• 基于CortexM3的森林火灾监测WSN节点的设计 不要轻易放弃。学习成长的路上,我们长路漫漫,只因学无止境。


    丛林火警的及时发觉是减少丛林火警损失的前提。本文使用CortexM3设计了丛林火警监测的无线传感器网络节点,存在较强使用代价。

    关键词无线传感器网络丛林火警传感器节点

    丛林能维护地球的生态平衡,仍是人类生存及社会发展无可替代的首要资源之一。丛林火警会对群众性命财富、丛林生态零碎、自然环境等发生危害。因而丛林火警监测零碎的研究有十分首要的代价和意思。

    1 丛林火警监测零碎

    基于无线传感器网络(WSN)的丛林火警监测零碎由无线传感器网络、Internet网络以及终端万博体育网,新万博体育捕鱼天下,万博平台数万游戏玩法监控主机三个局部组成。摆设在林区监测区的传感器节点经由过程无线自组网方式组建监测子网络,实时采集林区温度、湿度、烟雾浓度等信息,同时把采集的现场数据跃跳传到本簇簇首,簇首把接受到的各节点数据分析处置并将其转发给其它节点。经由多跳后路由到网络谐和节点。网络谐和节点将搜集到的数据举行交融后,经由过程Internet网络发送到终端监控主机上。

    2 丛林火警监测零碎的传感器节点设计

    构成丛林监测无线传感器网络的基础元素是传感器节点。传感器模块、处置器模块、无线通讯模块和能量供给模块组成丛林火警监测传感器网络节点,如图2.1所示。

    传感模块由传感器和ADC转换组成,作用是采集林区内的数据;处置器模块是一个由处置器、存储器构成的嵌入式零碎,存储和处置外界节点发送来的数据及本身传感器模块采集的数据;各传感器节点依托本身的无线通讯模块组建网络,彼此间传递采集到的数据;能量供给模块普通采用微型电池,为传感器节点供给电能。因为丛林火警的发生与丛林坏境内的温度、湿度、烟雾有关,在本设计传感器节点中,选用的温度、湿度、烟雾传感器件。

    2.1 微处置器模块设计 CortexM3处置器采用ARM V7哈佛架构,低至0.19mW/MHZ的功耗,速度比ARM7快1/3,功耗低3/4,且封装体积较小。选用ARM公司CortexM3系列的LM3S811作为传感器节点的处置器。

    2.2 传感器模块设计 丛林火警监测零碎经由过程传感器模块采集丛林区域内信息,因而在传感器的选型设计中,应充足斟酌传感器的功耗、精度及与微处置器的接口个性等。

    2.2.1 温湿度传感器SHT11 瑞士Sensirion公司消费的SHT11是一款单芯片温湿度传感器,主要使用在气象站、测试及检测设施、空调、自动把持等。SHT11串口通讯协议表面上极像I2C总线,但现实并不兼容。不同之处为启动前提、数据有效的前提和停止前提。微处置器经万博体育网,新万博体育捕鱼天下,万博平台数万游戏玩法由过程5条5bit命令代码完成对SHT11的把持。

    如图2.2所示。SHT11的SCK(时钟线)作用是与微处置器通讯同步,因为SHT11的DATA端口为三态门,以是电路设计时需接10K上拉电阻。LM3S811给SHT11 发送读状态寄存器命令0x07后,SHT11的DATA 端口传递温湿度数据至LM3S811。

    2.2.2 烟雾传感器MQ2 MQ2是一款使用宽泛的低成本烟雾传感器,可对液化气、天然气、烟雾等气体检测。因而它常用于家庭和工业的气体保守监测及便携式气体检测器中。对烟雾、甲烷、酒精、液化气、氢气气体检测时,MQ2的电导率与检测气体的浓度成反比,即检测气体浓度越高MQ2电阻越小。传感器节点烟雾检测电路图如图2.3所示,烟雾传感器4、6脚输入端的电压与烟雾浓度成正比,输入电压经电压追随器送至LM3S811微处置器的ADC采集。

    2.3 电源模块的设计 传感器节点的能量是节点事情的前提,因而传感器节点电源模块的设计非常首要。丛林环境的特殊性,只能采用电池供电,且DCDC 转换模块效率需高。本设计电源把持器选用TI公司的低噪声、3.3V固定输入的稳压器TPS79533,电源输入电压为3.3V,转变范围为3.234~3.366V。

    3 传感器节点事情流程的软件设计

    传感器节点采集现场数据并传递给路由器。因为低功耗设计的要求,软件设计需使LM3S811周期睡眠、叫醒采集数据并发送,其软件流程图如图3.1。

    终端传感器节点上电后,零碎初始化,举行网络搜寻,搜寻到路由器后便申请加入成为它们的孩子节点,并万博体育网,新万博体育捕鱼天下,万博平台数万游戏玩法举行注册。而后信标搜寻及当地数据采集、发送,胜利后进入睡眠态。按时叫醒后,信标搜寻及当地数据采集、发送,胜利后循环往复轮回。

    4 设计小结

    丛林火警监测无线传感器网络节点的设计分硬件和软件两局部。在硬件设计中,充足利用嵌入式零碎技巧,选用CortexM3微处置器,温湿度传感器和烟雾传感器别离选用SHT11和MQ2,设计了低功耗、可靠性较高、可扩展性较好的传感器节点。节点设计低功耗的完成从硬件软件两方面斟酌。

    参考文献

    [1]孙利民,李建中,陈渝等.无线传感器网络[M].北京清华大学出版社,2005.

    [2]关新民.井下基于无线传感器网络的环境监测零碎设计[J].中国新通讯,2008,10(11)60~63.

    [3]张大踪,杨涛等.一种低功耗无线传感器网络节点的设计.仪表技巧与传感器,2006,10.




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