森林防火監測方案范例6篇

前言:中文期刊網精心挑選了森林防火監測方案范文供你參考和學習,希望我們的參考范文能激發你的文章創作靈感,歡迎閱讀。

森林防火監測方案

森林防火監測方案范文1

【關鍵詞】網絡信息技術;防火預警;防火管理;GIS技術支持

一、前言

關于森林火災的起因,可以說這是一個極其復雜的自然現象。究其根源,除去眾多自然因素,還有一些社會因素存在。它不僅對社會環境和經濟的環境發展有巨大的破壞力,其造成的負面影響也不容忽視?;馂牟粌H造成植被被毀,還破壞了森林的結構和生態平衡,對林木的生長和更新起了破壞作用。更造成了對林區設施的破壞和人類生命財產的危害。

多年來人力致力于對防火工作的預防和及早發現,并及時撲滅的問題研究,但是森林火災突發性強,要在短時間內采取相應措施,這不僅需要決策者的快速準確反應,更需要采用先進的科學技術作為提高現場應變能力的強大后盾。

二、森林防火管理中存在的問題

1.火點定位無法滿足森林防火管理部門的要求

現有的衛星圖像和GPS用來定位防火信息系統,由于火災發生時間不確定因素,遙感衛星在民用方面無法在第一時間傳遞更多的信息,同時遙感圖像定位火點在一些小火災中受到分辨率等因素制約,不能徹底發揮火點定位作用。在林業管理部門,一些基層對森林資源信息化管理技術較低,每個林員配備GPS接收機這點都沒有做到。所以目前火點定位在森林防火信息系統中難以滿足管理部門的要求

2.林火蔓延無法快速反應

以往對于林火的火勢發展大多靠個人經驗判斷進行,沒有準確的科學的火勢蔓延預測方案。以前的林火行為關系到的影響因素和學科種類都無法涉及到科學范疇,這樣不同程度影響了現場的滅火判斷和滅火決策,導致現場治火受到一定影響。如何快速準確的反應現場,降低火災受損情況,成了林火管理者最棘手的問題。

3.傳統技術迫切需要更新

原來的GIS只應用在地球表面數據三維簡化后的處理。在工作深入后就需要有虛擬三維技術進行可視化應用,這樣就能更直觀真實地反應火災情況,以便準確應對并做滅火處理。

三、GIS技術在森林防火管理中具體應用

1.火災決策分析

撲火最有效的依據就是要快速掌握火災情況和火災周圍情況。專題圖層提供空間數據,這些數據可以計算出周邊哪里的水源和道路離現場最近,也可以計算出最近的救援隊伍和防火隔離帶?;饎荽蟮臅r候,系統還可以進行預警工作??赡茉谶@次火災中遭到破壞的電線塔,必須要重點保護好的對象,一些分散在周邊的住戶和小班等等。這些要素都能被系統考慮到,然后決策者不僅可以做出最有利的滅火工作,部署和指揮大家進行緊張有序的滅火工作。防火工作必須對道路有足夠全面的信息,最好有道路各種等級的訊息反應,這樣決策者就能根據最佳路徑分析最有利的路況,從搬運物資到救火車如何??考八捣植迹@些至關重要的信息都能從系統上快速得知。智能計算撲火隊伍的行進路線,對終極撲火方案提供最有效的思路。

2.提供林火蔓延分析

林火的蔓延情況根據風向和風速決定的,其中地形和植被類型的分布也對蔓延起著一定作用。根據專家得出的林火蔓延的規律,不僅每天最高溫度和中午風力影響著林火蔓延,還包括可燃物類型和風力及坡度、風向,這些都是林火蔓延的六大要素之一。了解這些要素對撲救火勢極其重要。系統可以根據工作人員的相關數據,預測到林火蔓延之勢,甚至可以運用預測模型,預測和分析火勢的進蔓延情況,計算出火頭和火翼相關數據,也可以計算出貨位速度的相關數據。運用這些科學的計算得出結果,系統馬上生成火勢發展圖,GIS技術就如一個輔助決策工具,把林火蔓延直觀而科學的體現。

