森林被视为最重要且不可或缺的资源之一，森林火灾的预防和检测，已成为全世界森林防火部门研究的热点。传统的森林火灾检测实时性和监测精度不足，因此我们引入森林火灾无线传感器网络探测技术，与卫星监测，空中巡逻和人为监控共同进行。其全方位轴承和立体的空中和地面森林火灾探测模式，使得相关政府部门能够正确及时的做出灭火或防火的决定。　　 发达地区有灭火或者抑制失控火灾的消防服务。训练有素的消防战士使用消防器材来灭火，野火预防是一种先发制人的方法，可以减少火灾风险和减轻其严重性及蔓延。有效的预防方法使监督机构可以方便快捷的管理空气质量、维护生态平衡、保护资源以及限制未来不受控制火灾的的影响。　　 快速和有效的探测是战胜火灾的关键因素。通过早期的反馈信息，可以提前知道火灾的探测重点。无论昼夜即能得出准确的结果，同时还具备优先处理火灾危险的能力。众所周知，传感器网络所面临的最大挑战之一在于缺乏能量，因为传感器节点是非常小的，而且采用的电池也有限，因此合理化能量消耗方法和技巧是很重要的。在这项研究中，我们试图采用许多全球性的研究技术，这些技术拥有悠久的历史，且在传感器节点寿命提高上取得重大的成果。本研究专注于监测森林火灾的传感器网络应用，由于森林火灾对人类和环境产生灾难性的后果，因此本文的贡献及此论文研究在于找出有效的解决方案，以延长无线传感器网络和传感器节点的生命周期，试图以尽可能低的成本把网络中的任何节点的能量转移到基站或控制中心。本文三个主要贡献包括:1)混合压缩技术，它将网络节点划分和分组到子区域，然后在发送到基站前将遥感数据进行压缩，以缓解接收端节点压力;2)通过节点更换延长无线传感器网络，为了实现这一目标，我们利用Voronoi图以及其他三种方法探测死节点或覆盖发生在任何确切的子区域;3)利用WiMAX和传感器连接实现森林火灾监测系统，该系统试图利用WiMAX的覆盖面大和高数据率通信等优势实现WSN系统性能检测。　　 本次研究的第一个重点是混合压缩技术。实际上，混合压缩技术不仅仅指数据压缩，而且也包含编址不同传感器节点定位和传感器磁场分裂。(1)《伏罗诺伊图》有助于精确找到系统中任何节点的位置。在这个系统中，监测区域被分成易于掌控的小区域，随机植入或者分散这些传感器节点，这些节点就开始互相交流。把伏罗诺伊图应用到区域分离中，把区域分离成相似的小区域，但是大小，区域包含节点数量和基站却不相同。磁场分裂过程建立在低成本和地理定位模式之上。(2)基于结合及编码之上的《Slepian-wolf理论》讲述的是任何节点和任何子区域到达簇头的过程，也就是区域间压缩。接着对那些从簇头转移子区域最终点的数据做同样的处理。用于簇头节点或者汇点的这种机制可以判断或者编码子区域的所有节点。如果节点出现火灾，簇头节点就会发出报警讯号，而不是发出所有节点的数据。这样就保存了很多能量。(3)《条件熵》有利于移除重复遥感数据。换句话说，如果两个节点感应到一样的位置，那么条件熵就会移除这些重复数据信息，这样就会降低能量采集(消耗)。在这里，压缩数据传感器被用于研究转换节点数据到子区域及被计入数组。然后在计算及发送数据到汇点之前，把矩阵处理为矢量。应用这些原理可以大大的减少能量消耗，减轻簇头或者汇点的载荷，从而延长无线传感器网络寿命。这些详细的模拟研究有利于证明混合压缩技术是怎样有效的提高WSN(无线传感器网络)系统的的效率。　　 本次研究的第二个重点就是根据节点替换来延长WSN整体使用期限。相对于其他技术来讲，找到一种有意义的方法来转换或者替换原来的主要传感器节点会更好。不仅仅是要延长节点的寿命，还要提高他们的性能，但是最困难的是找到这些节点的位置。因此很多种方法被用来检测/定位节点的位置:(1)伏罗诺伊图是一种有趣有意义的方法，同时也是一种用于如何定位弱节点或者无覆盖区域的方法。采用这种方法有利于把传感区域分成小块区域。