基于Zigbee 無線傳感網絡的森林火災實時監控系統

羅禮幸，梁文豪，方翰騰，陳桂濱

（肇慶學院電子與電氣工程學院，廣東肇慶 526061）

2020 年11 月13 日廣東省肇慶市羚羊峽發生山火、2021 年1 月21 日廣東省深圳市南山區南山街道大南山發生山火。由此可見，時至今日，山火依然頻發。森林火災具有損壞面積大、損失嚴重、難以控制等特點，嚴重威脅現有森林資源。所以研究森林火災的預防對策是新形勢下的要求，可以有效保護森林[1]。目前，森林火災的防護措施主要采用人工巡視、視頻監控和衛星遙感的方法。人工巡視的成本高且觀察范圍小、容易受天氣情況影響[2]；視頻監控成本較高、數據冗余、容易出現監控盲區[3]；衛星遙感成本高、容易受天氣狀況影響[4]。相比上述三種森林火災防護措施，系統可以及時獲取到森林中的各項環境數據，并且分析可能發生火災的區域，發現火災后及時報警，防患于未然，更早發現森林火災，及時報警、及時補救，能更好地保護森林資源[5]。

1 系統總體架構

本系統的功能由Zigbee 單元、監測控制器和協調器共同實現[6]，Zigbee 單元通過無線局域網絡把相關監測數據傳輸至協調器[7]；協調器通過串口將無線局域網絡的數據傳輸至監測控制器；云端接收監測控制器通過4G 網絡發送的信息。系統總體架構如圖1 所示，系統包括硬件部分和軟件部分。

圖1 系統總體架構

2 硬件部分

2.1 Zigbee 單元硬件部分

Zigbee 單元結構圖如圖2 所示。Zigbee 單元通過搭載溫濕度、煙霧、一氧化碳和火焰傳感器，實現對周圍環境相關信息的收集，并通過無線局域網絡傳輸到監測控制器。……