基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的森林火災(zāi)探測器研究

王勛

摘 要：隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化的火災(zāi)探測系統(tǒng)相比較傳統(tǒng)的有線探測系統(tǒng)有著低成本、安裝方便、高穩(wěn)定性等突出的優(yōu)勢，因此，本文以CC2530芯片為整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)的核心處理器，利用ZigBee短距離無線傳輸技術(shù)將傳感器中的物理信息做數(shù)字化處理，再由無線網(wǎng)絡(luò)通過路由節(jié)點(diǎn)向協(xié)調(diào)器發(fā)送，最終數(shù)據(jù)傳送給相應(yīng)的上位機(jī)，以便進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理，從而實(shí)現(xiàn)森林火災(zāi)的預(yù)防和報(bào)警。

關(guān)鍵詞：ZigBee;火災(zāi)探測器;無線傳感器

中圖分類號(hào)：TP311;TN92? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1673-260X（2021）08-0043-05

0 引言

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，森林火災(zāi)全世界每年平均發(fā)生20多萬次，燒毀森林面積約占世界森林總面積的千分之一以上;而中國每年平均發(fā)生火災(zāi)1萬多次，燒毀深林多至上百萬公頃。2020年3月30日，涼山州西昌市經(jīng)久鄉(xiāng)和安哈鎮(zhèn)交界的皮家山山脊處發(fā)生森林火災(zāi)，這起森林火災(zāi)造成參與火災(zāi)撲救的19人犧牲、3人受傷，各類土地過火總面積3047.7805公頃，綜合計(jì)算受害森林面積791.6公頃，直接經(jīng)濟(jì)損失9731.12萬元[1]。

森林火災(zāi)由于監(jiān)控區(qū)域非常大，通常多為偏遠(yuǎn)地區(qū)，道路交通不便，發(fā)生火災(zāi)的原因較多，傳統(tǒng)的有線火災(zāi)報(bào)警裝置成本高、布線難、靈敏度低等問題，基于這些問題，本文設(shè)計(jì)了一款基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的遠(yuǎn)程無線監(jiān)控森林火災(zāi)探測器來實(shí)現(xiàn)對森林火災(zāi)的預(yù)防和監(jiān)控。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究

1.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是指將各種智能與非智能的終端設(shè)備，通過射頻識(shí)別等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，來實(shí)現(xiàn)設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)之間的信息傳送，從而達(dá)到對終端設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控、定位查詢、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、調(diào)度指揮、遠(yuǎn)程控制。

1.2 基于物聯(lián)網(wǎng)的幾種無線通訊技術(shù)

無線通訊技術(shù)是指多個(gè)節(jié)點(diǎn)不經(jīng)由任何導(dǎo)體或線纜傳播進(jìn)行通訊的技術(shù)，通常無線通訊是利用電磁波信號(hào)可以在自由空間中傳播的特性進(jìn)行信息交換的一種通信方式[2]。

常見的無線通訊技術(shù)主要有Wifi、藍(lán)牙、移動(dòng)通訊和ZigBee技術(shù)等幾種模式。Wifi無線通訊技術(shù)是一種通訊距離較短，功耗較大，傳輸速度最快的無線通訊技術(shù)，適用于辦公室辦公、家用通訊等[3]。藍(lán)牙無線通訊技術(shù)相較于其他幾種通訊技術(shù)，傳輸距離最短，功耗較高，通訊速度適中，造價(jià)低，適用于短距離便攜性通訊。移動(dòng)通訊技術(shù)是這幾種通訊技術(shù)中通訊距離最長、功耗適中，傳輸速度適中的長距離移動(dòng)通訊技術(shù)，適用于便攜電話等無線傳輸場合。ZigBee無線通訊技術(shù)是這幾種技術(shù)中功耗最低，可靠性較高、造價(jià)最低的無線通訊技術(shù)。根據(jù)本文森林火災(zāi)探測器對系統(tǒng)的控制要求，選用可靠性較高、功耗較低且成本較低的ZigBee無線通訊技術(shù)最為合適[4，5]。

