jié)點(diǎn)的實(shí)際跳段距離 利用三邊測(cè)量法或極大似然估計(jì)法計(jì)算自身位置利用三邊測(cè)量法或極大似然估計(jì)法

27、計(jì)算自身位置UNBN傳感器網(wǎng)絡(luò)中的參考節(jié)點(diǎn)和未知節(jié)點(diǎn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的參考節(jié)點(diǎn)和未知節(jié)點(diǎn)u定位算法改進(jìn)定位算法改進(jìn)北林在WSN領(lǐng)域的研究22()()ijijj iijj ixxyyHopSizeh 平均每跳距離（根據(jù)無(wú)偏估計(jì)準(zhǔn)則）： 北林在WSN領(lǐng)域的研究采用整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的平均每跳距離作為平均每跳距離采用整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的平均每跳距離作為平均每跳距離nHopSizeHopSizenii 改進(jìn)算法I北林在WSN領(lǐng)域的研究 本文改進(jìn)算法本文改進(jìn)算法方法一：基于最小均方誤差準(zhǔn)則來(lái)計(jì)算各個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的平均方法一：基于最小均方誤差準(zhǔn)則來(lái)計(jì)算各個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的平均每跳距離；未知節(jié)點(diǎn)記錄每個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的不同的平均每跳距每跳距離；未

28、知節(jié)點(diǎn)記錄每個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的不同的平均每跳距離并相加取平均，得到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的平均每跳距離，記為改進(jìn)離并相加取平均，得到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的平均每跳距離，記為改進(jìn)算法算法II II。方法二：基于最小均方誤差準(zhǔn)則來(lái)計(jì)算各個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的平均方法二：基于最小均方誤差準(zhǔn)則來(lái)計(jì)算各個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的平均每跳距離；未知節(jié)點(diǎn)記錄每個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的不同的平均每跳距每跳距離；未知節(jié)點(diǎn)記錄每個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的不同的平均每跳距離并加權(quán)平均作為未知節(jié)點(diǎn)采用的平均每跳距離。記為改進(jìn)離并加權(quán)平均作為未知節(jié)點(diǎn)采用的平均每跳距離。記為改進(jìn)算法算法IIIIII。ijjijijjNihdhHopSize2北林在WSN領(lǐng)域的研究發(fā)射端功率對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)強(qiáng)度值減去總的衰減

29、損耗值即可得到接收發(fā)射端功率對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)強(qiáng)度值減去總的衰減損耗值即可得到接收點(diǎn)處接收到的電場(chǎng)強(qiáng)度值。點(diǎn)處接收到的電場(chǎng)強(qiáng)度值。2.4GHz 2.4GHz 的的ZigBeeZigBee無(wú)線電波在人工林中傳播過(guò)程中總的衰減值主無(wú)線電波在人工林中傳播過(guò)程中總的衰減值主要有要有自由空間衰減自由空間衰減、地面反射衰減地面反射衰減以及以及樹(shù)木衰減樹(shù)木衰減三部分組成，其三部分組成，其中自由空間衰減模型確定，而地面反射衰減以及樹(shù)木衰減模型待中自由空間衰減模型確定，而地面反射衰減以及樹(shù)木衰減模型待求。另外，電波衰減還會(huì)受到天線高度增益以及極化方式的影響求。另外，電波衰減還會(huì)受到天線高度增益以及極化方式的影響。u2.

