CN101751755A - 森林防火预警系统 - Google Patents

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CN101751755A
CN101751755A CN201010042015A CN201010042015A CN101751755A CN 101751755 A CN101751755 A CN 101751755A CN 201010042015 A CN201010042015 A CN 201010042015A CN 201010042015 A CN201010042015 A CN 201010042015A CN 101751755 A CN101751755 A CN 101751755A
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China
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wireless
electric capacity
amplifier
fireproofing
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江朝元
彭鹏
曹晓莉
李昔华
陈娟
Original Assignee
重庆英卡电子有限公司
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Abstract

本发明涉及一种森林防火预警系统,由无线网络服务器、监控系统、至少两个防火探测器和至少一个无线传输基站组成,其特征在于:至少两个防火探测器组成无线火警探测和火警信息传输网,所述无线传输基站位于该无线火警探测和火警信息传输网之中,每一个所述防火探测器检测火灾,产生预警信号,并在相邻两个防火探测器之间进行短距离无线预警信号传输,直至将预警信号传递给所述无线传输基站,该无线传输基站与所述无线网络服务器无线通信,该无线网络服务器与所述监控系统网络连接。显著效果:施工安装方便,监控范围广泛,无需通信电缆,使用安全,且能够实时监控火灾,判断出火灾蔓延状况。

Description

森林防火预警系统
技术领域
[0001] 本发明涉及预警系统,尤其是一种用于森林防火的森林防火预警系统。
背景技术
[0002] 目前,传统的森林防火监管一般采用人员巡查、至高点瞭望的方式进行。近年来,
在有些地区开始采用在深林中安装监控器,对森林情况进行录像监控,但此方案没有得到
国内林业部门的充分认可,主要原因是采用有线联接,摄像机必须安装在至高点,施工困
难,成本高,目标太明显,监控器容易被盗,且无法全面、详细监控整个森林区域。
[0003] 目前还有采用火灾探测器对火灾进行检测,火灾探测器主要有吸气式感烟探测
器、点型一氧化碳探测器、图像型探测器、点型红外探测器、点型紫外探测器和红外、紫外混
合型探测器等几大类,至少两个火灾探测器分布在森林的各个监控点,各火灾探测器通过
有线传输电缆与监控室内的监控设备连接,各火灾探测器针对各固定点空间进行明火、火
焰探测,如果发生火灾,火灾探测器输出预警信号,预警信号通过有线传输电缆传送到监控
室内的监控设备,监控设备报警提醒工作人员对森林情况进行查看。但是有线联接的大规
模布点探测森林火灾,需要大量的电缆,不仅成本很高、施工困难,而且带电的电缆将成为
森林火灾的重大隐患。
[0004] 现有技术的缺点是:通过在制高点安装监控器施工困难,成本高,目标太明显,监 控器容易被盗,且无法全面监控整个森林区域,通过有线联接的大规模布点火灾探测器探 测森林火灾,同样存在成本很高、施工困难,而且带电的电缆将成为森林火灾的重大隐患。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种覆盖范围广,施工简单、使用安全的森林防火预警系统。
[0006] 为达到上述目的,本发明表述一种森林防火预警系统,由无线网络服务器、监控系
统、至少两个防火探测器和至少一个无线传输基站组成,其关键在于:至少两个防火探测器