1.3 ZigBee技術(shù)簡述

ZigBee是一種短距離無線通信技術(shù)的一種，可以譯為“紫蜂”，廣泛應(yīng)用于無線傳感器技術(shù)中。ZigBee的產(chǎn)生主要是為了彌補(bǔ)藍(lán)牙技術(shù)在組網(wǎng)規(guī)模較小、功耗較大和成本較高的不足，因此ZigBee技術(shù)更加適合傳感器網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)控制等場合。

ZigBee的技術(shù)特點(diǎn)：

（1）低功耗：可長時(shí)間處于待機(jī)模式，若選用常用5號(hào)干電池供電，兩節(jié)干電池就可為其提供一年左右的電量;

（2）低成本：模塊成本較低，協(xié)議免費(fèi)，并且可以附加多個(gè)控制節(jié)點(diǎn);

（3）高可靠性：加入碰撞避免機(jī)制，可以有效提高傳輸可靠性。

基于上述特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了一種基于ZigBee通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)戶外防火節(jié)點(diǎn)，利用單片機(jī)、無線傳輸和傳感器三種技術(shù)，可根據(jù)火災(zāi)產(chǎn)生的火焰，和煙霧濃度等信息判斷是否有火災(zāi)發(fā)生，通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)第一時(shí)間將火災(zāi)地點(diǎn)信息等發(fā)送給消防部門，以達(dá)到第一時(shí)間控制火情，減少公共財(cái)產(chǎn)以及個(gè)人財(cái)產(chǎn)的損失，實(shí)現(xiàn)對火災(zāi)實(shí)時(shí)控制。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)依據(jù)ZigBee的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及其技術(shù)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了煙霧、溫度和火焰等傳感器節(jié)點(diǎn)，ZigBee的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)以及控制中心構(gòu)成的基于ZigBee的防火監(jiān)控系統(tǒng)，其總體構(gòu)架如圖1所示。

ZigBee作為整個(gè)系統(tǒng)的核心技術(shù)，運(yùn)用簇狀網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)用來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的消息傳達(dá)。利用ZigBee的無線傳輸、低功耗和低成本等特點(diǎn)，解決傳統(tǒng)防火裝置的高成本、布線難等問題。不僅如此，本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)相應(yīng)的上位機(jī)與之配套，極大的提高了監(jiān)控效率。

整個(gè)系統(tǒng)最主要的任務(wù)是對環(huán)境中的溫度，煙霧，火焰信息進(jìn)行采集分析，當(dāng)所監(jiān)控環(huán)境中的某個(gè)信息指標(biāo)高于主機(jī)設(shè)置的范圍時(shí)，啟動(dòng)警報(bào)，上位機(jī)接收處理數(shù)據(jù)的同時(shí)，主機(jī)將所有警報(bào)節(jié)點(diǎn)觸發(fā)的警報(bào)原因、測定值和當(dāng)前時(shí)刻寫入數(shù)據(jù)庫的警報(bào)履歷表中，方便實(shí)時(shí)調(diào)取查看。上位機(jī)收到報(bào)警信息后，及時(shí)報(bào)警，并顯示報(bào)警位置，提醒相關(guān)人員。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)部分主要可以分為3各部分，傳感器節(jié)點(diǎn)部分，路由節(jié)點(diǎn)部分和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)部分。其中傳感器節(jié)點(diǎn)通常是由傳感器、無線通信模塊和處理器組成，其主要的作用是將環(huán)境中的溫度、火焰和煙霧等多方面環(huán)境信息參數(shù)采集到一起，并與路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信的作用，屬于系統(tǒng)的感知部分;路由節(jié)點(diǎn)的作用是將傳感器節(jié)點(diǎn)中采集的數(shù)據(jù)與協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息交互的中間環(huán)節(jié)，屬于系統(tǒng)的骨干部分;協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)部分主要負(fù)責(zé)收集傳感器節(jié)點(diǎn)的信息，并將信息傳輸給系統(tǒng)上位機(jī)進(jìn)行分析處理，另一方面，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)部分還負(fù)責(zé)ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的建立，屬于組建網(wǎng)絡(luò)的核心部分。同時(shí)，為了能夠使得系統(tǒng)正常運(yùn)行，還需要相應(yīng)的電源管理等部分。

