基于無線傳感技術(shù)的秸稈焚燒火點(diǎn)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉 藍(lán)，謝明江，高 珊，張齊心，宋井富，周康康

（東北林業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，哈爾濱 150040）

21 世紀(jì)以來，農(nóng)作物秸稈焚燒在全國范圍得到有效治理，但在部分農(nóng)村地區(qū)，農(nóng)作物秸稈新能源開發(fā)利用率低，秸稈焚燒率居高不下[1]。秸稈焚燒產(chǎn)生濃煙在短期內(nèi)對(duì)生態(tài)環(huán)境影響嚴(yán)重，包括大氣污染、土壤破壞及人體傷害等[2]。

目前秸稈焚燒火點(diǎn)監(jiān)測(cè)信息主要來自傳統(tǒng)人工監(jiān)管、無人機(jī)技術(shù)和衛(wèi)星遙感技術(shù)監(jiān)控，但具有局限性。人工監(jiān)管成本高、到達(dá)目標(biāo)地點(diǎn)實(shí)時(shí)性弱、定位準(zhǔn)確性較差，無人機(jī)技術(shù)和遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)設(shè)備無法全天不間斷監(jiān)測(cè)等[3]。無線傳感網(wǎng)絡(luò)由傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊等單元組成，形成多跳自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，協(xié)作感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對(duì)象信息[4-5]，但目前利用無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作秸稈焚燒火點(diǎn)監(jiān)測(cè)鮮有報(bào)道。

秸稈焚燒監(jiān)測(cè)本質(zhì)上屬于對(duì)地表高溫火點(diǎn)提取監(jiān)測(cè)，國外相關(guān)研究多集中于大面積森林、草原火災(zāi)監(jiān)測(cè)，主流監(jiān)測(cè)方式為遙感技術(shù)和無人機(jī)技術(shù)。國際上利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)地面火點(diǎn)研究始于20世紀(jì)70年代末80年代初，起初用于火點(diǎn)遙感監(jiān)測(cè)研究為AVHRR 數(shù)據(jù)。Dozier 等利用AVHRR數(shù)據(jù)研究亞像元溫度理論，在此基礎(chǔ)上發(fā)展基于AVHRR 火點(diǎn)監(jiān)測(cè)模型[6]。Flannigan 等提出地面火點(diǎn)監(jiān)測(cè)絕對(duì)閾值模型[7]。擁有更高空間、時(shí)間和光譜分辨率MODIS 傳感器搭載衛(wèi)星升入太空，MO?DIS 數(shù)據(jù)被廣泛應(yīng)用于火點(diǎn)監(jiān)測(cè)研究。Kaufman 等將閾值模型和上下文模型相結(jié)合，發(fā)展出基于MODIS數(shù)據(jù)火點(diǎn)監(jiān)測(cè)模型[8]。在無人機(jī)火點(diǎn)監(jiān)測(cè)研究方面，研究起步較早機(jī)構(gòu)有美國Altair 、歐洲AWARE 和歐盟COMETS 項(xiàng)目組，項(xiàng)目開發(fā)人員在遠(yuǎn)程高空監(jiān)控?zé)o人機(jī)上搭載高速紅外掃描儀，可準(zhǔn)確識(shí)別并定位地面火點(diǎn)。AWARE 項(xiàng)目將無人機(jī)系統(tǒng)和地面分布煙火傳感器組成火點(diǎn)探測(cè)網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)火點(diǎn)煙氣報(bào)警和自動(dòng)消防撲滅功能。COMETS 項(xiàng)目通過處理分析機(jī)載攝像頭采集多路視頻圖像，提取出不同火點(diǎn)特征，為地面工作人員提供參考信息。

國內(nèi)利用遙感技術(shù)作火點(diǎn)監(jiān)測(cè)研究經(jīng)歷從使用AVHRR 數(shù)據(jù)到MODIS 數(shù)據(jù)再到國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)3 個(gè)階段。卿清濤等利用四川省地面林火資料修整提取閾值并驗(yàn)證AVHRR 火點(diǎn)提取精度[9]。張樹譽(yù)等分析MODIS 光譜特征，提出綜合運(yùn)用3S技術(shù)作秸稈焚燒動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料處理流程和量化判識(shí)指標(biāo)[10]。曹景慶等使用高分四號(hào)衛(wèi)星經(jīng)相對(duì)輻射校正中波紅外數(shù)據(jù)提取黑龍江省秸稈焚燒火點(diǎn)，按縣域得到秸稈焚燒火點(diǎn)信息[11]。在無人機(jī)火點(diǎn)監(jiān)測(cè)研究方面。楊自棟等設(shè)計(jì)一套包含農(nóng)田無線監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心感溫型秸稈禁燒監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[12]。