3.林火勢態圖層

態勢標繪是標繪行動和過程的一種手段,這是在屏幕地圖基礎上的行為表現。通過防火符號庫和屏幕地圖標形成林火勢態圖層,其火情態勢標繪信息已經按統一格式存檔,信息同步后的火場和指揮中心通過這些及時了解情況,布置救援任務或者其他工作,讓滅火工作逐層遞進。[1]

4.評估火災受損情況

根據火場數據和森林分布數據可以得出火場損失評估的內容和研究,并可以進一步統計分析對森林的損失。損失面積和蓄積可以作為系統的評估指標,不僅可以了解森林損失的總管面積和總蓄積,還可了解按林分類型的各種計算。這些數據可以提供依據給森林措施的指定,也可以給恢復和更新森林提出各種決策。

四、遙感RS技術

通過非直接接觸對目標進行信息采集的遠距離技術叫做遙感。從高空外層空間平臺的可見光紅光等探測儀器進行識別的技術體系。遙感有很多優點,不僅能獲取大范圍資料,進行會測工作,也可以進行環境監測和調查等等。它獲取信息的速度相當快,而且能施展各種技術獲取,獲取量大,獲取周期短并且還不用受外在條件制約。所以它可以應用于現代森林防火管理中。遙感圖像能提供森林分布狀況,知曉森林全貌。并對圖像進行處理和特征提取,使用模式識別技術,進行整體森林空間的分布情況。對火災進行各方面的計算。

五、GPS定位系統

全球定位系統包括GPS衛星和地面監控系統,也包括用戶接受設備。GPS是永不歇止的工作機器,它能24小時發送信息,把導航和定位工作讓無數用戶共享。它不受地域限制,也不受氣候條件限制,在地面和空中任意確定出一個精確三維位置,提供精確的速度和時間信息。此強大的實用性用在森林防火中,那么它能提供精確的火位并測算火場受損面積。導航和定位火場位置。[2]

六、無線通訊和有線通訊的有機結合

通訊是森林防火的“耳朵”工程,對靈敏度的要求是很高的。森林防火管理中,一般通訊方式有以下幾種:有線電話使用方便,作為一種基本通訊手段在林防中應用,但是它受線路問題的限制,在林中傳遞防火信息容易受線路故障而中斷信息傳遞;短波通訊借助電離層雖然方便靈活,但是因為受電離問題的限制,對傳遞火情具備一定局限性;[3]超短波通信設備輕、功耗小,但是它的工作必須保持視通和視距,若有地形問題比如高山阻隔,信息傳遞也受到阻隔;微波通訊在高頻點工作,只要沒有阻隔就可以工作;衛星通訊在覆蓋范圍方面有很大優勢,但是其制造成本過高,只在傳輸數據量小的工作方面比較適用;移動通訊是森林防火撲救過程中的通訊重要通訊,它確保了火場指令的順利施行,有著不容忽視的林火控場通訊作用。

七、結束語

網絡技術信息技術在森林防火管理起著越來越重要的作用。它能建立森林火險預測模式和森林火險預警模式,讓一切可以防患于未然。同時它能對森林火災進行實時檢測,對已發生的火災進行有效撲救工作。森林防火機構要利用新技術加強信息共享和協同工作,更好的為森林防火工作提供高效服務。

森林防火監測方案范文2

STM32W108實現zigbee無線通信,并對傳感器采集的環境數據進行處理和分析,監控中心根據監測情況實現火險預警、火情監測、指定應急措施等功能?;赪SN的森林火災監測系統可以實時監測林區環境參數信息,從而及時地預防森林火災的發生或高效地實施火災救援工作。

關鍵字:無線傳感器網絡 森林火災 實時監控 STM32W108

Forest fire monitoring design based on ZigBee

Abstract: In order to timely prevention and elimination of forest fire, this paper presents a forest fire monitoring system based on WSN is designed, the system consists of data acquisition, wireless transceiver, data storage module. System USES smoke sensors, temperature and humidity, wind sensors to collect environment parameter information of each forest based on rf SOC STM32W108 realize wireless communication function, and the sensor to collect environmental data processing and analysis, the monitoring center according to the analysis result to realize early warning of fire risk, fire monitoring, emergency measures, etc. Forest fire monitoring system based on WSN can be real-time monitoring of the forest environment parameter information, and in a timely manner to prevent the occurrence of forest fires, or to efficiently implement fire rescue work.