30、4GHz Zigbee2.4GHz Zigbee無(wú)線信號(hào)在人工林環(huán)境中傳播特性無(wú)線信號(hào)在人工林環(huán)境中傳播特性北林在WSN領(lǐng)域的研究 2.4G2.4G無(wú)線電波在人工林環(huán)境中傳播的場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)模型無(wú)線電波在人工林環(huán)境中傳播的場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)模型 6 . 0010. 06 . 0010. 026. 0)949. 0lg(20)lg(20043.4026. 0)949. 0lg(20)lg(20044.40087.80deddedLLELEEddfyuCyutyutryu 2.4G信號(hào)在人工林最大通信距離 0ryuEdmax51.618 m 北林在WSN領(lǐng)域的研究 節(jié)點(diǎn)在人工林中布置方案節(jié)點(diǎn)在人工林中布置方案-

31、-菱形網(wǎng)格菱形網(wǎng)格 北林在WSN領(lǐng)域的研究u原型系統(tǒng)調(diào)試原型系統(tǒng)調(diào)試 協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)與監(jiān)控主機(jī)之間通信的調(diào)試 協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)與手機(jī)之間通信的調(diào)試北林在WSN領(lǐng)域的研究 原型系統(tǒng)示意圖原型系統(tǒng)示意圖 北林在WSN領(lǐng)域的研究普通節(jié)點(diǎn)實(shí)物圖普通節(jié)點(diǎn)實(shí)物圖 協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)實(shí)物圖協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)實(shí)物圖北林在WSN領(lǐng)域的研究 協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)與監(jiān)控主機(jī)之間通信的調(diào)試協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)與監(jiān)控主機(jī)之間通信的調(diào)試- -人機(jī)交互界面人機(jī)交互界面 協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)與監(jiān)控主機(jī)之間通信的調(diào)試北林在WSN領(lǐng)域的研究 節(jié)點(diǎn)信息短信節(jié)點(diǎn)信息短信火災(zāi)報(bào)警短信火災(zāi)報(bào)警短信 協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)與手機(jī)之間通信的調(diào)試北林在WSN領(lǐng)域的研究n 結(jié)論與展望結(jié)論與展望 （1 1）結(jié)合森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)應(yīng)用需

32、求特點(diǎn)，提出了基于）結(jié)合森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)應(yīng)用需求特點(diǎn)，提出了基于GPRSGPRS和和ZigbeeZigbee無(wú)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。 （2 2）改進(jìn)了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)自定位經(jīng)典算法）改進(jìn)了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)自定位經(jīng)典算法DV-HopDV-Hop（distandistance vector-hopce vector-hop）算法。針對(duì)）算法。針對(duì)DV-HopDV-Hop算法及已有算法及已有DV-HopDV-Hop改進(jìn)算法在計(jì)改進(jìn)算法在計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)到信標(biāo)節(jié)點(diǎn)距離和計(jì)算相鄰節(jié)點(diǎn)跳距的不足之處，本文算未知節(jié)點(diǎn)到信標(biāo)節(jié)點(diǎn)距離和計(jì)算相鄰節(jié)點(diǎn)跳距的不足之

33、處，本文提出了基于最小均方誤差準(zhǔn)則以及加權(quán)平均法來(lái)修正網(wǎng)絡(luò)平均每跳提出了基于最小均方誤差準(zhǔn)則以及加權(quán)平均法來(lái)修正網(wǎng)絡(luò)平均每跳距離，使全網(wǎng)平均每跳距離更接近于真實(shí)的平均每跳距離，以提高距離，使全網(wǎng)平均每跳距離更接近于真實(shí)的平均每跳距離，以提高定位精度的改進(jìn)方案。定位精度的改進(jìn)方案。 結(jié)論北林在WSN領(lǐng)域的研究 （3 3）對(duì)）對(duì)ZigBeeZigBee網(wǎng)絡(luò)的層次路由協(xié)議中的典型算法進(jìn)行了重點(diǎn)研網(wǎng)絡(luò)的層次路由協(xié)議中的典型算法進(jìn)行了重點(diǎn)研究和比較，確定了適用于本文所構(gòu)建的面向森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)的樹(shù)型究和比較，確定了適用于本文所構(gòu)建的面向森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)的樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的具體路由協(xié)議類型。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的具體路由協(xié)議類型。 （4 4）對(duì)）對(duì)2.4G2.4G的的ZigBeeZigBee無(wú)線通信傳輸信號(hào)在