3.1 ZigBee芯片和傳感器節(jié)點(diǎn)部分

3.1.1 ZigBee芯片

按照IEEE 802.15.4協(xié)議的要求，市面上常見的芯片有TI公司的CC2530、Freescale的MC3192、Ember的EM2420等，其中市場份額較大、芯片價(jià)格和能耗相對較低的、應(yīng)用相對較廣的是TI的CC2530芯片[6]。

CC2530芯片是TI公司推出，其包含了高性能的收發(fā)器RF，廣泛用于ZigBee應(yīng)用的一款高性能片上系統(tǒng)，在工業(yè)、醫(yī)療等方面普遍運(yùn)用。為了降低運(yùn)行功耗，增加工作時(shí)各功能模式的轉(zhuǎn)換效率，CC2530采用了高度集成的開發(fā)環(huán)境。

從CC2530最小系統(tǒng)圖可以看到，CC2530集成了21個(gè)數(shù)字輸入輸出端口，因此在傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)部分，可以擴(kuò)展更多的傳感器來實(shí)現(xiàn)更精確的測控。

CC2530的最小系統(tǒng)是由外部晶振、電源，電阻等元件構(gòu)成。如圖2所示為CC2530的最小系統(tǒng)。

CC2530片上有兩種不同頻率的晶振，本設(shè)計(jì)所選用的振蕩頻率為32MHz，振蕩器XTAL1和兩個(gè)負(fù)載。在芯片使用的過程中會(huì)產(chǎn)生噪聲0，若想消除噪聲則需用適當(dāng)?shù)碾娫慈ヱ钕?，系統(tǒng)為獲得最佳的性能，應(yīng)用時(shí)需要遵循TI提供的參考設(shè)計(jì)，考慮電源濾波器和去耦電容的尺寸及位置。阻抗匹配器及共鳴箱、諧振蕩器等原件組成了報(bào)警裝置電路，將報(bào)警電路與CC2530連接后，當(dāng)系統(tǒng)中的煙霧傳感器或者火焰?zhèn)鞲衅骱蜏囟葌鞲衅髦杏腥我粋鞲衅鞑杉臄?shù)據(jù)超過了CC2530中的預(yù)設(shè)值上限時(shí)，蜂鳴器將通過輸入/輸出端口從CC2530模塊發(fā)出高電平，以控制其發(fā)出警報(bào)。

3.1.2 ZigBee傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

ZigBee傳感節(jié)點(diǎn)是整個(gè)防火系統(tǒng)的重要組成部分，傳感器節(jié)點(diǎn)在整個(gè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的主要作用是采集傳感節(jié)點(diǎn)的環(huán)境等信息，并將這些信息以數(shù)字量的形式通過無線網(wǎng)絡(luò)，將信息發(fā)送給協(xié)調(diào)器的相應(yīng)節(jié)點(diǎn)，起到了數(shù)據(jù)采集以及信息的傳遞的作用。在整個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中CC2530是整個(gè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的片上系統(tǒng)，CC2530結(jié)合了射頻收發(fā)器，它適用于2.4GHzIE802.15.4的射頻，通常只用一個(gè)晶體振蕩器就可保證網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常運(yùn)作。

本系統(tǒng)所需的傳感器模塊有溫度、可燃?xì)怏w和火焰?zhèn)鞲衅魅N，其中用高精度模擬輸出的DHT11溫濕度傳感器作為溫度傳感器，在產(chǎn)品出廠前溫度傳感器的數(shù)字信號(hào)就已經(jīng)對其進(jìn)行了出廠設(shè)置，由于其具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性、較高的能耗和超長的信號(hào)傳輸距離，因此廣泛用于各類溫度需求場合。DHT11四引腳排針簡化了與外界設(shè)備連接，其工作電壓為3-5.5V，傳感器通電后，需要等待1s才能從不穩(wěn)定狀態(tài)中恢復(fù)過來，在此期間不需要發(fā)送任何指令，在其使用過程中會(huì)產(chǎn)生濾波，為消除濾波帶來的干擾可將100nf的電容加在電源引腳之間。

煙霧傳感器采用MQ-2，其工作的原理是MQ-2中四個(gè)引腳是跟著煙霧濃度一起變化的，將這四個(gè)引腳與比較器中的兩個(gè)引腳相連接，其中Rp組成了比較器的電壓的最大值和最小值，當(dāng)傳感器檢測到環(huán)境中的煙氣濃度超過所設(shè)置的最大值時(shí)led燈報(bào)警;反之，當(dāng)煙氣濃度低于所設(shè)置的最小值時(shí)，輸出高電平，led熄滅。

