2 系統設計方案

整個系統由若干無線傳感器節點、基站和用戶等組成，如圖2所示。

一個適用于火災監測的傳感器網絡除了傳感器節點外，還有基站和Intemet。最底層的傳感器節點向上層依次為傳輸層、基站、最終連接到Intemet。為獲得準確的數據，傳感器節點將感應到的數據傳送到一個網關節點。網關節點負責將傳感器節點傳來的數據經由一個傳輸網絡發送到基站上。傳輸網絡是負責協同各個傳感器網絡網關節點、綜合網關節點信息的局部網絡。基站是能夠和Intemet相連的一臺計算機，它將傳感數據通過Intemet發送到數據處理中心，同時它還具有一個本地數據庫副本以緩存最新的傳感數據。監測人員可以通過任意一臺連人Intemet的終端訪問數據中心，或者向基站發出命令?？紤]到林場可能在非常偏遠的地區，基站需要以無線的方式連人Intemet。對于偏遠地區來說，使用衛星是一種比較可靠的方法。可以將監控區域附近的衛星通信站作為傳感器網絡的基站。

無線傳感器網絡的傳感器節點個數通常很多，它們不僅體積小、成本低，另外還要求傳感器節點功耗非常低，以滿足用電池即可維持長時間的工作狀態。因此這些特點決定了對傳感器節點的設計需要在盡可能簡單的情況下滿足應用需求。

無線傳感器節點是由硬件層和軟件層共同配合完成任務。

2.1 硬件層

一般都包括以下四個單元：供電單元、數據采集單元（包括傳感器和A／D模數轉換器件）、數據處理單元（包括存儲器和微控制器）、無線通信單元。微控制器作為傳感器節點的“心臟”，在上面運行著嵌入式系統軟件，從而對另外三個單元的工作進行控制。在硬件的選取上，盡量采用低功耗器件，還可以考慮在無數據采集和無數據通信的時候命令微控制器進入“睡眠”狀態并可切斷無線通信單元的部分電源，從而降低功耗。

軟件層用來控制硬件層，是整個傳感器的“大腦”，除了最基本的數據采集和發送之外，根據應用的場合，還需要實現關于網絡拓撲、自組織、路由選擇、能耗節約、錯誤處理、可靠性保證等一系列的算法與設計。對于一些簡單的應用可以使用單一循環邏輯的軟件來完成。而一些復雜性較高的應用場景就有必要使用針對無線傳感器網絡特點的嵌入式操作系統嘲。這類操作系統，除了要滿足對于資源有限、可移植性、實時性等方面的需求外，重點還要考慮節能性的需求，另外使用事件驅動的方式也可以適應無線傳感器網絡以數據流為中心的特點。

2.2 軟件層

包括三個層次：硬件抽象層、系統服務層和應用層。硬件抽象層實現對硬件平臺（電源管理、數據采集、數據處理和無線通信單元）的抽象，為上層屏蔽底層硬件細節，簡化系統平臺移植。系統服務層包括通信服務、傳感服務、能耗管理服務、實時內核四部分，在這個層次中除了實現操作系統如任務調度、信號量等內核服務外，還將完成各種路由、安全算法的實現，并支持各類通信傳輸協議。應用層是由用戶根據具體應用的需要定義，利用系統服務層提供的接口，能方便的設計出上層軟件。

3 結語

森林火災監測是一個跨學科的課題。傳感器網絡為實現更加準確、數據量更大、對環境影響小的林火監測提供了一個全新的手段。無線傳感器硬件平臺的設計對于整個無線傳感器網絡的開發與應用至關重要，作為整個系統的底層支持，其必然向微型化、高度集成化、網絡化、節能化、智能化的方向發展，近幾年，隨著計算機成本下降和微處理器體積縮小，開發和構造無線傳感器將有更廣闊的應用前景。尤其在環境監測方面的應用得到大家的重視，各國都在進行這方面的探索，力求研究出更加符合無線傳感器網絡的環境監測系統。

但是，我們還應該清楚的認識到，無線傳感器網絡才剛剛開始發展，它的技術、應用都還遠遠談不上成熟，我們期待切實可行的無線傳感器網絡系統早日應用在林火監測方面。