CN105344050A - 基于自控制电源电路的缓冲稳流式森林红外防火系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于自控制电源电路的缓冲稳流式森林红外防火系统，包括电源，分别与电源相连接的自控制电源电路和红外传感器，电源输入端与自控制电源电路相连接、信号输入端与红外传感器相连接的信号发送器，以及与该信号发送器通过无线网络连接的远程接收器；电源为设置有太阳能板的蓄电池；自控制电源电路还与红外传感器相连接，且该自控制电源电路由单管放大电路等电路组成；在蓄电池与自控制电源电路之间还设置有稳流电路；在自控制电源电路与信号发送器之间还设置有缓冲电路。本发明提供一种基于自控制电源电路的缓冲稳流式森林红外防火系统，降低了系统的耗电量，同时还能很好的降低无效信息的发送量，进而提高了系统资源的利用率。

Description

基于自控制电源电路的缓冲稳流式森林红外防火系统

技术领域

本发明属于森林防火领域，具体是指一种能够有效节省电能消耗的基于自控制电源电路的缓冲稳流式森林红外防火系统。

背景技术

森林火灾是一种突发性强、破坏性大、救助困难的自然灾害。从1950年至1987年的38年间，全国年均发生森林火灾15838次，火灾发生率为13.9次/10万公顷，年均受害森林面积约为94万公顷，森林火灾受害率平均为8.5％，是世界同期平均水平的8倍，全国森林火灾年均伤亡800人。有关专家测算，这一时期全国共烧毁木材9.55亿立方米。按每米价值150元计算，全国直接经济损失达高达1433亿元，占全国各类火灾总损失的56.5％。如何做好森林防火工作，即有效预防和扑救森林火灾，确保人民生命财产安全还是一个大难题，现在只能做到早发现早扑救，尽量将森林火灾造成的损失降到最小。然而森林火灾形势十分严峻，过去近百年的时间里，全球气温上升了0.5到0.8℃，尤其是在最近的50年里上升幅度较大。专家预测未来10到15年，平均气温上升的幅度将会更大。随着林区气温升高、林区可燃物增加、火源管理困难等情况，使得森林火灾的危险性进一步增加。

面对如此严峻的森林防火现状，要求人们运用更多的先进技术和管理方法，采取最有力的措施，尽可能对森林大火的发生和蔓延进行最大限度的控制。最近几年，基于红外热成像的森林防火技术开始进入人们的视野。这种方法能避免夜间能见度低、环境恶劣等影响，在森林防火邻域有着很好的应用前景。但是现有的红外防火系统都拥有一些缺陷，比如持续耗电量较高，导致电源更换频繁；铺设网络较为庞大，导致信息接收端的接收数据量过大且99％的信息均为无效信息，大大占用了有效的系统资源等。

发明内容

本发明的目的在于克服上述问题，提供一种基于自控制电源电路的缓冲稳流式森林红外防火系统，降低了系统的耗电量，同时还能很好的降低无效信息的发送量，进而提高了系统资源的利用率。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

基于自控制电源电路的缓冲稳流式森林红外防火系统，包括电源，分别与电源相连接的自控制电源电路和红外传感器，电源输入端与自控制电源电路相连接、信号输入端与红外传感器相连接的信号发送器，以及与该信号发送器通过无线网络连接的远程接收器；所述电源为设置有太阳能板的蓄电池；所述自控制电源电路还与红外传感器相连接，且该自控制电源电路由单管放大电路，与单管放大电路连接的次级放大电路，与次级放大电路连接的滤波电路，与滤波电路连接的信号触发电路，以及与信号触发电路连接的电源控制电路组成；在蓄电池与自控制电源电路之间还设置有稳流电路；在自控制电源电路与信号发送器之间还设置有缓冲电路。

所述单管放大电路由三极管VT1，负极接地、正极经电容C2后与三极管VT1的基极相连接的电容C1，以及一端与三极管VT1的集电极相连接、另一端经滑动变阻器RP1后与三极管VT1的基极相连接的电阻R1组成；所述三极管VT1的发射极接地，电阻R1和滑动变阻器RP1的连接点接+5V电源，电容C1的正极与负极组成自控制电源电路的信号输入端且与红外传感器相连接。