Key words: wireless sensor network; forest fire ; real-time monitoring; STM32W108

中圖分類號:DF463 文獻標識碼:A文章編號:2095-2104(2013)

1 引言

森林是人類賴以生存及社會發展最重要和不可缺少的資源之一,更是地球生態平衡的保護者。它不僅能提供國家建設和人民生活所需的木材及林副產品,而且還肩負著釋放氧氣、涵養水源、調節氣候等多重使命,同時,森林還是農牧業穩產高產的重要條件,所以森林具有經濟、生態和社會三大效益。但是由于異常自然或非法人為因素,森林會發生一些火災,森林火災是一種突發性強,破壞性大,處置救助較為困難的自然災害,如果森林發生火災,將會對林木、生命財產、生態系統、社會造成嚴重的危害。森林火災監測是森林防火的重要基礎。目前,我國森林防火主要采用人工巡邏的方式,由于森林面積大,及時、準確地發現火源存在一定的難度。

本文針對目前森林火災監測的不足之處,提出基于無線傳感網絡技術的森林火災監測系統。該系統可以實時采集林區的相關環境參數,為林業監管部門預警和滅火提供重要的決策依據。

2 森林火災監測系統總體設計

在森林火災監測中,林中空氣的溫度和濕度是引起火災的主要因素,是森林火險變化的重要指標,是火災監測的重要參數。當有發生林火時,林中的煙霧濃度和風向是火災蔓延的重要因素。因此,溫度、濕度、風向與風速、煙霧濃度是森林火災監測的關鍵參數,森林火災監測系統需要實時采集森林中各個位置的這些環境參數,并將這些參數值傳輸到監控中心進行處理,從而及時地消滅火災。

森林是一個高密度樹木區域,樹木的分布具有距離短、面積廣、隨機的特性,因此本文提出基于WSN技術對森林火災進行監控。WSN技術具有網絡規模大、網絡自組織、多跳路由等特點,非常適合大面積的監測系統,ZigBee是目前無線傳感器網絡最主要的實現方式。與現有的有線系統相比,WSN無線監測方案的優勢在于靈活的安裝布置、低廉的安裝費用、耗能低、可靠性高,因此基于WSN技術的監測系統非常適用于森林火災實時監測。

森林火災監測系統的系統結構如圖2.1所示,大量的傳感節點分布在林區,通過自身攜帶的傳感器對目標區域進行數據采集,傳感器節點之間通過zigbee通信組成網絡后,監測節點就可以將采集到的數據發送給中心節點,中心節點經過網關將數據傳給遠程的監控中心,監控中心的工作人員即可根據情況下發命令,對大量的傳感節點進行控制。

圖2.1 基于WSN的森林火災監控系統結構圖

3 監控系統節點設計

WSN節點設計有兩種方式:一種是NCP(network coprocessor)—核心處理器和Zigbee網絡處理器分開,另一種是SOC(system on chip)—使用包含無線射頻功能的核心處理器。傳統的設計大部分采用了NCP的方式,這種方式的優勢在于應用程序和Zigbee協議??梢苑珠_設計,核心處理器的選擇很靈活,可以是8位的單片機,也可以是運行嵌入式操作系統的高級ARM,但是由于需要兩個處理器,就意味著增加了成本,且增加了節點的功耗,對于電池供電的無線傳感器網絡來說,增大了功耗就使得整的網絡的壽命減少。而SOC的方式,大大減小了功耗和成本,且隨著芯片工藝的進步,SOC內部的資源已經不再是限制其使用的瓶頸。故本設計采用了SOC的方式,選用了意法半導體最新推出的射頻SOC—STM32W108。