火焰?zhèn)鞲衅鞑捎肑NHB1004，在其周圍存在760nm至1100nm范圍內(nèi)的紅外光都可被其檢測到，檢測過程中其探頭應(yīng)遠(yuǎn)離火焰，避免接觸火焰，以防損壞火焰?zhèn)鞲衅鳌Ｆ錅y量原理是將外部紅外光的變化轉(zhuǎn)化為電流的變化，從而在電阻中產(chǎn)生電壓，電壓范圍為0～5V。若傳感器周圍產(chǎn)生火焰時(shí)，火焰?zhèn)鞲衅鲿?huì)探測到周圍環(huán)境中的紅外強(qiáng)度的變化，火焰產(chǎn)生的紅外光越強(qiáng)，紅外傳感器內(nèi)部的輸出電阻值越小;同理若火焰產(chǎn)生的紅外光越弱，紅外傳感器內(nèi)部的輸出電阻值則越大，因此可根據(jù)紅外傳感器內(nèi)部產(chǎn)生的電阻輸出值的大小來判斷環(huán)境中紅外光的強(qiáng)弱，從而判斷其所在環(huán)境中是否有火災(zāi)發(fā)生。

3.1.3 電源電路設(shè)計(jì)

由于火災(zāi)發(fā)生的不確定性，涉及的范圍廣，地形較為復(fù)雜，為了保證火災(zāi)探測的準(zhǔn)確性和可靠性，通常會(huì)在火災(zāi)易發(fā)地區(qū)布置大量的傳感器節(jié)點(diǎn)，一般根據(jù)防控環(huán)境，如戶外防火，選用普通的干電池或者太陽能蓄電池來解決布線難的問題;如是樓宇室內(nèi)防火，可以選用有線供電的方式來保證傳感器節(jié)點(diǎn)的續(xù)航問題。本設(shè)計(jì)選用兩節(jié)普通干電池來實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)供電。

3.2 路由節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)部分

3.2.1 路由節(jié)點(diǎn)

路由節(jié)點(diǎn)是整個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的中間環(huán)節(jié)，一般負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)接，同時(shí)，由于路由節(jié)點(diǎn)的加入，還可以極大的提高整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積，在監(jiān)控區(qū)域較大的場合，路由節(jié)點(diǎn)是必不可少的。此外，路由節(jié)點(diǎn)也可以實(shí)現(xiàn)同傳感器節(jié)點(diǎn)一樣的環(huán)境信息采集功能，節(jié)省了布控額外的開支。從硬件設(shè)計(jì)角度，路由節(jié)點(diǎn)也包括了ZigBee芯片CC2530、傳感器模塊和電源等外圍電路，硬件設(shè)計(jì)保持不變。

3.2.1 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)部分

協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)是整個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的中心環(huán)節(jié)，是所有無線信號(hào)的匯聚地，其主要作用是將路由節(jié)點(diǎn)和傳感器節(jié)點(diǎn)中采集的環(huán)境數(shù)據(jù)有秩序的收集到一起，再將整理后的數(shù)據(jù)通過傳輸速率更快的無線網(wǎng)絡(luò)，例如WIFI或GPRS等傳輸給上位機(jī)，以便進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理。此外，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)還需要承擔(dān)傳感器節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)建立，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的下發(fā)和采集。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)為C編程，整個(gè)編程環(huán)境是建立在Z-Stack協(xié)議棧的基礎(chǔ)上的，編程程序軟件我們用到IAR8051。系統(tǒng)的框架包括由協(xié)調(diào)器和傳感器兩部分構(gòu)成。當(dāng)協(xié)調(diào)器上電后就開始自動(dòng)組網(wǎng)，傳感器節(jié)點(diǎn)在組網(wǎng)后自動(dòng)尋找加入網(wǎng)絡(luò)。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的主要功能就是接收傳感節(jié)點(diǎn)發(fā)來的的數(shù)據(jù)，再將此數(shù)據(jù)經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給上位機(jī)。需要注意的是傳感節(jié)點(diǎn)只能單向的發(fā)送數(shù)據(jù)，它不具備接受數(shù)據(jù)的功能。