所述次级放大电路由运算放大器P1，正极与三极管VT1的集电极相连接、负极与运算放大器P1的负输入端相连接的电容C3，一端接地、另一端与运算放大器P1的正输入端相连接的电阻R2，正极与运算放大器P1的正输入端相连接、负极与运算放大器P1的输出端相连接的电容C4，以及与电容C4并联设置的电阻R3组成。

滤波电路由负极接地、正极顺次经电阻R6和电阻R4后与运算放大器P1的输出端相连接的电容C5，以及负极接地、正极顺次经电阻R7和电阻R5后与电容C5的正极相连接的电容C6组成。

所述信号触发电路由三极管VT2，三极管VT3，时基集成电路IC1，一端同时与时基集成电路IC1的管脚4和管脚8相连接、另一端经电阻R8后与时基集成电路IC1的管脚1相连接、滑动端与三极管VT2的基极相连接的滑动变阻器RP3，一端与三极管VT3的集电极相连接、另一端与时基集成电路IC1的管脚8相连接的电阻R9，一端与三极管VT3的发射极相连接、另一端与时基集成电路IC1的管脚1相连接的电阻R10，正极与时基集成电路IC1的管脚5相连接、负极与时基集成电路IC1的管脚1相连接的电容C7，以及P极与时基集成电路IC1的管脚3相连接、N极与电容C7的负极相连接的二极管D1组成；其中，三极管VT2的发射极与三极管VT3的基极相连接，三极管VT2的集电极同时与时基集成电路IC1的管脚2和管脚6相连接，时基集成电路IC1的管脚8与电阻R5和电阻R7的连接点相连接。

所述电源控制电路由三极管VT4，三极管VT5，一端与三极管VT4的发射极相连接、另一端与三极管VT5的发射极相连接的电阻R11，P极与三极管VT5的集电极相连接、N极与时基集成电路IC1的管脚4相连接的二极管D2，以及与二极管D2并联设置的继电器K组成；其中，三极管VT4的基极与二极管D1的P极相连接，三极管VT5的发射极与二极管D1的N极相连接，二极管D2的N极与三极管VT5的发射极组成自控制电源电路的输入端且与稳流电路的输出端相连接，二极管D2的N极经继电器K的常开触点K-1后与三极管VT5的发射极组成自控制电源电路的输出端且与信号发送器的电源输入端相连接。

所述稳流电路由三极管VT6，三极管VT7，三端稳压器IC2，正极与三极管VT6的发射极相连接、负极与三极管VT7的发射极相连接的电容C8，串接在三极管VT6的基极与发射极之间的电阻R12，正极同时与三极管VT7的基极和三端稳压器IC2的GND管脚相连接、负极与三极管VT7的发射极相连接的电容C9，N极同时与三极管VT6的集电极和三端稳压器IC2的Vout管脚相连接、P极与电容C9的正极相连接的二极管D3，与二极管D3并联设置的电阻R13，与电容C9并联设置的滑动变阻器RP3，以及正极与二极管D3的N极相连接、P极与电容C9的负极相连接的电容C10组成；其中，三极管VT6的基极、三极管VT7的集电极以及三端稳压器IC2的Vin管脚相连接，电容C8的正极与负极组成该电路的输入端且与蓄电池的输出端相连接，电容C10的正极与负极组成该电路的输出端。

缓冲电路由运算放大器P2，运算放大器P3，串接在运算放大器P2的负输入端与输出端之间的电阻R14，一端与运算放大器P2的输出端相连接、另一端与运算放大器P3的负输入端相连接的电阻R15，正极与运算放大器P3的正输入端相连接、负极接地的电容C11，与电容C11并联设置的电阻R17，一端与电容C11的正极相连接、另一端同时与运算放大器P2的正电源端和运算放大器P3的正电源端相连接的电阻R16，以及正极与运算放大器P3的输出端相连接、负极与运算放大器P3的负电源端相连接的电容C12组成；其中，运算放大器P2的负电源端接地，运算放大器P2的正电源端接+5V电源，运算放大器P3的负电源端接地，运算放大器P2的正输入端与其负输入端组成该电路的输入端，电容C12的正极与负极组成该电路的输出端且与摄像机的输入端相连接。