本研究借助物聯(lián)網(wǎng)無線傳感器技術(shù)和信號(hào)傳輸技術(shù)，建立秸稈焚燒火點(diǎn)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)秸稈焚燒火點(diǎn)及時(shí)報(bào)警、精準(zhǔn)定位及后續(xù)人員調(diào)度提供信息，有效遏制秸稈焚燒，降低焚燒數(shù)量，提高環(huán)境質(zhì)量。

2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

稈焚燒火點(diǎn)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)主要由傳感器終端、ZigBee 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)模塊、GPRS 遠(yuǎn)程通信設(shè)計(jì)模塊和用戶遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中心四部分組成。傳感器采集溫度、煙霧濃度和PM2.5濃度數(shù)據(jù)經(jīng)ZigBee模塊和GPRS模塊傳輸?shù)桨⒗镌品?wù)器，服務(wù)器實(shí)時(shí)分析，若發(fā)現(xiàn)各指標(biāo)超過閾值，即確定為有焚燒現(xiàn)象發(fā)生，系統(tǒng)將立即顯示焚燒火點(diǎn)坐標(biāo)。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見圖1。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1 終端節(jié)點(diǎn)

終端節(jié)點(diǎn)由傳感器模塊和ZigBee模塊組成。

傳感器模塊負(fù)責(zé)采集環(huán)境中數(shù)據(jù)信息，是無線傳感網(wǎng)絡(luò)中基礎(chǔ)部分[13]，系統(tǒng)根據(jù)秸稈燃燒物理過程選用煙霧傳感器、溫度傳感器和PM2.5 傳感器。煙霧傳感器可探測(cè)到秸稈燃燒初期產(chǎn)生煙霧，靈敏度高、響應(yīng)速度快，對(duì)初期發(fā)現(xiàn)、早期避難有利。溫度傳感器可監(jiān)測(cè)到秸稈燃燒產(chǎn)生高溫，有較高可靠性，對(duì)環(huán)境要求低，對(duì)秸稈燃燒初期反應(yīng)遲鈍，因此，需與煙霧傳感器配合使用。氣體傳感器選擇PM2.5傳感器，因在稻稈燃燒期間，顆粒物與氣態(tài)污染物質(zhì)量濃度上升，PM2.5濃度增幅顯著[14]。

Zigbee 硬件選擇帶有無線射頻模塊CC2530，將各傳感器節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)，將傳感器模塊采集到數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)發(fā)到協(xié)調(diào)器。CC2530結(jié)合領(lǐng)先RF收發(fā)器優(yōu)良性能、業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)增強(qiáng)型8051CPU、系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存、8-KBRAM和其他功能，CC2530有四種不同閃存版本，具有各種不同運(yùn)行模式，使其適應(yīng)超低功耗要求系統(tǒng)，提供完整ZigBee 解決方案。CC2530 為終端節(jié)點(diǎn)核心部件，射頻部分負(fù)責(zé)組網(wǎng)，而內(nèi)部集成增強(qiáng)型內(nèi)核負(fù)責(zé)控制射頻、外部器件和運(yùn)行協(xié)議棧[15]。

終端節(jié)點(diǎn)使用AK免維護(hù)膠體12 V 250 Ah蓄電池供電，該蓄電池壽命長，設(shè)計(jì)壽命可達(dá)6～8 年，自放電少，易維護(hù)，安全性高。利用DC-DC 電源模塊可將12 V 轉(zhuǎn)換成3.3 V 供終端和協(xié)調(diào)器使用，CC2530 本身功耗很低，其休眠采用PM2 模式，節(jié)省功耗且可被定時(shí)喚醒。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)用中，設(shè)定終端采集周期為10 s，每隔10 s終端將采集數(shù)據(jù)并向協(xié)調(diào)器發(fā)送數(shù)據(jù)，最后進(jìn)入睡眠模式。CC2530 工作模式功耗為25 mA，待機(jī)模式功耗為0.9 μA，而溫度傳感器、煙霧傳感器和PM2.5傳感器工作模式功耗分別為0.3、150和24 mA，這3種傳感器均一直處于工作模式下，在每個(gè)周期內(nèi)，采集發(fā)送時(shí)間約1s，其余時(shí)間CC2530處于待機(jī)狀態(tài)。計(jì)算每個(gè)終端節(jié)點(diǎn)1 個(gè)周期內(nèi)功耗約1 768 mAs，蓄電池電量為250 Ah，因此終端蓄電池使用周期約58 d，即58 d更換1次終端節(jié)點(diǎn)蓄電池。