4.1 Z-Stack簡介

簡單的說ZigBee協(xié)議棧的具體化就是Z-Stack，有類似于ZigBee協(xié)議棧的功能，用戶可以通過協(xié)議棧接收到來自無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的數(shù)據(jù)。Z-Stack集不同層的協(xié)議聚在一起，以功能的形式體現(xiàn)，同時(shí)為用戶提供應(yīng)用層。

系統(tǒng)初始化，需要對硬件和軟件兩部分架構(gòu)分別進(jìn)行系統(tǒng)初始化。初始化完成后，執(zhí)行代碼的啟動(dòng)命令，再進(jìn)行系統(tǒng)操作的準(zhǔn)備工作，即關(guān)閉相應(yīng)的中斷和系統(tǒng)的初始化。對電源電壓等狀態(tài)是否異常進(jìn)行檢測，配置I/O口，顯示屏初始化等其他硬件的初始化。其流程如圖3所示。

執(zhí)行操作系統(tǒng)，代碼啟動(dòng)是在給系統(tǒng)執(zhí)行做準(zhǔn)備，在準(zhǔn)備工作完成后，才可對系統(tǒng)的程序進(jìn)行執(zhí)行操作。系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)更新，代碼如下：

osal_start_system（）;//NoReturnfromhere

該函數(shù)一旦執(zhí)行不會(huì)返回，是一個(gè)死循環(huán)，由于單片機(jī)本身本應(yīng)盡量避免死循環(huán)程序，在本設(shè)計(jì)中引入的操作系統(tǒng)抽象層OSAL以保證系統(tǒng)工作的實(shí)時(shí)性。在操作系統(tǒng)抽象層中，提出程序優(yōu)先級(jí)處理的概念，即為移植OSAL的一系列庫函數(shù)和API（其中包括任務(wù)的注冊、任務(wù)的同歩、任務(wù)信號(hào)量、中斷處理、內(nèi)存拷貝及存儲(chǔ)和定時(shí)器），在進(jìn)入操作系統(tǒng)前初始化一系列的任務(wù)事件并為每個(gè)任務(wù)事件確定相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)。如果同時(shí)有幾個(gè)事件發(fā)生，判斷優(yōu)先級(jí)，先處理優(yōu)先級(jí)高的事件，然后逐次處理，這種軟件構(gòu)架可以極大地降級(jí)系統(tǒng)的功耗。Z-Stack系統(tǒng)運(yùn)行流程圖如圖4所示。

4.2 IAR軟件操作

IAR軟件最大的優(yōu)勢就是可以直接使用TI公司提供的協(xié)議棧Z-Stack進(jìn)行開發(fā)，只需要調(diào)用API接口函數(shù)，也即使用IAR時(shí)直接打開目錄文件就可以直接查看協(xié)議棧上的HAL與APP層的文件夾分布，并且協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)鏈接，并具有一定的儲(chǔ)存功能。

4.3 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)

為了滿足協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)為實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能的需求，在應(yīng)用層定義了一個(gè)樣本應(yīng)用，其功能可實(shí)現(xiàn)用戶層的通信和數(shù)據(jù)傳達(dá)。用戶任務(wù)對串行、無線兩種通信事件和睡眠事件進(jìn)行了定義，通過串口實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信;各個(gè)節(jié)點(diǎn)間的通信形成了事件的無線通信，單點(diǎn)傳輸解決了了協(xié)調(diào)器與節(jié)點(diǎn)通信的問題。協(xié)調(diào)器與終端之間形成了單一的通信途徑，每個(gè)節(jié)點(diǎn)在入網(wǎng)后都會(huì)有一個(gè)地址信息，通過這個(gè)地址信息協(xié)調(diào)器才可與終端進(jìn)行通信。數(shù)據(jù)傳輸遵循響應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C(jī)制，且接收器只會(huì)接收確認(rèn)標(biāo)志設(shè)置為1的幀。若在一段時(shí)間過后仍舊沒有響應(yīng)，說明節(jié)點(diǎn)采集出現(xiàn)了錯(cuò)誤。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖5所示。