组成无线火警探测和火警信息传输网,每个防火探测器的微处理器内存储有该防火探测器
的独立编码或其地理位置信息,所述无线传输基站位于该无线火警探测和火警信息传输网
之中,每一个所述防火探测器检测火灾,产生预警信号,并在相邻两个防火探测器之间进行
短距离无线预警信号传输,直至将预警信号传递给所述无线传输基站,该无线传输基站与
所述无线网络服务器无线通信,该无线网络服务器与所述监控系统网络连接。
[0007] 防火探测器检测森林火灾情况,用于检测环境中的零星火源、明火燃烧情况,如果
发生火灾,发生火灾范围区域的防火探测器发出火灾预警信号,火灾预警信号以无线通信
的方式直接传送到附近的无线传输基站,或者由各个相邻的防火探测器依次跳传,将火灾
预警信号传输到无线传输基站;无线传输基站将火灾预警信号传输到无线网络服务器,无
线网络服务器将火灾预警信号传输到监控系统,监控系统对火灾进行报警,提醒工作人员
对火灾报警进行处理防;
[0008] 防火探测器可以布置在整个森林的监测区域,施工方便,多个防火探测器组成联
5动式的无线火警探测和火警信息传输网,监控范围广泛,防火探测器通过无线传输基站、 无线网络服务器,实现与监控系统的无线通信,不需要通信线缆,降低了投入成本和维护费 用,使用安全,无线通讯,也避免了有线断路的故障发生。
[0009] 所述防火探测器分布在火灾探测区内,该防火探测器包括火焰检测传感器、信号 放大电路、信号处理电路、微处理器,所述火焰检测传感器的输出端连接所述信号放大电 路,信号放大电路的输出端连接所述信号处理电路,信号处理电路的输出端连接所述微处 理器;
[0010] 所述火焰检测传感器为检测火焰的热释电红外传感器或紫外线火焰探测传感器, 或为烟雾、光谱检测传感器,该火焰检测传感器用于检测零星火源或明火燃烧的情况,产生 信号,并送到所述信号放大电路;
[0011] 所述信号放大电路对火焰检测传感器产生的信号进行放大和滤波处理,并将处理 后的信号传送给所述信号处理电路;
[0012] 所述信号处理电路对信号放大电路传来的信号比较处理,超过报警阈值的情况 下,发送火源信息唤醒所述微处理器;
[0013] 所述微处理器内部还存储有其对应的防火探测器在系统内的独立编码或其地理 位置信息,所述微处理器还连接有无线模块,所述微处理器对信号处理电路传来的火源信 息进行A/D转换,并进行数字滤波、人工智能模式识别,控制所述无线模块发射报警信息、 其对应的防火探测器在系统内的独立编码或其地理位置信息;
[0014] 所述无线模块根据微处理器的控制信号,发送无线报警信息、对应的防火探测器 在系统内的独立编码或其地理位置信息。
[0015] 火焰检测传感器为PYD-1220A型热释电红外探测器,能探测120°视角范围内的 火焰信息,火焰检测传感器感知燃烧的火源信息,火焰检测传感器的信号输出端输出火源 信息到信号放大电路,火源信息经信号放大电路信号放大、滤波后,被传输到信号处理电 路,信号处理电路对比信号放大电路传来的火源信息,判断火源信号强度,如果火源信号强 度超过报警阈值,信号处理电路触发唤醒所述微处理器,微处理器对输入的火灾信号进行 A/D转换,并进行数字滤波、人工智能模式识别,控制所述无线模块发射预警信号,同时微处 理器发送其内存中存储的对应的防火探测器在系统内的独立编码或该防火探测器地理位 置信息;
[0016] 附近的联动无线火灾探测器感知火灾预警信号、防火探测器在系统内的独立编码 或其地理位置信息,并把火灾预警信号、防火探测器在系统内的独立编码或其地理位置信 息传输到其附近的联动无线火灾探测器,由此一个个的跳转,将火情信息传输到无线传输 基站,或者无线模块直接把火灾预警信号、防火探测器在系统内的独立编码或其地理位置 信息传输到该防火探测器附近的无线传输基站。
[0017] 无线火灾探测器通过其自组织网络的能力,实现无线联动报警,每个无线火灾探 测器就是一个网络节点,不需要电缆,减少了成本,避免了由于电缆通信存在的火灾隐患。 [0018] 还设置有电源电路,该电源电路为太阳能电池或高能电池,该电源电路为所述火 焰检测传感器、信号放大电路、信号处理电路、微处理器和无线模块供电。 [0019] 所述信号放大电路是一种微功耗放大电路;