3.2 協(xié)調(diào)器

協(xié)調(diào)器是無線傳感網(wǎng)絡(luò)核心，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)組建和管理[16]，其主體是CC2530，通過內(nèi)置射頻模塊向下連接終端節(jié)點(diǎn)接收采集數(shù)據(jù)信息，通過RS232串口向上連接GPRS部分將信息數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)（云服務(wù)器）作實(shí)時(shí)分析。

協(xié)調(diào)器和路由器屬于全功能設(shè)備（FullFunction?Device，F(xiàn)FD），可選擇星型、簇樹型和網(wǎng)狀3種結(jié)構(gòu)，星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)用一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為中心，其他節(jié)點(diǎn)直接與中心節(jié)點(diǎn)相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)[17]，考慮秸稈焚燒火點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸量較小、組網(wǎng)簡單，功耗較低，因此選用不含路由節(jié)點(diǎn)星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)無線局域網(wǎng)構(gòu)建。

協(xié)調(diào)器CC2530和SIM800A使用AK免維護(hù)膠體12 V 250 Ah蓄電池為其供電。SIM800A芯片僅在接收發(fā)送數(shù)據(jù)工作模式下功耗為30 mA，待機(jī)模式為0.55 μA，設(shè)定協(xié)調(diào)器采集周期為10 s，在每個(gè)周期內(nèi)，協(xié)調(diào)器接受數(shù)據(jù)并向云端發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)間約為1 s，則協(xié)調(diào)器1 個(gè)周期內(nèi)功耗約為60 mAs，則協(xié)調(diào)器蓄電池可4～5年更換1次。

3.3 GPRS模塊

在秸稈焚燒火點(diǎn)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，ZigBee技術(shù)用于短距離傳輸數(shù)據(jù)，而遠(yuǎn)程通信部分選擇GPRS 技術(shù)。GPRS 是遠(yuǎn)距離通信技術(shù)，需要GPRS模塊作數(shù)據(jù)傳輸，本設(shè)計(jì)中GPRS 模塊選用SIM800A。SIM800A 是一款兩頻 GSM/GPRS 模塊，為SMT 封裝，其工作狀態(tài)穩(wěn)定，精致美觀，價(jià)格便宜，可以通過標(biāo)準(zhǔn)AT 指令作能耗較低電話、短信和數(shù)據(jù)信息傳輸。

在GPRS模塊和ZigBee 協(xié)調(diào)器之間添加微處理器處理數(shù)據(jù)，ZigBee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)通過RS232串口與微控制器STC12C5A60S2 單片機(jī)串口2 作通信[18]，SIM800A 通過相應(yīng)引腳連接STC12C5A60S2 單片機(jī)串口1展開通信。單片機(jī)通過AT指令控制SIM800A數(shù)據(jù)傳輸，將終端節(jié)點(diǎn)收集到煙霧濃度、溫度和PM2.5濃度數(shù)據(jù)經(jīng)GPRS傳輸?shù)桨⒗镌品?wù)器。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1 ZigBee網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件以與CC2530 相兼容ZigBee 協(xié)議棧（Z-stack）和IAR開發(fā)環(huán)境為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)[19]。在IAR軟件開發(fā)平臺(tái)上，本系統(tǒng)選用協(xié)議開發(fā)軟件ZStack-CC2530-2.2.0-1.3.0 建立秸稈禁燒火點(diǎn)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境。

系統(tǒng)中ZigBee 組網(wǎng)通信任務(wù)主要由3 部分構(gòu)成，第1 部分為協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)建立ZigBee 無線網(wǎng)絡(luò)，第2部分為終端加入?yún)f(xié)調(diào)器建立網(wǎng)絡(luò)，第3部分為終端節(jié)點(diǎn)將溫度傳感器、煙霧傳感器和PM2.5傳感器收集到數(shù)據(jù)傳送給協(xié)調(diào)器。

首先將某一節(jié)點(diǎn)確定為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，并將Zig?Bee協(xié)議棧與該協(xié)調(diào)器作初始化，協(xié)調(diào)器作信道掃描，選擇1 個(gè)未被占用空閑信道，根據(jù)IEEE 地址設(shè)置獨(dú)有網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符PANID，建立PAN 網(wǎng)絡(luò)，最后向終端節(jié)點(diǎn)周期性發(fā)送信標(biāo)。協(xié)調(diào)器建立網(wǎng)絡(luò)具體流程見圖2。