（1）初始化串口等功能。由osal_init_system（）等函數(shù)完成其相應(yīng)的初始化。

（2）是通過掃描頻帶中的信道建立新的網(wǎng)絡(luò)。信道掃描過程由媒體訪問控制模塊完成。

（3）建網(wǎng)，當(dāng)掃描信道成功后建立網(wǎng)絡(luò)。

（4）數(shù)據(jù)的接收，在節(jié)點(diǎn)成功加入網(wǎng)絡(luò)后，整個(gè)傳感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入監(jiān)測狀態(tài)。協(xié)調(diào)器調(diào)用SampleApp_MessageMSGCB函數(shù)用來處理節(jié)點(diǎn)信息，如果接收到的簇ID是samlappap_point_to_point_clusterid，則向串行端口執(zhí)行字符串函數(shù)haluarttwrite（0，&pkt->cmd.data[0]，14）。如果接收到的簇ID是samlapapp_flash_clusterid，則執(zhí)行協(xié)調(diào)器的led燈操作haledlink（hal_led_4，4，50，（閃光時(shí)間/4））。

4.4 傳感器節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)

傳感器節(jié)點(diǎn)的作用主要是采集所在周圍環(huán)境中的數(shù)據(jù)，如煙霧傳感器就是負(fù)責(zé)采集環(huán)境中的煙霧數(shù)據(jù)，當(dāng)傳感器數(shù)據(jù)采集完成后，將數(shù)據(jù)發(fā)送到協(xié)調(diào)器。協(xié)調(diào)器也會(huì)將相應(yīng)的命令回傳給傳感器節(jié)點(diǎn)。采集數(shù)據(jù)的周期是每3秒采集一次，除此之外傳感器均保持在休眠狀態(tài)。傳感器節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖6所示。

綁定傳感器節(jié)點(diǎn)與協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。操作如下：

（1）調(diào)用osal_init_system（）、initlcd（）、haluartinit（）等各種函數(shù)來對系統(tǒng)等功能初始化。

（2）當(dāng)節(jié)點(diǎn)搜索到有網(wǎng)絡(luò)了以后，為了表達(dá)傳感器節(jié)點(diǎn)是否發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)層會(huì)把它收集到的信息以反饋的方式傳達(dá)給傳感器節(jié)點(diǎn)。

（3）為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，調(diào)用ZDP-EndDeviceBindReq（）函數(shù)實(shí)現(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的綁定。

（4）傳遞信息，要對相應(yīng)的編號(hào)做記錄和排序等，sampleapp_taskid是為傳遞的信息做登記的函數(shù)。sampleapp_aa_periodic_msg_evt是給相關(guān)事件做排列的，sampleapp_send_periodic_msg_timeout用來記錄相關(guān)信息的發(fā)送以及接收的時(shí)間的。

4 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)的森林火災(zāi)探測器以CC2530芯片為核心處理器，將傳感器采集的數(shù)據(jù)通過ZigBee無線通訊技術(shù)傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)再將數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)，上位機(jī)經(jīng)過數(shù)據(jù)運(yùn)算處理從而實(shí)現(xiàn)對火災(zāi)的報(bào)警?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的森林火災(zāi)探測器研究對保護(hù)森林資源起到至關(guān)重要的作用，對提高森林火災(zāi)的探測能力，及時(shí)消除隱患，具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

〔1〕郭帥.我國森林火災(zāi)地域分布特征[J].科技經(jīng)濟(jì)市場，2016，34（08）：160-161.

〔2〕Zhu B H， Zhu D Q .Automatic Monitoring System for Forest Fire Based on Wireless Sensor Network [J]. Advanced Materials Research， 2013， 694-697： 1211 -1214.

〔3〕邱駿.基于ZigBee技術(shù)的智能家庭安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電氣自動(dòng)化，2019，41（01）：71-74.

〔4〕Garcia E M， Serna M A， Bermudez A， Casado R， Simulating a WSN-based Wildfire Fighting Support System[C]. IEEE International Workshop on Modeling， Analysis and Simulation of Sensor Networks（MASSN08）， Sydney， 2008：896-902.

〔5〕陶冶.基于ZigBee的森林火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2011，31（02）：209-211.

〔6〕葉慧坤.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其在林業(yè)中的應(yīng)用[J].福建林業(yè)科技，2009，36（03）：251-255.