[0020] 该信号放大电路设置有第一放大器,该第一放大器的同相输入端连接所述火焰检
6测传感器的信号输出端,该第一放大器的反相输入端串第一电阻后与第五电容的正端连 接,该第五电容的负端接地,所述第一放大器的反相输入端还串第二电阻后,与所述第一放 大器的输出端连接,所述第一放大器的反相输入端还与第六电容的正端连接,该第六电容 的负端与所述第一放大器的输出端连接;
[0021] 所述第一放大器的输出端还连接有第七电容的负端,该第七电容的正端串第三电 阻后,与第二放大器的同相输入端连接,所述第二放大器的同相输入端与地之间还跨接有 十九电容,所述第二放大器的反相输入端串第四电阻后,与第八电容的正端连接,该第八电 容的负端接地,所述第二放大器的反相输入端还串第五电阻后,与所述第二放大器的输出 端连接,所述第五电阻的两端还跨接有第九电容;
[0022] 所述第二放大器的输出端还连接有第十电容的负端,该第十电容的正端串与正电 压之间连接有第九电阻,所述第十电容的正端与地之间跨接有第十电阻,所述第十电容的 正端还串第六电阻后与第三放大器的正相输入端连接,所述第三放大器的反相输入端串第 七电阻后,与第十一电容的正端连接,该第十一电容的负端接地,所述该第三放大器的反相 输入端还串第八电阻后与该第三放大器的输出端连接,所述第八电阻的两端还跨接有第 十二电容。
[0023] 火焰检测传感器感知火灾信号,火焰检测传感器的信号输出端输出火灾信号,输 出的火灾信号经采样传输到第一放大器,第一放大器对输入的火灾采样信号进行一级放 大,一级放大信号经过第七电容耦合至第二放大器,第二放大器及其外围电路组成的有源 低通滤波电路,对输入的一级放大信号进行低通滤波,滤波后的火灾信号经第十电容耦合 至第三放大器正相输入端,在第九电阻和第十电阻的作用下,第三放大器的正相输入端还 输入稳压,当存在火灾时候,在第十电容的作用下,第三放大器的正相输入端输入脉冲电压 信号,第三放大器对火灾信号进行二级放大,并输出二级放大信号至信号处理电路。 [0024] 所述信号处理电路是一种微功耗信号处理电路;
[0025] 该信号处理电路设置有比较器,该比较器的正相输入端与所述第三放大器的输出 端连接,所述比较器的反相输入端串第十一电阻后与正电压端连接,该比较器反相输入端 还串第十二电阻后与地连接,所述比较器的输出端与所述微处理器的触发信号端连接。 [0026] 信号处理电路设置的比较器比较处理信号放大电路传来的信号,如果信号放大电 路传来的信号超过报警阈值,比较器发送火源信息唤醒所述微处理器。
[0027] 所述微处理器为微功耗单片机,该微处理器设置有触发信号输入端,该触发信号 输入端与所述比较器的输出端连接;
[0028] 所述微处理器还设置有第一数据端、第二数据端、片选端、串行数据输出端、串行 数据输入端和时钟信号端与所述无线模块连接。
[0029] 微处理器为MSP430F1232型单片机作为的控制核心,具备片上10位模数转换器、 SPI接口 、 RS232接口 、比较器及看门狗等部件功能,具有多种低功耗模式,特别适合用于电 池供电的系统中。微处理器的触发信号输入端输入火灾报警报警信号,微处理器对输入的 信号进行数字滤波和人工智能识别,识别出火焰燃烧的2〜20Hz的闪烁特征频率信号,以 有效避免误报与漏报发生;在火灾报警信号的触发作用下,微处理器控制无线模块工作,同 时微处理器也可接收其它火焰探测器发出的报警信息,并由微处理器决定是否进行跳传。 [0030] 所述无线模块是一种微功耗的射频收发器;[0031] 所述无线模块设置有无线收发芯片,该无线收发芯片设置有第一数据端、第二数 据端、片选信号端、串行数据输入端、串行数据输出端和时钟信号输入端分别与所述所述微 处理器设置的第一数据端、第二数据端、片选端、串行数据输出端、串行数据输入端和时钟 信号端连接;
[0032] 所述无线收发芯片还设置有第一无线信号端和第二无线信号端,所述第一无线信 号端与第一电感的一端连接,该第一电感的另一端串十三电容后与所述第二无线信号端连 接;
[0033] 所述第二无线信号端串第二电感后,再串十四电容接地,所述第一无线信号端串 十五电容后接地;
