引言
森林火灾不仅给人类的经济建设造成巨大损失，破坏生态环境，而且还会威胁到人类生命财产安全 。
传统的人工巡山的防火方式过于简陋，只能做一些防备措施，不能主动实时监控森林的具体情况 。一般认为，晴朗、高温和大风天气常使森林中可燃物的含水量下降到40%以下，这时最易发生森林火灾 。了解森林火灾发生所需的条件，防火系统设计就有迹可循 。
系统只需要收集森林各个位置的环境参数( 包括温湿度、降水量和风力等) ，并将数据传送到指挥中心，对数据进行综合分析处理，即可得出森林火灾易发位置，在第一时间消除隐患，节省人力和财力 。
ZigBee 无线传感网络具有功率小、成本低的优点，因此，本文基于ZigBee 无线传感网络，构建了森林火灾监测系统，并通过监测森林环境参数对数据进行分析，从而使环境参数得到实时监测 。
1 ZigBee 技术概述
ZigBee 是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，主要用于近距离的无线连接 。它能够实现多节点间的相互协调通信，而需要的能量很少; ZigBee 以自组网多跳的方式进行数据传输，已被认为是较合适的无线传感网络的通信协议 。ZigBee 标准是在IEEE 802.
15. 4 标准的基础上发展而来，旨在使不同应用制造商之间能共享一套标准 。IEEE 802. 15. 4 是IEEE 组织制定的低速率、无线个人局域网标准，定义了物理层和介质访问控制层 。ZigBee 联盟对网络层协议和API 进行标准化，同时开发了安全层，应用已较成熟 。
2 系统硬件设计
无线传感网络用于森林防火系统，需要在森林里人工散布节点 。这些节点通过自组织方式构成无线网络，以协作的方式感知、采集和处理网络覆盖区域中所需要的信息，实现对任意地点的信息在任意时间的采集、处理和分析 。典型的传感器网络体系结构由分布式传感器节点、路由器节点、互联网和用户界面等组成 。在这个网络中，传感器节点通过多跳中继方式将数据传到路由器上，由路由器将收集的数据通过Internet或者卫星传到远程控制中心进行集中处理 。
2. 1 系统架构
在ZigBee 网络拓扑结构中，协议定义了3 种Zig-Bee 设备对象，分别是ZigBee 协调器、ZigBee 路由器和终端设备 。ZigBee 网络根据应用需要可组织成星型网络、树状网络和网状网络 。考虑到森林里需要数据监控采集的网点多，地形复杂且要大面积的网络覆盖，本系统采用网状网络拓扑 。
2. 2 系统节点的硬件设计
系统所有ZigBee 节点都采用同样的电路设计，通过写入相应的程序来完成不同功能 。所有节点都是由JN5121-000-M02 模块、RS-232 通信接口模块、驱动控制输出模块、数据存储模块、模拟信号处理电路、实时时钟模块、电源处理模块和太阳能供电单元共同组成 。
系统中的ZigBee 节点所采用的JN5121-000-M02模块可以实现较远距离的无线通信，在空旷地段通信距离超过1 000 m 。系统所有节点采用太阳能供电单元供电，开关电源为DC/DC MAX1837 。模拟信号处理模块具有通用的传感器接口，无论是模拟信号，还是脉冲数字信号都能得到很好的处理，可以灵活地经过设置接入具有标准输出的传感器 。驱动控制电路实现对现场脉冲电磁阀的开闭控制 。
2. 2. 1 JN5121-000-M02 模块
2006 年，英国Jennic 公司开发出集成了微处理器和无线收发器JN5121M0x 系列ZigBee 模块，其中，JN5121-000-M02 模块有一个电源放大器和低噪声放大器，可加大通信距离 。JN5121 无线收发器工作在2. 4 GHz 频段，内部有128 位AES 加密的安全处理器;可以进行硬件处理MAC 地址加速和报文地址检查，提升通信报文的产生速度，硬件处理报文自动确认以及报文的CRC 生成; 此外，模块内部集成了电源管理芯片和晶振休眠，可降低协同功耗 。
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