3.1 處理器模塊

考慮到射頻電路的PCB設計較為復雜,電路匹配稍不合理就會影響射頻信號的收發質量,故直接選用了由上海沁科公司基于STM32W108生產的無線模塊——EMZ3018。該模塊包含一片射頻處理器STM32W108、1片24MHz的晶振、1個貼片天線和射頻匹配電路。EMZ3018模塊主要特性如下:

供電要求為3.3V+0.3V;

發送數據時工作電流為:40mA;

接收數據時工作電流為:27mA;

休眠電流為:0.7uA;

信號接收靈敏度為:-97dBm;

最大輸出功率為:7dBm;

串口波特率軟件可調:9600 – 921600bps;

射頻數據傳輸速率為:250kbps;

工作頻段:ISM2.4GHz;

24個GPIO,6路12bitAD,2個串行接口支持UART、SPI、I2C;

采用了類似郵票孔的焊盤,焊接方便;

EMZ3018模塊的外形如圖3.1所示,通過查閱模塊的說明即可知道管腳的分布情況。

圖3.1 EMZ3018模塊

3.2 存儲模塊

考慮到森林火災測控系統在野外長期的監測應用中需要存儲大量的數據,而一般的存儲芯片容量較小且價格較高,故本設計中選用了大容量的存儲設備SD卡,而且SD卡支持文件系統,存儲的數據可以直接在PC上讀取,方便了人工現場取數。

SD卡(Secure Digital Memory Card)中文可譯為安全數碼卡[14][15],外形小巧卻擁有高容量的存儲空間,并且使用靈活方便,因此,SD卡被廣泛的應用于數碼產品和便攜式產品中。SD卡支持2種操作方式:SD模式和SPI模式,SD模式允許4線的高速數據傳輸,SPI模式允許通過SPI接口來和SD卡通信。SD卡外形及引腳分布如圖3.3所示:

圖3.2 SD卡外形

3.3 電源模塊

電源是無線傳感器網絡節點正常工作的基礎,是節點硬件設計時重點考慮的問題。由于無線傳感器網絡的要求,節點一般由電池供電,電能耗完則節點無法工作,所以設計時應盡量降低節點上的功耗并選用大容量的電池。

本設計中,核心模塊EMZ3018的工作電壓要求是3.3V+0.3V,SD卡的供電要求為:2.0-3.6V,故選擇了3.3V輸出的低壓差線性穩壓芯片SP6201-3.3,它的輸出電流能達到200mA,滿足節點正常工作的需要,而且僅需要300mV的低壓差,即可實現3.3V的穩壓輸出。電源模塊電路如圖3.3所示,本設計使用了力興牌的鋰電池LISUN ER34615,電池容量為19000mAh,能夠使節點正常工作1年以上;在以后的應用中,如果對節點的體積有要求的話,可以采用體積小巧的鋰電池。

圖3.3 電源模塊電路

3.4 傳感器模塊

傳感器模塊主要包含三種傳感器:溫濕度傳感器、煙霧傳感器、風力傳感器以及模擬信號調理電路。其中溫濕度傳感器選用了數字輸出SHT10傳感器,該傳感器將溫度檢測、濕度檢測、信號變換、A/D轉換和加熱器等功能集成到一個芯片上,體積小、能耗低、能耗低,提供二線數字串行接口SCK 和DATA,接口簡單,只需要STM32W108的I2C接口就可以對其進行采集;煙霧傳感器選用了SS-668離子型煙霧傳感器,當林區煙霧到達一定程度后,SS-668煙霧傳感器的反應腔會檢測到煙霧濃度,傳感器會發出聲光警報,并向采集器輸出告警信號通過SS-668能夠準確地檢測到煙霧,為火災預防和早期發現提供幫助;風力傳感器采用EC9-1型高動態性能測風傳感器,EC9-1由風向傳感器、風速傳感器和傳感器支架組成,風速傳感器的軸上吊有磁性圓盤,用霍爾開關器件將軸的轉速轉換成電信號,其輸出信號頻率與風速的大小成正比,風向傳感器的軸帶動一個七位格雷碼盤,應用紅外發光二極管和光電三極管組成變換電路將風向變換成7位格雷碼。該傳感器具有動態性能好,線性精度高,靈敏度高,測量范圍寬,抗風強度大等特點。