協(xié)調(diào)器建立ZigBee 網(wǎng)絡(luò)結(jié)束后，各終端節(jié)點(diǎn)在初始化ZigBee 協(xié)議棧和節(jié)點(diǎn)硬件之后搜索周圍可加入網(wǎng)絡(luò)，并向搜索到網(wǎng)絡(luò)發(fā)出入網(wǎng)請(qǐng)求，協(xié)調(diào)器收到節(jié)點(diǎn)連接請(qǐng)求后作響應(yīng)，如接受入網(wǎng)請(qǐng)求，為該終端節(jié)點(diǎn)分配唯一網(wǎng)絡(luò)短地址。終端節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)具體流程見圖3。

在所有終端節(jié)點(diǎn)均加入?yún)f(xié)調(diào)器建立網(wǎng)絡(luò)后，ZigBee星型網(wǎng)絡(luò)組建完成。在IAR軟件中，通過調(diào)用ZigBee 協(xié)議棧中負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)無線通信Sample?App_ProcessEvent 等函數(shù)，實(shí)現(xiàn)終端節(jié)點(diǎn)向協(xié)調(diào)器周期性發(fā)送數(shù)據(jù)功能。調(diào)用SampleApp_Messa?geMSGCB函數(shù)處理數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)發(fā)送至串口。

4.2 GPRS通信設(shè)計(jì)

ZigBee 與GPRS 網(wǎng)關(guān)中微控制器通過GSMAT指令集與SIM800A 通信，GPRS 通信需用到AT 指令見表1。建立GPRS具體流程見圖4。

表1 GPRS控制任務(wù)指令Table 1 GPRS control task instruction sheet

4.3 用戶遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中心設(shè)計(jì)模塊

用戶遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中心由Vue.js、Element-ui 和Go語言設(shè)計(jì)運(yùn)行，監(jiān)控和管理系統(tǒng)。vue為構(gòu)建用戶界面漸進(jìn)式框架，易整合。Element-ui基于Vue2.0開發(fā)，可以提供豐富PC端組件，Go語言主要用于多處理器系統(tǒng)中，使用Go 編譯程序達(dá)到C 或C++代碼速度，安全性較高，設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)中心在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下運(yùn)行，顯示形式為網(wǎng)頁端。

用戶遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中心主要由前端監(jiān)測(cè)界面、數(shù)據(jù)庫及后臺(tái)服務(wù)構(gòu)成。監(jiān)測(cè)中心實(shí)時(shí)處理終端節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)，判斷該節(jié)點(diǎn)是否有秸稈燃燒現(xiàn)象發(fā)生。具體見圖5。

5 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用測(cè)試

系統(tǒng)在完成前期準(zhǔn)備后，模擬兩場(chǎng)野外小型秸稈焚燒試驗(yàn)，分別為確定傳感器預(yù)警閾值模擬試驗(yàn)及測(cè)定可行性驗(yàn)證試驗(yàn)，兩次試驗(yàn)均在黑龍江省哈爾濱市雙城區(qū)周家鎮(zhèn)東安村一家農(nóng)戶農(nóng)田完成（E126.65，N45.50）。

試驗(yàn)用于采集數(shù)據(jù)3種傳感器分別是DHT11數(shù)字溫度傳感器，MQ系列MQ-2傳感器和YW-51灰塵PM2.5 傳感器。以黑龍江省玉米秸稈為試驗(yàn)對(duì)象，主要收集10月收獲玉米秸稈，作秸稈焚燒試驗(yàn)。

5.1 模擬焚燒試驗(yàn)過程和結(jié)果分析

燃燒試驗(yàn)可分為前期準(zhǔn)備和秸稈燃燒兩部分。在準(zhǔn)備階段模擬真實(shí)秸稈燃燒情況，采用均勻攤開通風(fēng)方法，達(dá)到自然晾干方式。為避免環(huán)境污染也為保證試驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定性，本試驗(yàn)從秸稈地中隨機(jī)選取1 塊5 m×3.5 m 試驗(yàn)田，取14 kg 秸稈，將樣品均分，每次1 kg重秸稈，1周內(nèi)同一空地作14 次模擬試驗(yàn)，共使用20 個(gè)終端，1 個(gè)協(xié)調(diào)器，每個(gè)終端由ZigBee 模塊，DHT11 溫度傳感器、MQ-2傳感器和YW-51灰塵PM2.5傳感器組成，終端布置采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)正六邊形節(jié)點(diǎn)覆蓋模型見圖6，按照邊長為1 m 正六邊形安裝在試驗(yàn)田上，即正六邊形每個(gè)頂點(diǎn)為1個(gè)終端，20個(gè)終端均由協(xié)調(diào)器控制并實(shí)時(shí)向電腦發(fā)送傳感器檢測(cè)到溫度、煙霧濃度、PM2.5濃度，通過電腦串口實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，每個(gè)協(xié)調(diào)器可控制周圍200 m內(nèi)所有終端。當(dāng)秸稈樣品完全燃燒后，等待火焰熄滅，繼續(xù)采樣10～15 min。將系統(tǒng)設(shè)計(jì)傳感器元件處理放置在試驗(yàn)空地附近，連接終端，并隨時(shí)觀察監(jiān)測(cè)中心實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

