[发明专利]一种有效的森林火灾监测系统

权利要求书

1.一种有效的森林火灾监测系统，其特征是，包括环境监测模块、数据传输模块和监测中心，所述环境监测模块通过传感器节点采集林区的环境数据，并将所述环境数据传输至数据传输模块，所述数据传输模块用于将接收到的林区环境数据发送至监测中心，所述监测中心包括数据存储单元、数据分析单元和监测界面，所述数据存储单元用于存储接收到的林区环境数据，所述数据分析单元用于对所述林区环境数据进行处理和分析，从而判断林区的环境状态，所述监测界面用于显示处理后的林区环境数据。

2.根据权利要求1所述的一种有效的森林火灾监测系统，其特征是，还包括报警模块，所述报警模块用于当判断林区的环境状态处于危险时即进行报警。

3.根据权利要求1所述的一种有效的森林火灾监测系统，其特征是，所述环境监测模块采集得到的林区环境数据包括林区的温度、湿度、光强和烟雾浓度。

4.根据权利要求1所述的一种有效的森林火灾监测系统，其特征是，所述数据传输模块通过GPRS通信方式与监测中心进行数据的传输。

5.根据权利要求3所述的一种有效的森林火灾监测系统，其特征是，所述环境监测模块包括节点定位单元、数据采集单元和数据处理单元，所述节点定位单元用于对传感器网络中的传感器节点进行定位，所述数据采集单元利用传感器节点采集林区的环境数据，所述数据处理单元用于对采集得到的环境数据进行处理并传输至数据传输模块。

6.根据权利要求5所述的一种有效的森林火灾监测系统，其特征是，所述节点定位单元用于对传感器网络中的传感器节点进行定位，其采用一种改进的DV-Hop定位算法，具体包括：

(1)采用改进算法对信标节点的跳段距离进行计算，定义未知节点为w，则未知节点w的跳段距离的计算公式为：

l a = Σ b ≠ a ( x a - x b ) 2 + ( y a - y b ) 2 Σ b ≠ a t a b ]]>

d w i = l w i ‾ × t w i ]]>

式中，为未知节点w与信标节点i之间的平均每跳距离，hem为信标节点e与信标节点m之间的实际距离，tem为信标节点e与信标节点m之间的最小跳数，la为整个网络的平均每跳距离，(xa，ya)为信标节点a的位置坐标，(xb，yb)为信标节点b的位置坐标，tab为信标节点a和信标节点b之间的最小跳数，twi为未知节点w与信标节点i之间的最小跳数；

(2)采用改进的基于差分进化算法对节点进行定位，设无线网络中信标节点数为M，未知节点数为N，则算法的具体步骤为：

S1：初始化种群，确定种群规模NP和最大迭代次数tmax；

S2：变异操作，随机选取种群个体，并在其邻居个体中选择一个个体，并根据下式生成变异矢量具体为：

V i t = X i t + F × ( X r 1 t - X r 2 t ) ]]>

式中，为第t代以个体为目标矢量的变异矢量，F为缩放因子，为第t代序号为r1的个体，为第t代序号为r2的个体；

S3:交叉操作，将变异矢量与目标个体进行基因片段的交换，产生试验个体；

S4:选择操作，对算法中的适应度函数进行改进，改进后的适应度函数Fw(t)为：

f w ( t ) = Σ i = 1 M | ( x w t - x i ) 2 + ( y w t - y i ) 2 - d w i | ]]>

F w ( t ) = Σ i = 1 S d w i × f w ( t ) S × h w i ]]>

式中，为第t代种群对应的未知节点w的位置坐标，(xi,yi)为第i个信标节点的坐标，dwi为与该种群个体对应的未知节点w与信标节点i之间的跳段距离；S为到未知节点w跳段距离较近的信标节点数，hwi为未知节点w到信标节点i之间的最小跳数；

S5:判断是否达到最大迭代次数，如果达到最大迭代次数则终止条件，输出求解的结果，否则继续执行。