设计实例：森林火灾实时监测与预警系统

。 监测节点由传感器模块、无线通讯模块和电源模块四部分组成。其中传感器模块主要包含温度传感器和烟雾浓度传感器，温度传感器由大赛所用开发平台EVK1105提供，而烟雾浓度传感器由自己配备，负责采集监测点的烟雾浓度、温度参数。无线通讯模块负责与传输节点的GPRS模块进行无线通讯,将传感器所采集的数据信息利用Zigbee协议传送给传输节点的GPRS模块。电源部分主要给传感器模块、无线通讯模块供电 ,负责节点的驱动,是决定网络生存期的关键因素。

监测节点的硬件组成包括一个AVR32 AT32UC3A单片机，EVK1105中的温度传感器部分，自备的烟雾浓度传感器，无线编码和发送器(Zigbee模块)等。其硬件结构图如下所示：

监测节点硬件结构图

（2）总控系统硬件系统

总控系统主要负责对通过无线通讯接收的数据信号进行处理并做相应的反应（声光报警、LCD显示、通过GSM发送手机信号等）。主要由处理模块、无线通讯模块、GSM模块、显示模块、报警模块和电源模块六部分组成。处理器模块负责控制监测节点的操作,存储和处理监测节点发送来的二进制数据信息（经A/D转换器转换的信息）,无线通讯模块负责与监测节点进行通讯,接收数据。报警模块负责接收到不安全信息后亮红灯并鸣笛报警，而接收到安全信息时亮绿灯。LCD显示模块主要负责显示烟雾浓度及温度等数据信息。GSM模块主要负责收到不安全信息后向相关人员发送手机信号提示救援。电源部分主要给处理模块、无线通讯模块、GSM模块、显示模块、报警模块和电源模块供电 ,负责系统的驱动。

总控系统的硬件组成包括一个AVR32 AT32UC3A单片机，EVK1105中的LCD显示部分，无线解码和接收器(接收GPRS模块的无线信号)，无线编码和发送器（GSM模块），蜂鸣器，LED红色、绿色各一个，A/D转换器等。其硬件结构图如下所示：

总控系统硬件结构图

3.2 硬件平台选用及资源配置

1、传感器节点：核心芯片采用ATMEL公司AVR32 AT32UC3A单片机作为主控制芯片。工作电压1.65V~3.6V，功耗低。传感器采用EVK1105配套的温度传感器和自配烟雾传感器。

2、网关设计：网关的硬件部分主要由中央处理单元、存储单元、射频收发模块和GSM通信模块组成。网关的中央处理单元主要用来处理从传感器节点采集到的数据以及完成一些控制功能。中央处理单元的主要器件是ATMEL公司AVR32 AT32UC3A单片机。网关配有与传感器节点相同的RF收发模块，用于接收它们发送的数据。为确保信息传送到检测网络，网关配有GSM通信单元，可以相关人员通过GSM手机终端来观察分析数据。

3.3系统软件架构

软件系统大体可分为两大部分，一部分为监测节点模块，另一部分为总控系统模块。在节点模块中，上电复位后，首先要初始化传感器，然后传感器采集温度、烟雾等环境信息，并通过无线发送器将信息发送给传输节点。在总控模块中，上电复位后，进行初始化接收无线网络传过来的节点数据，进行处理，判断是否为安全信息，如果是安全信息亮绿灯，如果为非安全信息则发出警报声同时亮红灯，利用GMS模块向相关人员发送手机信号，以使其采取相应措施。

其中，监测节点模块的软件架构图如下所示：

监测节点软件架构图

总控系统的软件构架如下所示：

总控节点软件架构图

3.4 系统软件流程

整个系统共分为两个大的模块：监测点系统模块和总控系统模块。其各自的流程图如下所示：

（1）监测节点软件流程：

流程图如下所示：

监测节点流程图

监测节点软件部分简介：开始程序，接通电源后先上电复位，然后对使用的温度以及烟雾传感器进行初始化，利用传感器采集温度以及烟雾信息，然后将采集的信息通过每个节点的Zigbee模块传送至传输节点，然后传输节点会将接收到的信息通过GPRS无线网络传送至总控系统。为了不对下次采样数据产生影响，Zigbee将采样数据传送至传输节点后，要对传感器进行初始化，进行下一次的采集信息。

（2）总控系统软件流程：

流程图如下所示：

总控系统流程图

总控系统软件部分简介：开始程序，接通电源后先上电复位，对单片机进行初始化。然后通过无线网络接收GPRS模块传送来的采样信息，总控系统通过数据处理模块对接收到的采样数据进行处理，接着对处理后的数据进行分析判断。如果是安全信息，总控系统会通过声光报警系统只亮绿光不发出警报声；如果是不安全的信息，声光系统就会亮红灯同时产生警报声，同时总控系统会控制GSM模块，通过GSM模块向相应的护林人员发送消息通知其某节点存在的潜在的危险。再接着，通过LCD模块对处理后数据进行