基于无线传感器网络火灾监测与营救方法的研究

摘要

本文描述的是一个利用安装了传感器节点的具有自动搜索路径和营救功能的机器人，通过无线传感器网络在某监测区域内完成营救工作的仿真实验。将无线传感器网络的思想应用到空间探索和灾难营救是当今世界比较关注的研究方向。人类面对很多救援工作都是无能为力，或者即使可以尝试但危险系数很大。应用机器人到人类不方便到达的区域或者危险区域完成救援工作，不仅降低了救援人员的危险系数而且提高了工作效率。在文章中是通过利用此系统来完成救火任务的实例来介绍系统的功能和具体实现的算法。机器人在网络中是最主要的部分，当发现火源的时候或者有什么危险事件发生时，可以搜索出一条最优路径去执行营救任务。对于路径的选择主要是从能量的角度来考虑的，由于能量是无线传感器网络的关键，为了节省能量机器人应该选择最短路径来完成任务；当监测区域较大可以在网络中布置几个机器人，计算出哪个机器人离火源近，然后让这个机器人去执行营救任务。在网络系统中除了机器人外还设计了主要进行环境监测的传感器节点，它安装了温度湿度传感器和火焰传感器，主要的作用就是即可以监测环境情况也可以检测到火源的发生；还有一种节点是搜索危险区域或敌对区域的节点，这种节点也是移动节点，它主要的作用就是来搜寻监测区域中的危险或敌对区域并且标识出来，当机器人在执行任务的时候可以避开危险区域。文章对于每一个实验细节进行了分析和验证，对这几种节点设计了相应的算法，展示了这种方案可行具有一定的实际意义。

目录

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声明

引言

第一章无线传感器网络

1.1与现有有线网络和无线网络的区别

1.2无线传感器网络的结构

1.3传感器网络的特点

1.4无线传感器网络的拓扑结构

1.4.1平面型拓扑结构

1.4.2层次型拓扑结构

1.5传感器节点

1.5.1处理器模块

1.5.2无线通信模块

1.5.3静态节点与动态节点

1.6传感器网络的关键技术

1.7传感器网络的应用

第二章无线传感器网络协议

2.1无线传感器网络路由协议特点

2.2路由协议分类

2.2.1能量感知路由协议

2.2.2能量多路径路由

2.2.3基于查询的路由

2.3.4谣传路由

2.2.5地理位置路由

2.2.6可靠路由协议

2.3无线传感器网络现有常用路由协议

第三章无线传感器网络应用于火灾监测与营救方法

3.1 MATLAB 7.0简介

3.1.1 MATLAB的特点

3.1.2 MATLAB 7.0的图形用户界面

3.2火灾监测任务与营救方法

3.3硬件分析

3.4软件仿真算法功能详述

3.4.1仿真过程区域的设定

3.4.2选定区域内确定危险区域和敌对区域

3.4.3布置传感器节点

3.4.4传感器节点自动组网

3.4.5机器人与路径搜索

3.5 小结

第四章 结论

4.1工作总结

4.2下一步研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