基于WebGIS与WSN的林区火险监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于WebGIS与WSN的林区火险监测系统，包括ZigBee无线传感网络终端节点，ZigBee无线传感网络终端节点包括ZigBee监测节点和Sink网关节点，Sink网关节点通过RS-232标准串口连接有GPRS通信模块，GPRS通信模块通过无线信道连接到GPRS网络，GPRS网络通过无线信道连接到数据监控中心。将万维网地理信息系统WebGIS与无线传感器网络WSN有机的结合在一起，在林区范围内布置大量的传感器节点，将采集到的实时数据传送给数据监控中心，并以电子地图的形式展示给用户，以实现对重点林区的全天候不间断的实时监测。
【专利说明】基于WebGIS与WSN的林区火险监测系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于无线传感器网络技术与网络地理信息系统【技术领域】，具体涉及基 于WebGIS与WSN的林区火险监测系统。
【背景技术】
[0002] 森林火灾是突发性强、危害较大的灾害，常给森林资源造成巨大的损失。随着地理 信息系统技术的发展，其在森林防火中的应用已崭露头角。GIS采用了面向对象服务的设计 思想，实现了面向空间实体及关系的组织、高效海量空间数据的存储与索引、三维实体建模 和分析。
[0003] 万维网地理信息系统（WebGIS)是Web技术和GIS技术相结合的产物，是基于"客 户机/服务器"体系结构的分布式GIS。它使GIS的空间数据集成、空间数据查询、空间数 据分析和空间数据发布等功能能够在互联网上进行，从互联网上的任意一个节点可以浏览 WebGIS站点中的空间数据，制作专题图以及进行各种空间检索和分析。
[0004] 近年来随着传感器、计算机、无线通信及微机电等技术的发展和相互融合，产生了 无线传感器网络（WSN)。WSN是由部署在监测区域内的大量廉价微型传感器节点组成，通过 无线通信方式形成一种多跳自组织网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖 区域中感知对象的信息（如光强、温度、湿度、噪音、震动和有害气体浓度等物理现象），并 以无线的方式发送或转发出去。 实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的是提供一种基于WebGIS与WSN的林区火险监测系统，以解决现 有技术无法对林区进行全天候不间断的实时监测的问题。
[0006] 本实用新型所采用的技术方案是，基于WebGIS与WSN的林区火险监测系统，包括 ZigBee无线传感网络终端节点，ZigBee无线传感网络终端节点包括ZigBee监测节点和 Sink网关节点，Sink网关节点通过RS-232标准串口连接有GPRS通信模块，GPRS通信模块 通过无线信道连接到GPRS网络，GPRS网络通过无线信道连接到数据监控中心。
[0007] 本实用新型的特点还在于，
[0008] Zigbee监测节点包括数据采集单元、数据处理和控制单元、无线通信单元和供电 单元。
[0009] Sink网关节点为高性能嵌入式ARM平台270-S。
[0010] 本实用新型的有益效果是，将万维网地理信息系统WebGIS与无线传感器网络WSN 有机的结合在一起，在林区范围内布置大量的传感器节点，将采集到的实时数据传送给数 据监控中心，并以电子地图的形式展示给用户，实现了对重点林区的全天候不间断的实时 监测。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1是本实用新型基于WebGIS与WSN的林区火险监测系统的结构示意图。
[0012] 图中，l.ZigBee监测节点，2. Sink网关节点，3. GPRS通信模块，4. GPRS网络，5.数 据监控中心。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。
[0014] 本实用新型提供了一种基于WebGIS与WSN的林区火险监测系统，参见结构图1，包 括ZigBee无线传感网络终端节点，ZigBee无线传感网络终端节点包括ZigBee监测节点1 和Sink网关节点2, Sink网关节点2通过RS-232标准串口连接有GPRS通信模块3, GPRS 通信模块3通过无线信道连接到GPRS网络4, GPRS网络4通过无线信道连接到数据监控中 心5。
[0015] 其中，Zigbee监测节点1包括数据采集单元、数据处理和控制单元、无线通信单元 和供电单元；Sink网关节点2为高性能嵌入式ARM平台270-S。
[0016] 无线传感器网络由ZigBee监测节点l、Sink网关节点2、GPRS通信模块3、GPRS网 络4以及数据监控中心5五个部分构成。