信號調理電路主要針對煙霧傳感器和風力傳感器設計的,將傳感器輸出的模擬信號進行放大、濾波、緩沖或定標等處理,使其適合于AD的輸入,方便進行精確采集。

4 結論

論文提出了一種基于WSN的森林火災監測系統設計,采用煙霧傳感器、溫濕度傳感器、風力傳感器采集林區的環境參數,基于射頻SOC-STM32W108實現無線通信,并對采集數據進行處理與分析,當火險因素超標時,監控中心進行火災預報;當發現著火點時,監控中心進行火災報警和火情監測,并制定應急預案?;赪SN的森林火災監測系統可以根據實時采集到林區環境參數信息監測森林火災情況,從而及時地預防森林火災的發生或高效地實施火災救援工作,保護生態環境,保障人民的財產和生命安全。

參考文獻

李光輝,趙軍,王智.基于無線傳感器網絡的森林火災監測預警系統[J].傳感技術學報,2006,19(6):2760-2764.

任曉莉,基于zigbee的森林火災監測設計[J],電子設計工程,2012,22(20):114:116

森林防火監測方案范文3

摘要:無線傳感網部署在監測區域內的大量傳感器節點能夠協作地監測、感應其網絡覆蓋區域內的多種環境信息,事件驅動型無線傳感器網絡僅在定義的事件發生時才向監控基站返回報警信息;本文重點研究了如何在資源受限的條件下,以對網絡正常運行干擾少的方式,動態獲取無線鏈路的狀態,并對狀態結果進行分析,以便及時通知上層協議做出相應調整。

關鍵詞 :無線傳感網;事件驅動;鏈路質量;算法

引言

無線傳感器節點使用低功率的射頻信號進行通信,其鏈路質量易受環境、節點通信頻段、編碼方式、節點所使用收發器和天線等因素的影響,隨著時間的推移,節點通信半徑內的通信鏈路質量呈現不規則的變化,起伏較大。事件驅動型無線傳感器網絡具有階段性、突發性、數據量大、冗余度高的特點,為了及時獲得鏈路質量、發現不穩定鏈路,保證感知信息實時、準確地送達監控中心,必須對事件驅動型無線傳感網鏈路質量進行監測,對鏈路失效等不正常情況進行早期預警。由于受到成本、體積等因素的限制,無線傳感器節點的處理能力、通信帶寬以及電池容量等資源更為有限,為此,在降低鏈路監測開銷的前提下,針對事件驅動型無線傳感器網絡特點,對鏈路實施實時監控并得出一個較為準確的估計,對提高整個網絡通信的可靠性具有重要意義。

1、事件驅動型網絡鏈路質量監測面臨的問題

在資源受限的狀況下,鏈路質量的監測的準確性與節點的能量使用的高效性存在沖突。一方面,從統計意義上來說采樣數越多,其統計結果就越趨近真值,而過多的采樣會大量消耗節點的能量,這不利于延長節點的使用壽命;另一方面為了節能目的而降低采樣數又無法形成對鏈路質量的準確估計。因此找到鏈路監測算法的準確性與能量使用的高效性的平衡,對鏈路質量監控的研究至關重要。

事件驅動型無線傳感網有著其不同于其他無線傳感網的特點。在無事件發生時,要求質量估計算法對多個樣本空間或多個時間段內的樣本進行加權,屏蔽鏈路的短時或暫時的波動,估計出最大可能性的鏈路質量以供上層協議使用;在事件發生時,為保證事件消息實時可靠上傳,監控算法必須迅速檢測到鏈路的顯著變化,并立刻做出響應。因此,無事件發生時,側重估計算法的穩定性;在有事件發生時,側重估計算法的靈敏性。所以針對特定情況實施何種鏈路估計策略是個關鍵問題。