[0034] 所述第一电感的另一端还与第三电感的一端连接,该第三电感的另一端串十六电 容后接地,所述第三电感的另一端还与第四电感的一端连接,该第四电感的另一端串十七 电容后接地,所述第四电感的另一端还串十八电容后与天线连接。
[0035] 无线模块设置的无线收发芯片型号为CC1100,无线收发芯片接收微处理器的控 制信号,当处于火灾预警状态时,天线电路预警,接收其他无线火灾探测器传输来的无线信 号;当发生火灾,微处理器通过控制无线收发芯片,控制与第一无线信号端和第二无线信号 端连接的天线电路工作,发送无线火灾报警信号到无线传输基站,或发送无线火灾报警信 号到附近的处于预警状态的无线火灾探测器,处于预警状态的无线火灾探测器接收到火灾 报警信号,触发其微处理器控制无线收发芯片发送火灾报警信号、到附近其他的火灾探测 器,如此火灾无线探测器一个个的跳转,直至将火情信息传输到监控中重心,从而实现了无 线火灾联动报警功能。
[0036] 多个所述防火探测器分布在火灾监控覆盖区,该防火探测器检测火灾,产生预警 信号并发送预警信号信号和该防火探测器在系统内的独立编码或其地理位置信息,到所述 无线传输基站,或由附近的防火探测器跳传,直至将预警信号和防火探测器在系统内的独 立编码或其地理位置信息传输到所述无线传输基站;
[0037] 每个防火探测器在其内部都设置有独立编码或其地理位置信息,这些信息代表对 应的防火探测器的位置坐标,如该防火探测器所处的经度、纬度位置,防火探测器发送预警 信号和该防火探测器在系统内的独立编码或其地理位置信息,方便得知火灾发生地,综合 各个防火探测器探测到的火警信息,以及各个防火探测器之间的跳传关系,能迅速了解火 势的燃烧面积,燃烧速度和燃烧方向,根据地理位置信息的变化了解火灾蔓延情况,便于救 护人员能在第一时间准确地掌控火灾事态。
[0038] 所述无线传输基站分布在所述防火探测器发出的无线信号直接或接力方式所能 达到的区域内,所述无线传输基站接收所辖范围内的防火探测器的预警信号和防火探测器 在系统内的独立编码或其地理位置信息,通过GPRS、 CDMA网络或短信方式,向所述无线网 络服务器发送防火探测器的预警信号和防火探测器在系统内的独立编码或其地理位置信 息;
[0039] 所述无线网络服务器利用基于互联网络的GPRS、 CDMA以及3G与所述监控系统通 信,将防火探测器的预警信号和防火探测器在系统内的独立编码或其地理位置信息发送到 所述监控系统;
[0040] 无线传输基站和无线网络服务器为预警信号和防火探测器在系统内的独立编码或其地理位置信息的中转信号站,通过无线传输基站和无线网络服务器将预警信号和防火 探测器在系统内的独立编码或其地理位置信息传送到监控系统,实现了信号无线传输,降 低了成本,同时避免了由于引进通信电缆存在的隐患。
[0041] 所述监控系统是监控用计算机系统,所述监控系统计算分析获取的预警信号、防
火探测器在系统内的独立编码或其地理位置信息,控制启动报警和显示火灾地理位置。
[0042] 监控系统对收到的预警信号、防火探测器在系统内的独立编码或其地理位置信息
进行处理,报警提示火灾,同时显示火灾发生的地点,以及火灾蔓延情况。
[0043] 所述监控系统设置有无线或有线网络接口与所述无线网络服务器通信;
[0044] 所述监控系统还设置有数据库和监控设备,数据库中存储有电子地图、传感器网
络分布拓扑图和历史信息数据;所述监控设备设置有报警系统、检测与火灾分析系统、火警
定位系统;
[0045] 如果监控系统接收到无线预警信息,监控系统进行火灾报警,监控系统能够根据
接收到的火灾预警信号、防火探测器在系统内的独立编码或其地理位置信息,与监控系统
的数据库中存储的电子地图、传感器网络分布拓扑图和历史信息数据进行匹配,判断出火
灾发生地和火灾蔓延状况,有利于管理员及时掌握森林火灾信息,做出处理。
[0046] 本发明的显著效果是:施工安装方便,监控范围广泛,无需通信电缆,使用安全,且
能够实时监控火灾,判断出火灾蔓延状况。
附图说明
[0047] 图1是本发明的原理框图;
[0048] 图2是防火探测器1的原理方框图;