作为优选，所述运算放大器P1的型号为LM324，运算放大器P2和运算放大器P3的型号为LM358，时基集成电路IC1的型号为NE555，三端稳压器IC2的型号为LM317。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明能够根据红外信号来自动开启与关闭对信号发送器的供电，在没有红外信号时信号发送器不运行，产品仅需要消耗及少量的电量支持传感器与自控制电源电路的运行即可，在传感器捕捉到红外信号后自控制电源电路才对信号发送器进行供电使其将红外传感器所得的信息进行传送，如此便能很好的节省设备所消耗的电量，同时能够很好的降低无效信息的传递量。

(2)本发明设置有自控制电源电路，能够根据红外传感器的信号来控制信号发送器的供电，大大提高了产品的智能性，使其在使用时能够在有需求是才运行，节省了大量不必要的电能消耗，大大降低了远程接收器接收到的无效信息。

(3)本发明设置有稳流电路，能够在蓄电池向自控制电源电路供电的过程中稳定电流，避免了电流波动时影响自控制电源电路的正常运行，保障了产品的使用准确性，同时还能更好的保护电路中的元件，进一步提高了产品的使用寿命。

(4)本发明设置有缓冲电路，能够在信号发送器通电时对通过的电流进行缓冲处理，避免了电流直接流入信号发送器造成的对摄像机的冲击，更好的保护了信号发送器的正常运行，提高了产品的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

图2为本发明的自控制电源电路的电路图。

图3为本发明的稳流电路的电路图。

图4为本发明的缓冲电路的电路图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，基于自控制电源电路的缓冲稳流式森林红外防火系统，包括电源，分别与电源相连接的自控制电源电路和红外传感器，电源输入端与自控制电源电路相连接、信号输入端与红外传感器相连接的信号发送器，以及与该信号发送器通过无线网络连接的远程接收器；所述电源为设置有太阳能板的蓄电池；所述自控制电源电路还与红外传感器相连接，且该自控制电源电路由单管放大电路，与单管放大电路连接的次级放大电路，与次级放大电路连接的滤波电路，与滤波电路连接的信号触发电路，以及与信号触发电路连接的电源控制电路组成；在蓄电池与自控制电源电路之间还设置有稳流电路；在自控制电源电路与信号发送器之间还设置有缓冲电路。

工作时，红外传感器持续对红外信号进行捕捉，在其未捕捉到红外信号时自控制电源电路不对信号发送器进行供电；当红外传感器捕捉到红外信号后，则向自控制电源电路发送信号，自控制电源电路在接收到信号后则对信号发送器进行供电，信号发送器得电后便将红外传感器的红外信号想远程接收器进行发送，如此便能很好的使用本发明。

如图2所示，单管放大电路由三极管VT1，电容C1，电容C2，电阻R1，滑动变阻器RP1组成。

连接时，电容C1的负极接地、正极经电容C2后与三极管VT1的基极相连接，电阻R1的一端与三极管VT1的集电极相连接、另一端经滑动变阻器RP1后与三极管VT1的基极相连接；所述三极管VT1的发射极接地，电阻R1和滑动变阻器RP1的连接点接+5V电源，电容C1的正极与负极组成自控制电源电路的信号输入端且与红外传感器相连接。

次级放大电路由运算放大器P1，电容C3，电容C4，电阻R2，电阻R3组成。

连接时，电容C3的正极与三极管VT1的集电极相连接、负极与运算放大器P1的负输入端相连接，电阻R2的一端接地、另一端与运算放大器P1的正输入端相连接，电容C4的正极与运算放大器P1的正输入端相连接、负极与运算放大器P1的输出端相连接，电阻R3与电容C4并联设置。

滤波电路由电阻R4，电阻R5，电阻R6，电阻R7电容C5，电容C6组成。

连接时，电容C5的滤波电路由负极接地、正极顺次经电阻R6和电阻R4后与运算放大器P1的输出端相连接，电容C6的负极接地、正极顺次经电阻R7和电阻R5后与电容C5的正极相连接。

