基于WebGIS與WSN的林區(qū)火險監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于WebGIS與WSN的林區(qū)火險監(jiān)測系統(tǒng)，包括ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點，ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點包括ZigBee監(jiān)測節(jié)點和Sink網(wǎng)關(guān)節(jié)點，Sink網(wǎng)關(guān)節(jié)點通過RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口連接有GPRS通信模塊，GPRS通信模塊通過無線信道連接到GPRS網(wǎng)絡(luò)，GPRS網(wǎng)絡(luò)通過無線信道連接到數(shù)據(jù)監(jiān)控中心。將萬維網(wǎng)地理信息系統(tǒng)WebGIS與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN有機的結(jié)合在一起，在林區(qū)范圍內(nèi)布置大量的傳感器節(jié)點，將采集到的實時數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)監(jiān)控中心，并以電子地圖的形式展示給用戶，以實現(xiàn)對重點林區(qū)的全天候不間斷的實時監(jiān)測。
【專利說明】基于WebGIS與WSN的林區(qū)火險監(jiān)測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及基 于WebGIS與WSN的林區(qū)火險監(jiān)測系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 森林火災(zāi)是突發(fā)性強、危害較大的災(zāi)害，常給森林資源造成巨大的損失。隨著地理 信息系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，其在森林防火中的應(yīng)用已嶄露頭角。GIS采用了面向?qū)ο蠓?wù)的設(shè)計 思想，實現(xiàn)了面向空間實體及關(guān)系的組織、高效海量空間數(shù)據(jù)的存儲與索引、三維實體建模 和分析。
[0003] 萬維網(wǎng)地理信息系統(tǒng)（WebGIS)是Web技術(shù)和GIS技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是基于"客 戶機/服務(wù)器"體系結(jié)構(gòu)的分布式GIS。它使GIS的空間數(shù)據(jù)集成、空間數(shù)據(jù)查詢、空間數(shù) 據(jù)分析和空間數(shù)據(jù)發(fā)布等功能能夠在互聯(lián)網(wǎng)上進行，從互聯(lián)網(wǎng)上的任意一個節(jié)點可以瀏覽 WebGIS站點中的空間數(shù)據(jù)，制作專題圖以及進行各種空間檢索和分析。
[0004] 近年來隨著傳感器、計算機、無線通信及微機電等技術(shù)的發(fā)展和相互融合，產(chǎn)生了 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN)。WSN是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的大量廉價微型傳感器節(jié)點組成，通過 無線通信方式形成一種多跳自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋 區(qū)域中感知對象的信息（如光強、溫度、濕度、噪音、震動和有害氣體濃度等物理現(xiàn)象），并 以無線的方式發(fā)送或轉(zhuǎn)發(fā)出去。 實用新型內(nèi)容
[0005] 本實用新型的目的是提供一種基于WebGIS與WSN的林區(qū)火險監(jiān)測系統(tǒng)，以解決現(xiàn) 有技術(shù)無法對林區(qū)進行全天候不間斷的實時監(jiān)測的問題。
[0006] 本實用新型所采用的技術(shù)方案是，基于WebGIS與WSN的林區(qū)火險監(jiān)測系統(tǒng)，包括 ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點，ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點包括ZigBee監(jiān)測節(jié)點和 Sink網(wǎng)關(guān)節(jié)點，Sink網(wǎng)關(guān)節(jié)點通過RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口連接有GPRS通信模塊，GPRS通信模塊 通過無線信道連接到GPRS網(wǎng)絡(luò)，GPRS網(wǎng)絡(luò)通過無線信道連接到數(shù)據(jù)監(jiān)控中心。
[0007] 本實用新型的特點還在于，
[0008] Zigbee監(jiān)測節(jié)點包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理和控制單元、無線通信單元和供電 單元。
[0009] Sink網(wǎng)關(guān)節(jié)點為高性能嵌入式ARM平臺270-S。