因为可以获得来自簇头或者基站的及时信息，所以它可以轻易的检测到因为节点受损或者死亡导致无覆盖子区域的节点数量。因此我们可以利用机器人或移动修理工用全新充电的节点替换或者重新植入。(2)因损坏的节点导致覆盖率的下降。如果任何节点或者子区域汇点节点损坏，不仅仅是导致本区域覆盖率下降，也会影响其他节点区域的覆盖率和传输，因此移动修理工应该立即着手替换节点工作。(3)每个节点的能量增长。从节点到基站传输数据的过程中，如果因为源节点到达汇点的连环被改变或者之间的距离变长而使能量消耗增长，就会引发死节点，所以更多的节点被替换。HCTP是指两种或者更多机制的组合，例如NRR和HCT两种技术结合可以延长传感器系统寿命和提前检测报警，以及在己知死节点位置情况下减少移动修理工成本。　　 本次研究的第三个重点就是开发研究Wimax(全球微波接入操作性)的能力。比如广覆盖率，高度，低成本的宽带接入及应用范围等，因此我们试图通过与WSN(无线传感器网路)连接作为特殊传感器子网络集成及连接WSN到数据处理中心的主干网，从而优化Wimax的这些优势。这些都有利于快速反馈监测信息给用户及森林火灾监测中心。为了达到这个目的，我们建议采用WSC系统，通过三个部分来编址Wimax和WSN之间的通信过程。(1)输入节点通信或输入区域通信:在这里，我们通过应用如伏罗诺伊图那样不同的机制来定位及把传感器磁场分裂为小的子区域。当远端节点与子区域负责传输数据到Wimax网关的汇点通信的时候，我们甚至应用数据聚合和压缩方案来减少聚合成本。(2)因为在连接Wimax和WSN之间起着重要的作用，传感器终端和GW通信是WSC系统中最严格的部分。众所周知，建立在IEEE802.16e协议之上的Wimax可以轻松的与WSN进行通信，在这里我们优化JXTA的优势作为WSC系统中的桥接，因此当成功的从子区域的各个节点收集数据到簇头的时候，就把这些数据输送到负责与Wimax网关通信的汇点(无线传感器对等组)。传感器汇点与Wimax网关的通信是通过不同的方式来完成的。如:模块(可删除)点对点模块，多点式对点模块，多点式对多点式模块等。这些模块的主要作用是用来促进Wimax和WSN之间便捷的通信。(3) GW到最终用户之间的通信。这一模块属于Wimax系统获得数据或者无线传感器区域监测之后的正常通信的一部分。GW通常传输接受到的数据到Wimax基站，然后传输到Wimax用户或森林火灾监测中心，当火灾发生的时候就可以及时的采取正确的措施。我们从这个系统中遇到到很多无线传感器网路方面的挑战。WSC的成就有:(1)传感器网络寿命，延长传感器网络的整体寿命。遥感数据可以直接从第一个传感器终端到Wimax网关，而不是在WSC系统中从一个汇点到另一个汇点，因此可以节省更多的能量，也可以在无主干网的情况下进行。(2)大量，快速转移及接受数据。在WSC系统中，数据可以自行从汇点直接送到Wimax网关，因此就不会出现连接失败的情况。更甚者，Wimax可以提供高速的数据通信率，因此遥感数据可以直接被输送到主管机关。(3)低成本的基础设施和快速的资源配置。众所周知，Wimax可以覆盖森林的很多区域，因此少量的Wimax基站就足够覆盖整个森林，因为Wimax基站可以轻易的分配资源。这样就能实现低成本和快速资源配置。　　 论文总共有7个章节。第一节章讲述的是火灾及其对我们日常生活的影响。第二章节论述了无线传感器网络的历史及优势，特别是对火灾及其他环境的检测能力。第三章节论述不同的WSN路由路线协议。在第四章节我们会讲述混合压缩技术(HCT)机制是怎样有效提高能量及系统定位和路线选择。在第五章节，我们会讨论HCTP是怎样延长无线传感器系统的整体使用寿命及减少移动修理工的工作成本。第六章节不仅仅讲述了其他有用的机制，也尝试了怎样最大程度的优化Wimax及显现高覆盖率的优势，因此Wimax和WCS对火灾监测系统起着重要的作用。最后一章节则是对此次论文的综述。