[0017] Zigbee技术是随着工业自动化对于无线通信和数据传输的需求而产生的，经过 人们长期努力，Zigbee协议在2004年正式问世。它是一个由可多至65000个无线数传模 块组成的一个无线数传网络平台。Zigbee网络主要是为自动化控制数据传输而建立，每个 Zigbee监测节点1不仅本身可以与监控对象相关联，它还可以自动中转别的网络节点传过 来的数据信息；每个Zigbee监测节点1可以支持多至31个传感器和受控设备，每一个传感 器和受控设备可以有8种不同的接口方式，可以同时采集和传输数字量及模拟量。
[0018] Zigbee监测节点1负责采集、处理、压缩数据、中转其它节点的数据包并将数据包 发送出去。Zigbee监测节点1由数据采集单元(传感器、A/D转换器)、数据处理和控制单元 (微处理器、存储器)、无线通信单元(无线收发器）和供电单元（电池）等组成。Zigbee监测 节点1具有网络节点密度高、数量大的特点；节点的计算和存储能力有限；节点通常采用电 池供电，能量有限；节点间的通信单跳距离通常只有几十到几百米；各节点位置随机分布， 具有自组织特性等特点。
[0019] Sink网关节点2,起着汇聚前端ZigBee网络所传数据、协议转换、远程数据传输的 重要作用，同时也可作为独立的智能设备，在野外进行数据采集与数据上传。Sink网关节点 2,它以高性能嵌入式ARM(PXA270520MHx)芯片为核心，内置WinCE/Linux系统，高效、功能 强大，同时带有可视化图形界面，丰富的接口资源便于连接GPRS和CDMA等远距离无线数传 设备。本实用新型选用了亿道公司开发的高性能嵌入式硬件平台270-S作为林区火险监测 系统中的Sink网关节点。
[0020] GPRS通信模块3是基于GSM移动网络的数据传输设备，其具有低成本、高效率的特 点。监测区域的Sink网关节点2将所有监测信息，通过RS-232标准串口以数据包的形式 发送给GPRS通信模块3 (前端），GPRS模块通信3 (前端）将数据经UDP/IP、PPP协议封装 后发送至GPRS网络4,通过GPRS网络4将数据传输到数据监控中心5的GPRS通信模块(后 端)，然后通过RS-232标准串口连接至数据监控中心5的上位机，最后通过上位机软件对接 收到的数据包进行解包，同时将ZigBee监测节点1的所有监测信息如：
[0021] 包头信息、节点类型、跳数、数据包字节数、传感器数据等分类存储在数据库中。
[0022] 数据监控中心5的服务器是通过Microsoft SQL Server2005与ArcGIS Server 搭建的，在对数据进行存储的同时，还可以对用户提供基于以太网的访问，达到林区火险监 测系统的应用要求。
[0023] 本实用新型基于WebGIS与WSN的林区火险监测系统的工作过程，参见图l，Zigbee 监测节点1采集的数据通过Sink网关节点2汇聚处理后，再通过RS-232接入GPRS通信模 块3,经过UDP/IP、PPP协议封装后发送至GPRS网络4,通过GPRS网络4将数据传输到数据 监控中心5,由数据监控中心5的计算机接收和处理数据，并进行信息发布。
[0024] 本实用新型的基于WebGIS与WSN的林区火险监测系统，通过将万维网地理信息系 统WebGIS与无线传感器网络WSN有机的结合在一起，在林区范围内布置大量的传感器节 点，将采集到的实时数据传送给数据监控中心5,并以电子地图的形式展示给用户，实现了 对重点林区的全天候不间断的实时监测，能够有效的为职能部门提供决策支持和信息发布 服务，具有较好的应用前景。
【权利要求】
1. 基于WebGIS与WSN的林区火险监测系统，其特征在于，包括ZigBee无线传感网络 终端节点，所述的ZigBee无线传感网络终端节点包括ZigBee监测节点（1)和Sink网关节 点（2)，所述的Sink网关节点（2)通过RS-232标准串口连接有GPRS通信模块（3)，所述的 GPRS通信模块（3 )通过无线信道连接到GPRS网络（4)，所述的GPRS网络（4)通过无线信道 连接到数据监控中心（5)。
2. 如权利要求1所述的基于WebGIS与WSN的林区火险监测系统，其特征在于，所述的 Zigbee监测节点（1)包括数据采集单元、数据处理和控制单元、无线通信单元和供电单元。
3. 如权利要求1所述的基于WebGIS与WSN的林区火险监测系统，其特征在于，所述的 Sink网关节点（2)为高性能嵌入式ARM平台270-S。
【文档编号】G08B17/10GK203896381SQ201420132401
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年3月21日 优先权日:2014年3月21日
【发明者】吴楠 申请人:陕西学前师范学院