面向森林环境的动态监测及数据可视化分析研究

• 作 者: 李昊
• 出 处: 北京工业大学
• 发表日期: 2017年01期
• 关键词: 森林小气候 无线传感器 节点部署 环境信息采集 Hadoop大数据存储

环境变化已成为全世界科学研究热点,其中对气候变化问题尤为关注,而森林又是地球之肺,在这样一个背景下,森林小气候的研究自然也备受关注。结合目前国内外相关专家学者对森林小气候的研究可以看出,如何实时的获取大范围内,不同地形区域内的森林小气候数据是森林小气候研究和应用的一大难点。本文采用433MHz结合4G网络技术,建立覆盖森林地区的无线通信网络,对森林小气候数据进行采集、传输、存储和分析,最终建立起面向森林环境的动态监控及数据可视化分析系统,来提高森林的管理水平。首先,通过对森林环境深入调研,针对森林环境特点,采用粒子群算法对森林环境中的无线传感器网络节点部署问题进行分析,在考虑无线传感器数据传输时能源消耗问题的基础上,通过迭代和优化,最终得到在固定传感器数量下,无线传感器网络覆盖面积最大的方案。在完成对无线传感器网络节点选址问题的研究之后,文章分四部分包括数据的采集,数据的传输,数据的存储以及数据的可视化展示分别分析了森林环境动态监测系统的整体结构和具体需求,最后对这四部分分别进行了设计与实现以及实验验证与分析。实验结果表明,本文所设计的433MHz结合4G的无线网络通信方案、基于粒子群算法的无线传感器网络部署方案、基于Hadoop海量数据存储平台以及Gis可视化展示平台都达到了预期的要求,实现了对森林小气候环境信息的实施监测,为森林防火和森林培育等森林管理工作打好基础。