无线传感器网络技术帮助监测森林火灾

　　一个适用于火灾监测的传感器网络除了传感器节点外，还有基站和Intemet。最底层的传感器节点向上层依次为传输层、基站、最终连接到Intemet。为获得准确的数据，传感器节点将感应到的数据传送到一个网关节点。网关节点负责将传感器节点传来的数据经由一个传输网络发送到基站上。传输网络是负责协同各个传感器网络网关节点、综合网关节点信息的局部网络。基站是能够和Intemet相连的一台计算机，它将传感数据通过Intemet发送到数据处理中心，同时它还具有一个本地数据库副本以缓存最新的传感数据。监测人员可以通过任意一台连人Intemet的终端访问数据中心，或者向基站发出命令。考虑到林场可能在非常偏远的地区，基站需要以无线的方式连人Intemet。对于偏远地区来说，使用卫星是一种比较可靠的方法。可以将监控区域附近的卫星通信站作为传感器网络的基站。

　　无线传感器网络的传感器节点个数通常很多，它们不仅体积小、成本低，另外还要求传感器节点功耗非常低，以满足用电池即可维持长时间的工作状态。因此这些特点决定了对传感器节点的设计需要在尽可能简单的情况下满足应用需求。

　　无线传感器节点是由硬件层和软件层共同配合完成任务。

　　2.1 硬件层

　　一般都包括以下四个单元：供电单元、数据采集单元（包括传感器和A／D模数转换器件）、数据处理单元（包括存储器和微控制器）、无线通信单元。微控制器作为传感器节点的“心脏”，在上面运行着嵌入式系统软件，从而对另外三个单元的工作进行控制。在硬件的选取上，尽量采用低功耗器件，还可以考虑在无数据采集和无数据通信的时候命令微控制器进入“睡眠”状态并可切断无线通信单元的部分电源，从而降低功耗。

　　软件层用来控制硬件层，是整个传感器的“大脑”，除了最基本的数据采集和发送之外，根据应用的场合，还需要实现关于网络拓扑、自组织、路由选择、能耗节约、错误处理、可靠性保证等一系列的算法与设计。对于一些简单的应用可以使用单一循环逻辑的软件来完成。而一些复杂性较高的应用场景就有必要使用针对无线传感器网络特点的嵌入式操作系统嘲。这类操作系统，除了要满足对于资源有限、可移植性、实时性等方面的需求外，重点还要考虑节能性的需求，另外使用事件驱动的方式也可以适应无线传感器网络以数据流为中心的特点。

　　2.2 软件层

　　包括三个层次：硬件抽象层、系统服务层和应用层。硬件抽象层实现对硬件平台（电源管理、数据采集、数据处理和无线通信单元）的抽象，为上层屏蔽底层硬件细节，简化系统平台移植。系统服务层包括通信服务、传感服务、能耗管理服务、实时内核四部分，在这个层次中除了实现操作系统如任务调度、信号量等内核服务外，还将完成各种路由、安全算法的实现，并支持各类通信传输协议。应用层是由用户根据具体应用的需要定义，利用系统服务层提供的接口，能方便的设计出上层软件。

　　3 结语

　　森林火灾监测是一个跨学科的课题。传感器网络为实现更加准确、数据量更大、对环境影响小的林火监测提供了一个全新的手段。无线传感器硬件平台的设计对于整个无线传感器网络的开发与应用至关重要，作为整个系统的底层支持，其必然向微型化、高度集成化、网络化、节能化、智能化的方向发展，近几年，随着计算机成本下降和微处理器体积缩小，开发和构造无线传感器将有更广阔的应用前景。尤其在环境监测方面的应用得到大家的重视，各国都在进行这方面的探索，力求研究出更加符合无线传感器网络的环境监测系统。

　　但是，我们还应该清楚的认识到，无线传感器网络才刚刚开始发展，它的技术、应用都还远远谈不上成熟，我们期待切实可行的无线传感器网络系统早日应用在林火监测方面。