[0049] 图3是防火探测器1的信号放大电路和信号处理电路图; [0050] 图4是微处理器外围电路图; [0051] 图5是无线模块的电路图。
具体实施方式
[0052] 以下结合附图及实施例对本发明进一步描述:
[0053] 如图1所示,一种森林防火预警系统,由无线网络服务器3、监控系统4、至少两个 防火探测器1和至少一个无线传输基站2组成,其特征在于:至少两个防火探测器1组成无 线火警探测和火警信息传输网,每个防火探测器1的微处理器8内存储有该防火探测器1 的独立编码或其地理位置信息,所述无线传输基站2位于该无线火警探测和火警信息传输 网之中,每一个所述防火探测器1检测火灾,产生预警信号,并在相邻两个防火探测器1之 间进行短距离无线预警信号传输,直至将预警信号传递给所述无线传输基站2,该无线传输 基站2与所述无线网络服务器3无线通信,该无线网络服务器3与所述监控系统4网络连 接。无线预警信号包括火警信息、防火探测器1在系统内的独立编码或其地理位置信息。 [0054] 如图2所示,所述防火探测器1分布在火灾探测区内,该防火探测器1包括火焰检 测传感器5、信号放大电路6、信号处理电路7、微处理器8,所述火焰检测传感器5的输出端 连接所述信号放大电路6,信号放大电路6的输出端连接所述信号处理电路7,信号处理电 路7的输出端连接所述微处理器8 ;[0055] 所述火焰检测传感器5为检测火焰的热释电红外传感器或紫外线火焰探测传感 器,或为烟雾、光谱检测传感器,该火焰检测传感器5用于检测零星火源或明火燃烧的情 况,产生信号,并送到所述信号放大电路6 ;
[0056] 所述信号放大电路6对火焰检测传感器5产生的信号进行放大和滤波处理,并将 处理后的信号传送给所述信号处理电路7 ;
[0057] 所述信号处理电路7对信号放大电路6传来的信号比较处理,超过报警阈值的情 况下,发送火源信息唤醒所述微处理器8 ;
[0058] 所述微处理器8内部还存储有其对应的防火探测器1在系统内的独立编码或其地
理位置信息,所述微处理器8还连接有无线模块10,所述微处理器8对信号处理电路7传来
的火源信息进行A/D转换,并进行数字滤波、人工智能模式识别,控制所述无线模块10发射
报警信息、其对应的防火探测器1在系统内的独立编码或其地理位置信息;
[0059] 所述无线模块10根据微处理器8的控制信号,发送无线报警信息、对应的防火探
测器1在系统内的独立编码或其地理位置信息。
[0060] 还设置有电源电路9,该电源电路9为太阳能电池或高能电池,该电源电路9为所 述火焰检测传感器5、信号放大电路6、信号处理电路7、微处理器8和无线模块10供电。 [0061] 如图3所示,所述信号放大电路6是一种微功耗放大电路;
[0062] 该信号放大电路6设置有第一放大器IC1 ,该第一放大器IC1的同相输入端连接所 述火焰检测传感器5的信号输出端S,该第一放大器IC1的反相输入端串第一电阻Rl后与 第五电容C5的正端连接,该第五电容C5的负端接地,所述第一放大器IC1的反相输入端还 串第二电阻R2后,与所述第一放大器IC1的输出端连接,所述第一放大器IC1的反相输入 端还与第六电容C6的正端连接,该第六电容C6的负端与所述第一放大器IC1的输出端连 接;
[0063] 所述第一放大器IC1的输出端还连接有第七电容C7的负端,该第七电容C7的正 端串第三电阻R3后,与第二放大器IC2的同相输入端连接,所述第二放大器IC2的同相输 入端与地之间还跨接有十九电容C19,所述第二放大器IC2的反相输入端串第四电阻R4后, 与第八电容C8的正端连接,该第八电容C8的负端接地,所述第二放大器IC2的反相输入端 还串第五电阻R5后,与所述第二放大器IC2的输出端连接,所述第五电阻R5的两端还跨接 有第九电容C9 ;
[0064] 所述第二放大器IC2的输出端还连接有第十电容CIO的负端,该第十电容CIO的 正端串与正电压之间连接有第九电阻R9,所述第十电容C10的正端与地之间跨接有第十电 阻RIO,所述第十电容C10的正端还串第六电阻R6后与第三放大器IC3的正相输入端连接, 所述第三放大器IC3的反相输入端串第七电阻R7后,与第十一电容C11的正端连接,该第 十一电容Cll的负端接地,所述该第三放大器IC3的反相输入端还串第八电阻R8后与该第 三放大器IC3的输出端连接,所述第八电阻R8的两端还跨接有第十二电容C12。 [0065] 所述信号处理电路7是一种微功耗信号处理电路;