本文依據(jù)多次測(cè)量求平均值，根據(jù)每次試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)找出溫度、煙霧濃度、PM2.5濃度所對(duì)應(yīng)max(xi+1-xi), (x∈{溫度、煙霧濃度、PM2.5 濃度}，i=0,1,2,…,n)中xi作為每次試驗(yàn)所得閾值，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。

表2 秸稈焚燒數(shù)據(jù)Table 2 Straw burning data

由于燃燒方式不同，農(nóng)作物秸稈在農(nóng)田中露天燃燒實(shí)際效率差別較大。影響農(nóng)作物秸稈實(shí)際燃燒效率因素，包括當(dāng)?shù)氐乩砦恢?，氣候因素，?dāng)?shù)鼐用裨谌紵魑锓绞?、作物類型及燃燒作物部位等存在差異，為避免誤差粗略選取測(cè)得各參數(shù)均值為閾值。因此，溫度閾值為71 ℃、煙霧濃度閾值1.21 mg·m-3和PM2.5濃度閾值為1 299 μg·m-3。

5.2 模擬焚燒試驗(yàn)過程和結(jié)果分析

為驗(yàn)證秸稈焚燒火點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作有效性和穩(wěn)定性，設(shè)置4個(gè)秸稈焚燒試驗(yàn)點(diǎn)，傳感器分布見圖7。隨機(jī)選取5 m×3.5 m 秸稈地實(shí)驗(yàn)田，安裝20個(gè)終端節(jié)點(diǎn)，即圖7中六邊形頂點(diǎn)，每個(gè)頂點(diǎn)安裝1 個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，試驗(yàn)前將收集玉米秸稈捆扎4份，隨機(jī)分別放置在實(shí)驗(yàn)田任意位置；搭建監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件平臺(tái)；隨機(jī)點(diǎn)燃玉米秸稈，觀察監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中預(yù)警信息變化情況。結(jié)果顯示，當(dāng)某個(gè)終端傳感器3個(gè)指標(biāo)中兩個(gè)指標(biāo)超過所設(shè)閾值時(shí)，監(jiān)測(cè)界面中終端顯示報(bào)警信號(hào)（見圖8）。通過重復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，本設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可有效監(jiān)測(cè)秸稈焚燒火點(diǎn)發(fā)生，并通過無線通信及時(shí)有效傳輸數(shù)據(jù)，達(dá)到預(yù)期要求。

由于秸稈焚燒受天氣和環(huán)境等多種因素影響，本焚燒試驗(yàn)閾值數(shù)據(jù)無法推論其他條件下監(jiān)測(cè)系統(tǒng)預(yù)警有效性。本設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)其他條件下預(yù)警參數(shù)閾值確定，還需大量重復(fù)試驗(yàn)確定。

6 結(jié) 論

本研究通過應(yīng)用無線傳感技術(shù)在線監(jiān)測(cè)秸稈焚燒火點(diǎn)，并通過秸稈焚燒模擬試驗(yàn)確定火點(diǎn)發(fā)生典型參數(shù)溫度、煙霧濃度和PM2.5閾值。根據(jù)試驗(yàn)獲得閾值設(shè)置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)預(yù)警值，又通過驗(yàn)證試驗(yàn)驗(yàn)證監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作有效性。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)采集模塊、ZigBee 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)模塊、GPRS 遠(yuǎn)程通信設(shè)計(jì)模塊和用戶遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中心四部分。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后在試驗(yàn)田測(cè)試，確定傳感器布置方案、監(jiān)測(cè)范圍以及閾值，驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果表明，在布置傳感器網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)田中，通過秸稈焚燒模擬試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，ZigBee 模塊和GPRS 模塊可準(zhǔn)確接收終端節(jié)點(diǎn)中數(shù)據(jù)，及時(shí)將數(shù)據(jù)傳送至云服務(wù)器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)該區(qū)域是否存在秸稈焚燒現(xiàn)象。該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作穩(wěn)定，數(shù)據(jù)可靠，設(shè)計(jì)滿足要求。