信号触发电路由三极管VT2，三极管VT3，时基集成电路IC1，电阻R8，电阻R9，电阻R10，电容C7，二极管D1，滑动变阻器RP3组成。

连接时，滑动变阻器RP3的一端同时与时基集成电路IC1的管脚4和管脚8相连接、另一端经电阻R8后与时基集成电路IC1的管脚1相连接、滑动端与三极管VT2的基极相连接，电阻R9的一端与三极管VT3的集电极相连接、另一端与时基集成电路IC1的管脚8相连接，电阻R10的一端与三极管VT3的发射极相连接、另一端与时基集成电路IC1的管脚1相连接，电容C7的正极与时基集成电路IC1的管脚5相连接、负极与时基集成电路IC1的管脚1相连接，二极管D1的P极与时基集成电路IC1的管脚3相连接、N极与电容C7的负极相连接；其中，三极管VT2的发射极与三极管VT3的基极相连接，三极管VT2的集电极同时与时基集成电路IC1的管脚2和管脚6相连接，时基集成电路IC1的管脚8与电阻R5和电阻R7的连接点相连接。

电源控制电路由三极管VT4，三极管VT5，继电器K，二极管D2，电阻R11组成。

连接时，电阻R11的一端与三极管VT4的发射极相连接、另一端与三极管VT5的发射极相连接，二极管D2的P极与三极管VT5的集电极相连接、N极与时基集成电路IC1的管脚4相连接，继电器K与二极管D2并联设置；其中，三极管VT4的基极与二极管D1的P极相连接，三极管VT5的发射极与二极管D1的N极相连接，二极管D2的N极与三极管VT5的发射极组成自控制电源电路的输入端且与稳流电路的输出端相连接，二极管D2的N极经继电器K的常开触点K-1后与三极管VT5的发射极组成自控制电源电路的输出端且与信号发送器的电源输入端相连接。

使用时，红外传感器的信号通过信号输入端输入，并在单管放大电路处进行第一次放大，信号在完成第一次放大后又经过次级放大电路再次放大与稳定后进入滤波电路，在滤波电路中完成对信号的滤波处理，提高了信号的精度，避免了杂波影响产品正常运行。当有红外信号输入时，滤波电路输出电压信号，三极管VT2的基极处的电位升高，此时三极管VT2和三极管VT3组成的复合放大器饱和导通，三极管VT2的集电极处的电位低于时基集成电路IC1的触发端管脚2，进而使得时基集成电路IC1的输出端管脚3输出高电平并导通三极管VT4和三极管VT5组成的复合放大器，使得继电器K得电，继电器K的常开触点K-1闭合导通电路的输出端，从而完成了对信号发送器的供电。反之，若红外传感器没有信号输入则三极管VT2和三极管VT3组成的复合放大器饱和截断，三极管VT2的集电极处的电位高于时基集成电路IC1的触发端管脚2，时基集成电路IC1的输出端管脚3输出低电平使得三极管VT4和三极管VT5组成的复合放大器截断，继电器K不得电，继电器K的常开触点K-1不闭合，电源不对信号发送器供电。

在单管放大电路处通过滑动变阻器RP1可以对放大的倍数进行调整，以使其能够适应更多种类的传感器，大大提高了该电路的适应能力。

如图3所示，所述稳流电路由三极管VT6，三极管VT7，三端稳压器IC2，电阻R12，电阻R13，滑动变阻器RP3，电容C8，电容C9，电容C10，二极管D3组成。

连接时，电容C8的正极与三极管VT6的发射极相连接、负极与三极管VT7的发射极相连接，电阻R12串接在三极管VT6的基极与发射极之间，电容C9的正极同时与三极管VT7的基极和三端稳压器IC2的GND管脚相连接、负极与三极管VT7的发射极相连接，二极管D3的N极同时与三极管VT6的集电极和三端稳压器IC2的Vout管脚相连接、P极与电容C9的正极相连接，电阻R13与二极管D3并联设置，滑动变阻器RP3与电容C9并联设置，电容C10的正极与二极管D3的N极相连接、P极与电容C9的负极相连接；其中，三极管VT6的基极、三极管VT7的集电极以及三端稳压器IC2的Vin管脚相连接，电容C8的正极与负极组成该电路的输入端且与蓄电池的输出端相连接，电容C10的正极与负极组成该电路的输出端。