[0066] 该信号处理电路7设置有比较器IC4,该比较器IC4的正相输入端与所述第三放大 器IC3的输出端连接,所述比较器IC4的反相输入端串第十一电阻Rll后与正电压端连接, 该比较器IC4反相输入端还串第十二电阻R12后与地连接,所述比较器IC4的输出端与所 述微处理器8的触发信号端连接。
10[0067] 如图4所示,所述微处理器8为微功耗单片机,该微处理器8设置有触发信号输入 端INT,该触发信号输入端INT与所述比较器IC4的输出端连接;
[0068] 所述微处理器8还设置有第一数据端P2. 1、第二数据端P2. 2、片选端CS、串行数据 输出端SIM0、串行数据输入端SMI和时钟信号端CLK与所述无线模块10连接。 [0069] 如图5所示,所述无线模块10是一种微功耗的射频收发器;
[0070] 所述无线模块10设置有无线收发芯片ll,该无线收发芯片11设置有第一数据端 GD00、第二数据端GD02、片选信号端CSn、串行数据输入端SI、串行数据输出端SO和时钟信 号输入端SCLK分别与所述所述微处理器8设置的第一数据端P2. 1、第二数据端P2. 2、片选 端CS、串行数据输出端SIMO、串行数据输入端SMI和时钟信号端CLK连接; [0071] 所述无线收发芯片11还设置有第一无线信号端RF-N和第二无线信号端RF-P,所 述第一无线信号端RF-N与第一电感L1的一端连接,该第一电感L1的另一端串十三电容 C13后与所述第二无线信号端RF-P连接;
[0072] 所述第二无线信号端RF-P串第二电感L2后,再串十四电容C14十四电容C14接 地,所述第一无线信号端RF-N串十五电容C15后接地;
[0073] 所述第一电感L1的另一端还与第三电感L3的一端连接,该第三电感L3的另一端 串十六电容C16后接地,所述第三电感L3的另一端还与第四电感L4的一端连接,该第四电 感L4的另一端串十七电容C17后接地,所述第四电感L4的另一端还串十八电容C18后与 天线12连接。
[0074] 所述无线传输基站2分布在所述防火探测器1发出的无线信号直接或接力方式所 能达到的区域内,所述无线传输基站2接收所辖范围内的防火探测器1的预警信号和防火 探测器1在系统内的独立编码或其地理位置信息,通过GPRS、CDMA网络或短信方式,向所述 无线网络服务器3发送防火探测器1的预警信号和防火探测器1在系统内的独立编码或其 地理位置信息;
[0075] 所述无线网络服务器3利用基于互联网络的GPRS、CDMA以及3G,将接收到的防火 探测器1的预警信号、防火探测器1在系统内的独立编码或其地理位置信息发送到所述监 控系统4 ;
[0076] 所述监控系统4是监控用计算机系统,所述监控系统4计算分析获取的预警信号、 防火探测器1在系统内的独立编码或其地理位置信息,控制启动报警和显示火灾地理位置。
[0077] 所述监控系统4设置有无线或有线网络接口与所述无线网络服务器3通信; [0078] 所述监控系统4还设置有数据库和监控设备,数据库中存储有电子地图、传感器 网络分布拓扑图和历史信息数据;所述监控设备设置有报警系统、检测与火灾分析系统、火 警定位系统; [0079] 工作原理:
[0080] 防火探测器1检测森林火灾情况,如果发生火灾,发生火灾范围区域的防火探测 器1发出火灾预警信号、防火探测器1在系统内的独立编码或其地理位置信息,火灾预警信 号、感知火灾的防火探测器1在系统内的独立编码或其地理位置信息以无线通信的方式直 接传送到附近的无线传输基站2,或者由各个相邻的防火探测器依次跳传,将信息传送到无 线传输基站2,无线传输基站2和无线网络服务器3作为中间传输机构,依次跳传,将火灾
11预警信号、感知火灾的防火探测器1在系统内的独立编码或其地理位置信息传输到监控系 统4,监控系统4对接收到的信息进行处理,判断并显示火灾发生的地点和火灾蔓延状况, 同时对火灾进行报警。

Claims (9)