[0010] 本實用新型的有益效果是，將萬維網(wǎng)地理信息系統(tǒng)WebGIS與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN 有機的結(jié)合在一起，在林區(qū)范圍內(nèi)布置大量的傳感器節(jié)點，將采集到的實時數(shù)據(jù)傳送給數(shù) 據(jù)監(jiān)控中心，并以電子地圖的形式展示給用戶，實現(xiàn)了對重點林區(qū)的全天候不間斷的實時 監(jiān)測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1是本實用新型基于WebGIS與WSN的林區(qū)火險監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012] 圖中，l.ZigBee監(jiān)測節(jié)點，2. Sink網(wǎng)關(guān)節(jié)點，3. GPRS通信模塊，4. GPRS網(wǎng)絡(luò)，5.數(shù) 據(jù)監(jiān)控中心。

【具體實施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行詳細(xì)說明。
[0014] 本實用新型提供了一種基于WebGIS與WSN的林區(qū)火險監(jiān)測系統(tǒng)，參見結(jié)構(gòu)圖1，包 括ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點，ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點包括ZigBee監(jiān)測節(jié)點1 和Sink網(wǎng)關(guān)節(jié)點2, Sink網(wǎng)關(guān)節(jié)點2通過RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口連接有GPRS通信模塊3, GPRS 通信模塊3通過無線信道連接到GPRS網(wǎng)絡(luò)4, GPRS網(wǎng)絡(luò)4通過無線信道連接到數(shù)據(jù)監(jiān)控中 心5。
[0015] 其中，Zigbee監(jiān)測節(jié)點1包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理和控制單元、無線通信單元 和供電單元；Sink網(wǎng)關(guān)節(jié)點2為高性能嵌入式ARM平臺270-S。
[0016] 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由ZigBee監(jiān)測節(jié)點l、Sink網(wǎng)關(guān)節(jié)點2、GPRS通信模塊3、GPRS網(wǎng) 絡(luò)4以及數(shù)據(jù)監(jiān)控中心5五個部分構(gòu)成。
[0017] Zigbee技術(shù)是隨著工業(yè)自動化對于無線通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蠖a(chǎn)生的，經(jīng)過 人們長期努力，Zigbee協(xié)議在2004年正式問世。它是一個由可多至65000個無線數(shù)傳模 塊組成的一個無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺。Zigbee網(wǎng)絡(luò)主要是為自動化控制數(shù)據(jù)傳輸而建立，每個 Zigbee監(jiān)測節(jié)點1不僅本身可以與監(jiān)控對象相關(guān)聯(lián)，它還可以自動中轉(zhuǎn)別的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點傳過 來的數(shù)據(jù)信息；每個Zigbee監(jiān)測節(jié)點1可以支持多至31個傳感器和受控設(shè)備，每一個傳感 器和受控設(shè)備可以有8種不同的接口方式，可以同時采集和傳輸數(shù)字量及模擬量。
[0018] Zigbee監(jiān)測節(jié)點1負(fù)責(zé)采集、處理、壓縮數(shù)據(jù)、中轉(zhuǎn)其它節(jié)點的數(shù)據(jù)包并將數(shù)據(jù)包 發(fā)送出去。Zigbee監(jiān)測節(jié)點1由數(shù)據(jù)采集單元(傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器)、數(shù)據(jù)處理和控制單元 (微處理器、存儲器)、無線通信單元(無線收發(fā)器）和供電單元（電池）等組成。Zigbee監(jiān)測 節(jié)點1具有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點密度高、數(shù)量大的特點；節(jié)點的計算和存儲能力有限；節(jié)點通常采用電 池供電，能量有限；節(jié)點間的通信單跳距離通常只有幾十到幾百米；各節(jié)點位置隨機分布， 具有自組織特性等特點。
[0019] Sink網(wǎng)關(guān)節(jié)點2,起著匯聚前端ZigBee網(wǎng)絡(luò)所傳數(shù)據(jù)、協(xié)議轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)?重要作用，同時也可作為獨立的智能設(shè)備，在野外進行數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)上傳。Sink網(wǎng)關(guān)節(jié)點 2,它以高性能嵌入式ARM(PXA270520MHx)芯片為核心，內(nèi)置WinCE/Linux系統(tǒng)，高效、功能 強大，同時帶有可視化圖形界面，豐富的接口資源便于連接GPRS和CDMA等遠(yuǎn)距離無線數(shù)傳 設(shè)備。本實用新型選用了億道公司開發(fā)的高性能嵌入式硬件平臺270-S作為林區(qū)火險監(jiān)測 系統(tǒng)中的Sink網(wǎng)關(guān)節(jié)點。