使用时，稳流电路将对蓄电池的输出电流进行稳流处理，避免了其电流波动对后续使用电路与设备的影响，能够很好的避免自控制电源电路因为电流波动而导致的错误判断，提高了其控制的精准性，更好的提高了产品的使用效果，同时还能够保护各个用电元器件的安全，进一步提高了产品的使用寿命。

如图4所示，缓冲电路由运算放大器P2，运算放大器P3，电阻R14，电阻R15，电阻R16，电阻R17，电容C11，电容C12组成。

连接时，电阻R14串接在运算放大器P2的负输入端与输出端之间，电阻R15的一端与运算放大器P2的输出端相连接、另一端与运算放大器P3的负输入端相连接，电容C11的正极与运算放大器P3的正输入端相连接、负极接地，电阻R17与电容C11并联设置，电阻R16的一端与电容C11的正极相连接、另一端同时与运算放大器P2的正电源端和运算放大器P3的正电源端相连接，电容C12的正极与运算放大器P3的输出端相连接、负极与运算放大器P3的负电源端相连接；其中，运算放大器P2的负电源端接地，运算放大器P2的正电源端接+5V电源，运算放大器P3的负电源端接地，运算放大器P2的正输入端与其负输入端组成该电路的输入端，电容C12的正极与负极组成该电路的输出端且与摄像机的输入端相连接。

使用时，缓冲电路能够在信号发送器通电时对通过的电流进行缓冲处理，避免了电流直接流入信号发送器造成的对信号发送器的冲击，更好的保护了信号发送器的正常运行，提高了本产品的使用寿命。

所述运算放大器P1的型号为LM324，运算放大器P2和运算放大器P3的型号为LM358，时基集成电路IC1的型号为NE555，三端稳压器IC2的型号为LM317。

如上所述，便可很好的实现本发明。

Claims (9)

1.基于自控制电源电路的缓冲稳流式森林红外防火系统，其特征在于：包括电源，分别与电源相连接的自控制电源电路和红外传感器，电源输入端与自控制电源电路相连接、信号输入端与红外传感器相连接的信号发送器，以及与该信号发送器通过无线网络连接的远程接收器；所述电源为设置有太阳能板的蓄电池；所述自控制电源电路还与红外传感器相连接，且该自控制电源电路由单管放大电路，与单管放大电路连接的次级放大电路，与次级放大电路连接的滤波电路，与滤波电路连接的信号触发电路，以及与信号触发电路连接的电源控制电路组成；在蓄电池与自控制电源电路之间还设置有稳流电路；在自控制电源电路与信号发送器之间还设置有缓冲电路。

2.根据权利要求1所述的基于自控制电源电路的缓冲稳流式森林红外防火系统，其特征在于：所述单管放大电路由三极管VT1，负极接地、正极经电容C2后与三极管VT1的基极相连接的电容C1，以及一端与三极管VT1的集电极相连接、另一端经滑动变阻器RP1后与三极管VT1的基极相连接的电阻R1组成；所述三极管VT1的发射极接地，电阻R1和滑动变阻器RP1的连接点接+5V电源，电容C1的正极与负极组成自控制电源电路的信号输入端且与红外传感器相连接。

3.根据权利要求2所述的基于自控制电源电路的缓冲稳流式森林红外防火系统，其特征在于：所述次级放大电路由运算放大器P1，正极与三极管VT1的集电极相连接、负极与运算放大器P1的负输入端相连接的电容C3，一端接地、另一端与运算放大器P1的正输入端相连接的电阻R2，正极与运算放大器P1的正输入端相连接、负极与运算放大器P1的输出端相连接的电容C4，以及与电容C4并联设置的电阻R3组成。

4.根据权利要求3所述的基于自控制电源电路的缓冲稳流式森林红外防火系统，其特征在于：所述滤波电路由负极接地、正极顺次经电阻R6和电阻R4后与运算放大器P1的输出端相连接的电容C5，以及负极接地、正极顺次经电阻R7和电阻R5后与电容C5的正极相连接的电容C6组成。