  1. 一种森林防火预警系统,由无线网络服务器(3)、监控系统(4)、至少两个防火探测器(1)和至少一个无线传输基站(2)组成,其特征在于:所述至少两个防火探测器(1)组成无线火警探测和火警信息传输网,每个防火探测器(1)的微处理器(8)内存储有该防火探测器(1)的独立编码或其地理位置信息,所述无线传输基站(2)位于该无线火警探测和火警信息传输网之中,每一个所述防火探测器(1)检测火灾,产生预警信号,并在相邻两个防火探测器(1)之间进行无线预警信号传输,直至将预警信号传递给所述无线传输基站(2),该无线传输基站(2)与所述无线网络服务器(3)无线通信,该无线网络服务器(3)与所述监控系统(4)网络连接。
  2. 2. 根据权利要求1所述的森林防火预警系统,其特征在于:所述防火探测器(1)设置 有火焰检测传感器(5)、信号放大电路(6)、信号处理电路(7)、微处理器(8),所述火焰检测 传感器(5)的输出端连接所述信号放大电路(6),信号放大电路(6)的输出端连接所述信号 处理电路(7),信号处理电路(7)的输出端连接所述微处理器(8);所述火焰检测传感器(5)为检测火焰的热释电红外传感器或紫外线火焰探测传感器, 或为烟雾、光谱检测传感器,该火焰检测传感器(5)用于检测零星火源或明火燃烧的情况, 产生信号,并送到所述信号放大电路(6);所述信号放大电路(6)对火焰检测传感器(5)产生的信号进行放大和滤波处理,并将 处理后的信号传送给所述信号处理电路(7);所述信号处理电路(7)对信号放大电路(6)传来的信号比较处理,超过报警阈值的情 况下,发送火源信息唤醒所述微处理器(8);所述微处理器(8)内部存储有该防火探测器(1)在系统内的独立编码或其地理位置信 息,所述微处理器(8)还连接有无线模块(10),所述微处理器(8)对信号处理电路(7)传来 的火源信息进行A/D转换,并进行数字滤波、人工智能模式识别,控制所述无线模块(10)发 射报警信息、对应的防火探测器(1)在系统内的独立编码或其地理位置信息;所述无线模块(10)根据微处理器(8)的控制信号,发送无线报警信息、对应的防火探 测器(1)在系统内的独立编码或其地理位置信息。
  3. 3. 根据权利要求2所述的火焰探测器装置,其特征在于:还设置有电源电路(9),该电 源电路(9)为太阳能电池或高能电池,该电源电路(9)为所述火焰检测传感器(5)、信号放 大电路(6)、信号处理电路(7)、微处理器(8)和无线模块(10)供电。
  4. 4. 根据权利要求2所述的火焰探测器装置,其特征在于:所述信号放大电路(6)是一 种微功耗放大电路;该信号放大电路(6)设置有第一放大器(IC1),该第一放大器(IC1)的同相输入端连接 所述火焰检测传感器(5)的信号输出端(S),该第一放大器(IC1)的反相输入端串第一电阻 (Rl)后与第五电容(C5)的正端连接,该第五电容(C5)的负端接地,所述第一放大器(IC1) 的反相输入端还串第二电阻(R2)后,与所述第一放大器(IC1)的输出端连接,所述第一放 大器(IC1)的反相输入端还与第六电容(C6)的正端连接,该第六电容(C6)的负端与所述 第一放大器(IC1)的输出端连接;所述第一放大器(IC1)的输出端还连接有第七电容(C7)的负端,该第七电容(C7)的 正端串第三电阻(R3)后,与第二放大器(IC2)的同相输入端连接,所述第二放大器(IC2) 的同相输入端与地之间还跨接有十九电容(C19),所述第二放大器(IC2)的反相输入端串第四电阻(R4)后,与第八电容(C8)的正端连接,该第八电容(C8)的负端接地,所述第二放 大器(IC2)的反相输入端还串第五电阻(R5)后,与所述第二放大器(IC2)的输出端连接, 所述第五电阻(R5)的两端还跨接有第九电容(C9);所述第二放大器(IC2)的输出端还连接有第十电容(C10)的负端,该第十电容(C10) 的正端串与正电压之间连接有第九电阻(R9),所述第十电容(C10)的正端与地之间跨接有 第十电阻(R10),所述第十电容(C10)的正端还串第六电阻(R6)后与第三放大器(IC3)的 正相输入端连接,所述第三放大器(IC3)的反相输入端串第七电阻(R7)后,与第十一电容 (C11)的正端连接,该第十一电容(C11)的负端接地,所述该第三放大器(IC3)的反相输入 端还串第八电阻(R8)后与该第三放大器(IC3)的输出端连接,所述第八电阻(R8)的两端 还跨接有第十二电容(C12)。