在事件驅動型網絡中進行鏈路質量監測面臨以下幾個問題:(1)樣本空間的確定:要獲得對某條鏈路通信質量的準確估計,需要收集足夠多的采樣結果,才能給出統計意義上的結論。樣本空間過大,易造成能量消耗過多,但鏈路估計準確。樣本空間過小,能耗小,但鏈路估計結果不準確。因而需要選擇一個合適的樣本空間,使得即能保證鏈路的質量估計的準確性,又不增加過多的能量消耗。

(2)不同時期鏈路質量估計要求不同:事件驅動型無線傳感器網絡存在事件發生和無事件發生兩種狀態。事件發生時,網絡流量較大且對鏈路丟包率的波動十分敏感,一旦鏈路質量估計不能實時作出響應,將導致報警信息的丟失;無事件發生時,網絡流量較小,且信息上傳的實時性要求不高,上層路由協議僅需要知道下一時刻鏈路丟包率最大可能值是多少,這要求鏈路質量估計能夠抵抗鏈路丟包率的短時波動,給出相對準確的估計值。所以在不同狀態下,應對鏈路質量實施不同的估計策略。

2、方案設計

本文構建了基于TinyOS系統平臺,在TinyOS系統平臺上用nesC語言對mica2節點進行編程,獲取鏈路質量相關數據,對已獲取的數據進行分析,提出了具體鏈路質量監控的算法,并在仿真環境下驗證算法有效性。對每個路由維護周期進行一定量的包測試獲取該周期內的鏈路質量;對連續的多個周期進行移動平均,得出統計意義上相對準確的鏈路質量估計;對所取得的估計結果進行量化處理以便于網絡傳輸;根據鏈路質量變化幅度決定是否需要通知上層協議。具體的方案如下:

(1) 利用網絡正常流量進行丟包率統計:事件驅動型傳感器網絡在事件發生時,報警消息密集且數據流量較大,可直接統計單位時間報警消息的收況作為周期性鏈路質量。但網絡大部分時間是無事件發生的,此時可進行周期性狀態匯報,匯報內容包括節點的剩余能量、鏈路質量、路由及拓撲關系等,內容較多,考慮到網絡在這個階段的低能耗性,往往匯報間隔較大。而周期性鏈路丟包率的準確獲取需要在一定的量的包收發過程,不可避免的需要消耗一定量的能量。如發送專門的探測包來對鏈路質量進行估算,能量開銷過大,故擬采用將周期性匯報消息進行切割,分成多個短消息來進行傳輸,以增加采樣數,這樣可以達到鏈路質量精度要求同時能量開銷增幅不是很大。

(2) 確定周期性采樣窗口內的發包數:發包數不足難以形成對鏈路較準確的估計,發包數過多會導致不必要的能耗增加。所以需要確定周期性采樣窗口內的發包數,該數應是一個經驗值,這個經驗值應能完成對鏈路的較準確的粗估計,且不會造成過大的能量消耗。經驗值獲取只能通過實驗獲得。實驗方法是使用固定位置的一對節點進行鏈路實驗。實驗重復1000次,每次過程持續時間相同,測試包定長且攜帶序列號,發送者以恒定速率發送,每次實驗結束,接收節點通過串口向終端返回未接收到數據包的序列號和丟包率。求取1000次測得的鏈路丟包率的算術平均值L,并認為該值是非常接近真實鏈路丟包率的。然后對已收到的數據進行分析,采用二分逼近法的求取能夠滿足85%以上的丟包率都落在L的±10%之內的最小經驗值,然后改變兩點間的距離重復實驗,看該經驗值是否具有通用性。

(3) 指數移動平均的鏈路估計算法:一個周期內統計出來的鏈路丟包率,僅是對鏈路質量的粗略估計,不能反映出真實的鏈路質量以及鏈路的變化趨勢,所以應在取得周期內鏈路質量的前提下,以指數加權平均算法得出對下一時刻鏈路丟包率的最優估計。指數移動平均法通過公式Li=α×Li-1+(1-α)×xi來獲得對鏈路丟包率的估計,移動過程意味著歷史數據對統計量的貢獻,是隨著時間推移呈指數形式遞減的,遞減速度由權重因子決定,其中Li-1為上一周期的估計值,xi代表第i個周期內的鏈路丟包率,α∈(0,1)為權重因子,代表過去量對于現在的估計的參考程度大還是小,α越接近1,過去量的參考程度越大,而L0通常設為歷史測量的平均值(即網絡構建初期計算出的第一個鏈路收包率)。而α直接決定了估計算法的穩定性和靈敏性。

