基于无线通信系统的藏羚羊研究

基于藏羚羊生活在高海拔，人烟稀少的高寒环境中，使得对于藏羚羊的研究和监护更加的困难。本文基于无线通信系统的藏羚羊研究，该系统是一种全新的网络管理与实时同步相结合的测控方法。它将无线传感技术与GPRS技术相融合，以生活在中国可可西里地区的藏羚羊为研究对象，对它们进行监控。这样可以减少资金的大量投入，也能灵活准确的收集数据，开辟了全新的保护和研究藏羚羊的方式。

【关键词】无线传感器 GPRS 数据收集 数据分析

1 无线传感网络在日常生活中的应用

1.1 Zigbee无线数据传输网络

Zigbee网络是当代最热的物联网无线数据的终端，因而具有操作简单，使用方便，价格低廉，可靠安全的特点。Zigbee是一种无线自组网技术，同时IEEE802.15.4系列标准由Zigbee联盟制定。它提供SMT与DIP接口，可直接连接TTL接口设备，使其数据能很好的传输；低功耗的特性使得它的最低功耗小于1mA；并且有六路I/O口，输入输出更方便。它主要应用于自动控制与远距离监控方面，能让很多设备嵌入，更好的组建一个无线网络系统。简而言之，Zigbee是一种价格低廉，功耗低的无线短距离组网技术。

1.2 无线传感技术在动物监护方面的应用

无线传感网络是新兴的传感网络，引领者数据传输的革新。当今大数据时代的到来，为它的发展和应用提供了更加广阔的空间。它在交通业、工业、农业以及环境监测方面等都有很好的应用。最近几年在动物监护方面的应用也日益广泛。由于它不需要布线，可以省去很多的人力、物力，减少资金的投入；对于地域的要求也存在灵活性，能很好的实现智能化数据通信，安装方便也是它的一大特性。

2 无线传感系统对藏羚羊的监测与控制

2.1 系统的组成

在这个无线传感系统中，包含监控中心的上位PC机、热释电红外传感器、反射式光电传感器、无线节能监控结点、报警系统等组成。首先无线传感技术能实时监控藏羚羊的状态，无线通信技术能实现数据实时的传递到PC机上，同时把指令信息传递给个个基站的PC机和无线传感器，让无线传感器能重置，开始新的数据传递。从而实现监控中心对其它基站和藏羚羊的网络化管理。对于无线传感模块，用的是TI公司的CC2431芯片为主控芯片，还有无线传感器射频发射和接收设备组成。在藏羚羊的身上安装热释红外传感器和反射式光电传感器可以很好的监测藏羚羊的体温、心率和位置，能够使得监控中心的人们能够追踪藏羚羊每年的迁徙和一些生活习性，还有盗猎的人如果猎杀藏羚羊，可以通过热释电红外线传感器传输的数据及时定位藏羚羊的位置信息，能更好的保护藏羚羊。

其次，无线远程通信模块解除了距离对于无线传输数据的限制，能够更稳定、完整地接收和发送数据信息和监控中心的指令。

2.2 监控中心对于数据的收集和分析

藏羚羊由于活动范围广，我们可以通过无线传感器传输数据到上位PC机，这些数据制作成一个表，记录藏羚羊经常活动的范围，从而更好地实施保护措施。通过移动GPRS网络为用户提供透明TCP无线远距离数据传输或者透明UDP无线远距离数据传输的功能。监控中心在接到数据以后要完成数据备份，以防止系统故障造成的数据丢失，多数据的传递要完成同步，进而对数据很好地收集和分析；它同时能完成高速、稳定、可靠的TCP/UDP透明数据传输功能。

3 工作原理

欲监测和保护藏羚羊，就要建立一个完善的控制管理系统。首先藏羚羊自身的体温和心跳的信息转化成虚拟信息传递到无线传感器，经过A/D转换把虚拟信息转化为数字信息，运用GPRS技术传递到一些基站，这些基站通过信息的整合后，传递给监控中心，该系统根据藏羚羊的心跳和体温来判断其位置和是否安全。传感器设置最高的体温和最低的体温，最大的心跳频率和最小的心跳频率；CC2431完成信息的转换，GPRS无线通信完成数据的远距离传输，监控中心对数据信息进行收集和分析，给出一些判断。

热释电红外传感器和反射式光电传感器有四种测量信号报警上限信号Ps，报警下限信号Px，正常上限信号Pu，正常下限信号Pd。这四个测量信号把藏羚羊的安全分为三个区域。

安全区：Pd

警戒区：P>Ps ；

危险区：P

（1）若藏羚羊的心跳和体温大于正常下限小于报警上限或者大于报警下限小于正常下限，说明藏羚羊在正常的活动，它们是安全的；

（2）若藏羚羊的心跳和体温大于它的报警上限，这说明藏羚羊有两种可能，一种是藏羚羊大规模的迁徙；另一种是受到盗猎人的追赶，在拼命地逃生。

（3）若藏羚羊的心跳和体温小于报警下限，这说明藏羚羊有危险，盗猎人猎杀了藏羚羊死以后温度下降，这时需要最近的藏羚羊保护人员采取相应的措施保护它。

通过传感器传递的数据信息，实现藏羚羊保护的及时性和有效性，同时减少了资金的投入、能源的消耗。因为藏羚羊是恒温动物，它会根据外部的温度调节自身的体温一直维持在相对稳定地范围内，这样不管是白天还是夜晚都能够无偏差的监测藏羚羊的安全情况。还能够通过藏羚羊的活动路线和范围，使得人们对于藏羚羊的迁徙和生活范围有更精确地了解和认识，也有利于在迁徙的过程中和生活的范围内，实施一些人为的保护措施。

4 结论

本文运用了当代最先进的无线通信系统来监测和研究藏羚羊，对于藏羚羊的保护起到了关键的作用。无线通信系统采用的网络化管理，不用布线，就能完成传感器到监控中心PC计算机的数据信息传输，由于其能实现复杂、高效的监控，因此增加了应用的范围。伴随着大数据时代的到来，无线通信系统能更广泛的应用到工业、农业、运输业等。无线通信系统的推广和应用，对于未来的科研和社会效益都能带来巨大的优势。

参考文献

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[2]任丰原，黄海宁，林闯.无线传感器网络[J].软件学报，2003，14（7）：1282-1291.

[3]何明星.基于ZigBee与GPRS技术的无线传感器网络网关的设计[J].工矿自动化，2009，35（8）.

作者简介

张金良（1987-），男，河南省驻马店市人。西藏大学2013级硕士研究生。研究方向为计算机网络与信息安全。

作者单位

西藏大学 西藏拉萨市 850000