[0020] GPRS通信模塊3是基于GSM移動網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，其具有低成本、高效率的特 點。監(jiān)測區(qū)域的Sink網(wǎng)關(guān)節(jié)點2將所有監(jiān)測信息，通過RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口以數(shù)據(jù)包的形式 發(fā)送給GPRS通信模塊3 (前端），GPRS模塊通信3 (前端）將數(shù)據(jù)經(jīng)UDP/IP、PPP協(xié)議封裝 后發(fā)送至GPRS網(wǎng)絡(luò)4,通過GPRS網(wǎng)絡(luò)4將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)監(jiān)控中心5的GPRS通信模塊(后 端)，然后通過RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口連接至數(shù)據(jù)監(jiān)控中心5的上位機，最后通過上位機軟件對接 收到的數(shù)據(jù)包進行解包，同時將ZigBee監(jiān)測節(jié)點1的所有監(jiān)測信息如：
[0021] 包頭信息、節(jié)點類型、跳數(shù)、數(shù)據(jù)包字節(jié)數(shù)、傳感器數(shù)據(jù)等分類存儲在數(shù)據(jù)庫中。
[0022] 數(shù)據(jù)監(jiān)控中心5的服務(wù)器是通過Microsoft SQL Server2005與ArcGIS Server 搭建的，在對數(shù)據(jù)進行存儲的同時，還可以對用戶提供基于以太網(wǎng)的訪問，達(dá)到林區(qū)火險監(jiān) 測系統(tǒng)的應(yīng)用要求。
[0023] 本實用新型基于WebGIS與WSN的林區(qū)火險監(jiān)測系統(tǒng)的工作過程，參見圖l，Zigbee 監(jiān)測節(jié)點1采集的數(shù)據(jù)通過Sink網(wǎng)關(guān)節(jié)點2匯聚處理后，再通過RS-232接入GPRS通信模 塊3,經(jīng)過UDP/IP、PPP協(xié)議封裝后發(fā)送至GPRS網(wǎng)絡(luò)4,通過GPRS網(wǎng)絡(luò)4將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù) 監(jiān)控中心5,由數(shù)據(jù)監(jiān)控中心5的計算機接收和處理數(shù)據(jù)，并進行信息發(fā)布。
[0024] 本實用新型的基于WebGIS與WSN的林區(qū)火險監(jiān)測系統(tǒng)，通過將萬維網(wǎng)地理信息系 統(tǒng)WebGIS與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN有機的結(jié)合在一起，在林區(qū)范圍內(nèi)布置大量的傳感器節(jié) 點，將采集到的實時數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)監(jiān)控中心5,并以電子地圖的形式展示給用戶，實現(xiàn)了 對重點林區(qū)的全天候不間斷的實時監(jiān)測，能夠有效的為職能部門提供決策支持和信息發(fā)布 服務(wù)，具有較好的應(yīng)用前景。
【權(quán)利要求】
1. 基于WebGIS與WSN的林區(qū)火險監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò) 終端節(jié)點，所述的ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點包括ZigBee監(jiān)測節(jié)點（1)和Sink網(wǎng)關(guān)節(jié) 點（2)，所述的Sink網(wǎng)關(guān)節(jié)點（2)通過RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口連接有GPRS通信模塊（3)，所述的 GPRS通信模塊（3 )通過無線信道連接到GPRS網(wǎng)絡(luò)（4)，所述的GPRS網(wǎng)絡(luò)（4)通過無線信道 連接到數(shù)據(jù)監(jiān)控中心（5)。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于WebGIS與WSN的林區(qū)火險監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的 Zigbee監(jiān)測節(jié)點（1)包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理和控制單元、無線通信單元和供電單元。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于WebGIS與WSN的林區(qū)火險監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的 Sink網(wǎng)關(guān)節(jié)點（2)為高性能嵌入式ARM平臺270-S。
【文檔編號】G08B17/10GK203896381SQ201420132401
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】吳楠 申請人:陜西學(xué)前師范學(xué)院