(4) 不同階段鏈路質量估計的策略:由于事件驅動型傳感器網絡事件發生時,網絡流量較大且對鏈路丟包率的波動十分敏感,要求估計算法靈敏性高,應將α值減少;無事件發生時,要求估計算法能夠抵抗鏈路丟包率的短時波動,穩定性要好,應將α值增大。而α在不同時期具體數值則需要通過實驗獲取。

(5)事件驅動型無線傳感網的上層協議需要掌握區域內節點的鏈路質量才能準確地做出相應的調整,希望能找到穩定的低丟包率的鏈路同時又能在這些鏈路中做出優化選擇。鏈路丟包率大于15%的鏈路的穩定性是非常不好的,但丟包率位于0~15%之間的鏈路基本是穩定的?;谶@個結果,我擬將鏈路質量用0~3四個數字劃分為4個等級。0代表丟包率在15%以上的鏈路認為是不可用鏈路;1代表丟包率在10~15%的鏈路,鏈路質量良;2代表丟包率在5~10%的鏈路,鏈路質量好;3代表丟包率在0~5%的鏈路,鏈路質量較好。采用等級劃分的方法將鏈路質量量化,即滿足了上層協議對鏈路質量精度的需求,又降低了網絡消息的負荷(僅占用2比特的空間)。

(6)由于是采用接收者根據發送者發包接收情況的方式對鏈路丟包率進行統計,所以接收者需要將其統計出的丟包率反饋給發送者,而后由發送者再將該結果向上層協議反饋。但如果在經過一個周期后,鏈路質量并未發生太大的變化,但節點仍繼續交換彼此的鏈路質量信息則會造成不必要的負載開銷。為了解決這個問題,擬在周期性匯報的包頭加入1比特的標示位,節點在接收來自鄰居的消息時,首先檢索該位,0表示鏈路質量無變化,消息中不攜帶鏈路質量信息,節點維持鄰居原有的鏈路質量。1表示鏈路質量發生變化,節點從消息中取出新的鏈路質量并更新鄰居表中對應項的值。采用這種反饋機制提高的周期性匯報的效率,減少CPU運算次數。

使用少量的周期性測試包進行鏈路丟包率的粗估計,然后對不同周期內所取得的鏈路丟包率進行指數加權移動平均,得出相對準確的鏈路質量。針對事件驅動型網絡特點,在不同階段內,實施不同的鏈路質量估計策略。無事件發生時,側重估計算法的穩定性;有事件發生時,側重估計算法的靈敏性。對鏈路質量進行量化處理,降低網絡傳輸開銷,并根據量化結果確定鏈路質量的反饋機制。

3、結束語

本文提出了準確、具體的鏈路質量的預測方法:指數移動平均的鏈路估計算法和不同階段鏈路質量估計的策略,得出了一種能夠在不影響事件驅動型無線傳感網通信情況下對鏈路質量進行估計和監控的算法。應用于實際的無線傳感網項目中,如進一步完善森林防火無線傳感網,可提高無線傳感網的可靠性。

參考文獻:

[1] 梁俊斌,鄧雨榮,郭麗娟,等. 無線傳感器網絡中事件驅動數據收集研究進展[J]. 計算機應用研究,2012,10:3601-3605.

[2] 王紀章,彭玉禮,李萍萍. 基于事件驅動與數據融合的溫室WSN節能傳輸模型[J]. 農業機械學報,2013,12:258-261+257.

[3] 王航飛,禹梅,謝廣明,等. 基于事件驅動的環形編隊多智能體系統[J]. 系統科學與數學,2014,07:815-827.

[4] 汪泉弟,孔衛,李彬,等. 事件驅動型無線傳感器網絡生存期分析[J]. 重慶大學學報(自然科學版),2007,06:30-34.

亚洲精品一二三区-久久