設計實例：森林火災實時監測與預警系統

三、方案設計

3.1 系統功能實現原理

（1）監測節點硬件系統

監測節點是組成無線傳感監測網絡的基本單位,是構成無線傳感監測網絡的基礎平臺。 監測節點由傳感器模塊、無線通訊模塊和電源模塊四部分組成。其中傳感器模塊主要包含溫度傳感器和煙霧濃度傳感器，溫度傳感器由大賽所用開發平臺EVK1105提供，而煙霧濃度傳感器由自己配備，負責采集監測點的煙霧濃度、溫度參數。無線通訊模塊負責與傳輸節點的GPRS模塊進行無線通訊,將傳感器所采集的數據信息利用Zigbee協議傳送給傳輸節點的GPRS模塊。電源部分主要給傳感器模塊、無線通訊模塊供電 ,負責節點的驅動,是決定網絡生存期的關鍵因素。

監測節點的硬件組成包括一個AVR32 AT32UC3A單片機，EVK1105中的溫度傳感器部分，自備的煙霧濃度傳感器，無線編碼和發送器(Zigbee模塊)等。其硬件結構圖如下所示：

監測節點硬件結構圖

（2）總控系統硬件系統

總控系統主要負責對通過無線通訊接收的數據信號進行處理并做相應的反應（聲光報警、LCD顯示、通過GSM發送手機信號等）。主要由處理模塊、無線通訊模塊、GSM模塊、顯示模塊、報警模塊和電源模塊六部分組成。處理器模塊負責控制監測節點的操作,存儲和處理監測節點發送來的二進制數據信息（經A/D轉換器轉換的信息）,無線通訊模塊負責與監測節點進行通訊,接收數據。報警模塊負責接收到不安全信息后亮紅燈并鳴笛報警，而接收到安全信息時亮綠燈。LCD顯示模塊主要負責顯示煙霧濃度及溫度等數據信息。GSM模塊主要負責收到不安全信息后向相關人員發送手機信號提示救援。電源部分主要給處理模塊、無線通訊模塊、GSM模塊、顯示模塊、報警模塊和電源模塊供電 ,負責系統的驅動。

總控系統的硬件組成包括一個AVR32 AT32UC3A單片機，EVK1105中的LCD顯示部分，無線解碼和接收器(接收GPRS模塊的無線信號)，無線編碼和發送器（GSM模塊），蜂鳴器，LED紅色、綠色各一個，A/D轉換器等。其硬件結構圖如下所示：

總控系統硬件結構圖

3.2 硬件平臺選用及資源配置

1、傳感器節點：核心芯片采用ATMEL公司AVR32 AT32UC3A單片機作為主控制芯片。工作電壓1.65V~3.6V，功耗低。傳感器采用EVK1105配套的溫度傳感器和自配煙霧傳感器。

2、網關設計：網關的硬件部分主要由中央處理單元、存儲單元、射頻收發模塊和GSM通信模塊組成。網關的中央處理單元主要用來處理從傳感器節點采集到的數據以及完成一些控制功能。中央處理單元的主要器件是ATMEL公司AVR32 AT32UC3A單片機。網關配有與傳感器節點相同的RF收發模塊，用于接收它們發送的數據。為確保信息傳送到檢測網絡，網關配有GSM通信單元，可以相關人員通過GSM手機終端來觀察分析數據。