5.根据权利要求4所述的基于自控制电源电路的缓冲稳流式森林红外防火系统，其特征在于：所述信号触发电路由三极管VT2，三极管VT3，时基集成电路IC1，一端同时与时基集成电路IC1的管脚4和管脚8相连接、另一端经电阻R8后与时基集成电路IC1的管脚1相连接、滑动端与三极管VT2的基极相连接的滑动变阻器RP3，一端与三极管VT3的集电极相连接、另一端与时基集成电路IC1的管脚8相连接的电阻R9，一端与三极管VT3的发射极相连接、另一端与时基集成电路IC1的管脚1相连接的电阻R10，正极与时基集成电路IC1的管脚5相连接、负极与时基集成电路IC1的管脚1相连接的电容C7，以及P极与时基集成电路IC1的管脚3相连接、N极与电容C7的负极相连接的二极管D1组成；其中，三极管VT2的发射极与三极管VT3的基极相连接，三极管VT2的集电极同时与时基集成电路IC1的管脚2和管脚6相连接，时基集成电路IC1的管脚8与电阻R5和电阻R7的连接点相连接。

6.根据权利要求5所述的基于自控制电源电路的缓冲稳流式森林红外防火系统，其特征在于：所述电源控制电路由三极管VT4，三极管VT5，一端与三极管VT4的发射极相连接、另一端与三极管VT5的发射极相连接的电阻R11，P极与三极管VT5的集电极相连接、N极与时基集成电路IC1的管脚4相连接的二极管D2，以及与二极管D2并联设置的继电器K组成；其中，三极管VT4的基极与二极管D1的P极相连接，三极管VT5的发射极与二极管D1的N极相连接，二极管D2的N极与三极管VT5的发射极组成自控制电源电路的输入端且与稳流电路的输出端相连接，二极管D2的N极经继电器K的常开触点K-1后与三极管VT5的发射极组成自控制电源电路的输出端且与信号发送器的电源输入端相连接。

7.根据权利要求6所述的基于自控制电源电路的缓冲稳流式森林红外防火系统，其特征在于：所述稳流电路由三极管VT6，三极管VT7，三端稳压器IC2，正极与三极管VT6的发射极相连接、负极与三极管VT7的发射极相连接的电容C8，串接在三极管VT6的基极与发射极之间的电阻R12，正极同时与三极管VT7的基极和三端稳压器IC2的GND管脚相连接、负极与三极管VT7的发射极相连接的电容C9，N极同时与三极管VT6的集电极和三端稳压器IC2的Vout管脚相连接、P极与电容C9的正极相连接的二极管D3，与二极管D3并联设置的电阻R13，与电容C9并联设置的滑动变阻器RP3，以及正极与二极管D3的N极相连接、P极与电容C9的负极相连接的电容C10组成；其中，三极管VT6的基极、三极管VT7的集电极以及三端稳压器IC2的Vin管脚相连接，电容C8的正极与负极组成该电路的输入端且与蓄电池的输出端相连接，电容C10的正极与负极组成该电路的输出端。

8.根据权利要求7所述的基于自控制电源电路的缓冲稳流式森林红外防火系统，其特征在于：所述缓冲电路由运算放大器P2，运算放大器P3，串接在运算放大器P2的负输入端与输出端之间的电阻R14，一端与运算放大器P2的输出端相连接、另一端与运算放大器P3的负输入端相连接的电阻R15，正极与运算放大器P3的正输入端相连接、负极接地的电容C11，与电容C11并联设置的电阻R17，一端与电容C11的正极相连接、另一端同时与运算放大器P2的正电源端和运算放大器P3的正电源端相连接的电阻R16，以及正极与运算放大器P3的输出端相连接、负极与运算放大器P3的负电源端相连接的电容C12组成；其中，运算放大器P2的负电源端接地，运算放大器P2的正电源端接+5V电源，运算放大器P3的负电源端接地，运算放大器P2的正输入端与其负输入端组成该电路的输入端，电容C12的正极与负极组成该电路的输出端且与摄像机的输入端相连接。

9.根据权利要求8所述的基于自控制电源电路的缓冲稳流式森林红外防火系统，其特征在于：所述运算放大器P1的型号为LM324，运算放大器P2和运算放大器P3的型号为LM358，时基集成电路IC1的型号为NE555，三端稳压器IC2的型号为LM317。