  5. 5. 根据权利要求2所述的火焰探测器装置,其特征在于:所述信号处理电路(7)是一 种微功耗信号处理电路;该信号处理电路(7)设置有比较器(IC4),该比较器(IC4)的正相输入端与所述第三 放大器(IC3)的输出端连接,所述比较器(IC4)的反相输入端串第十一电阻(R11)后与正 电压端连接,该比较器(IC4)反相输入端还串第十二电阻(R12)后与地连接,所述比较器 (IC4)的输出端与所述微处理器(8)的触发信号端连接。
  6. 6. 根据权利要求2所述火焰探测器装置,其特征在于:所述微处理器(8)为微功耗单 片机,该微处理器(8)设置有触发信号输入端(INT),该触发信号输入端(INT)与所述比较 器(IC4)的输出端连接;所述微处理器(8)还设置有第一数据端(P2. 1)、第二数据端(P2. 2)、片选端(CS)、串行 数据输出端(SIM0)、串行数据输入端(SIMI)和时钟信号端(CLK)与所述无线模块(10)连 接。
  7. 7. 根据权利要求2所述的火焰探测器装置,其特征在于:所述无线模块(10)是一种微 功耗的射频收发器;所述无线模块(10)设置有无线收发芯片(ll),该无线收发芯片(11)设置有第一数据 端(GD00)、第二数据端(GD02)、片选信号端(CSn)、串行数据输入端(SI)、串行数据输出端 (SO)和时钟信号输入端(SCLK)分别与所述所述微处理器(8)设置的第一数据端(P2. 1)、 第二数据端(P2. 2)、片选端(CS)、串行数据输出端(SIMO)、串行数据输入端(SIMI)和时钟 信号端(CLK)连接;所述无线收发芯片(11)还设置有第一无线信号端(RF-N)和第二无线信号端(RF-P), 所述第一无线信号端(RF-N)与第一电感(Ll)的一端连接,该第一电感(Ll)的另一端串 十三电容(C13)后与所述第二无线信号端(RF-P)连接;所述第二无线信号端(RF-P)串第二电感(L2)后,再串十四电容(C14)接地,所述第一 无线信号端(RF-N)串十五电容(C15)后接地;所述第一电感(Ll)的另一端还与第三电感(L3)的一端连接,该第三电感(L3)的另 一端串十六电容(C16)后接地,所述第三电感(L3)的另一端还与第四电感(L4)的一端连 接,该第四电感(L4)的另一端串十七电容(C17)后接地,所述第四电感(L4)的另一端还串 十八电容(C18)后与天线(12)连接。
  8. 8. 根据权利要求2所述的火焰探测器装置,其特征在于:所述无线传输基站(2)分布在所述防火探测器(1)发出的无线信号直接或接力方式所能达到的区域内,所述无线传输 基站(2)接收所辖范围内的防火探测器(1)的预警信号和发出预警信号的防火探测器(1) 在系统内的独立编码或其地理位置信息,通过GPRS、 CDMA网络或短信方式,向所述无线网 络服务器(3)发送防火探测器(1)的预警信号和发出预警信号的防火探测器(1)在系统内 的独立编码或其地理位置信息;所述无线网络服务器(3)利用基于互联网络的GPRS、CDMA以及3G,将接收到的防火探 测器(1)的预警信号、发出预警信号的防火探测器(1)在系统内的独立编码或其地理位置 信息发送到所述监控系统(4);所述监控系统(4)是监控用计算机系统,所述监控系统(4)计算分析获取的预警信号、 发出预警信号的防火探测器(1)在系统内的独立编码或其地理位置信息,控制启动报警和 显示火灾地理位置。
  9. 9.根据权利要求8所述的森林防火预警系统,其特征在于:所述监控系统(4)设置有 无线或有线网络接口与所述无线网络服务器(3)通信;所述监控系统(4)还设置有数据库和监控设备,数据库中存储有电子地图、传感器网 络分布拓扑图和历史信息数据;所述监控设备设置有报警系统、检测与火灾分析系统、火警 定位系统。
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