CN114724337A - 基于光伏电池供电的远程智能监测预警系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及远程监测预警技术领域，解决现有监测预警系统在偏远地区不通市电下受制于电力供应无法及时对自然灾害事故监测预警的问题，提供了一种基于光伏电池供电的远程智能监测预警系统及方法。该系统包括：多个呈分布式设置的监测装置以及与各所述监测装置连接的远程监测服务器；每一监测装置包括：红外探测仪，摄像头，温度传感器，湿度传感器，气体检测器，风力检测器，光强传感器，光伏蓄电机构；其中，各监测装置之间通信连接，且各监测装置采集到的环境信息能够相互共享；远程监测服务器获取当前环境信息，并根据气象信息以及环境信息控制各元件按照预设时序依次工作采集对应环境数据，以便异常时及时预警。

Description

基于光伏电池供电的远程智能监测预警系统及方法

技术领域

本发明涉及远程监控预警技术领域，尤其涉及一种基于光伏电池供电的远程智能监测预警系统及方法。

背景技术

远程智能监测预警系统主要用于气象、农业、地质、森林等，对指定区域进行远程监测，并对监测到的环境信息处理后发出预警信息。

申请号为201510311371.6的中国发明专利，公开了一种多数据融合的森林火灾智能识别系统，它包括红外热像仪、数字摄像机、超声波气象站、地理信息系统和上位机，红外热像仪、数字摄像机、超声波气象站和地理信息系统分别与上位机连接；所述的上位机上设置有人工神经网络和模糊专家系统，所述的人工神经网络分析红外热像仪采集的红外图像和数字摄像机采集的可见光图像，并将分析后的数据传输到模糊专家系统计算森林火灾的概率，超声波气象站提供森林的气象数据，地理信息系统提供地理信息。该发明提供了一种多数据融合的森林火灾智能识别系统和方法，该方法将多种数据进行融合来进行森林火灾预测，能显著降低森林火灾的误识率，提高系统的运行效率，降低工作人员的劳动强度。但是这种智能识别系统中通常采用市电供电，且主要侧重采集各种气象信息并提供预警信息，但在天气条件恶劣时，监测系统中的电路模块由于长期使用，且周围环境恶劣，很容易出现信号采集的数据传输异常的情况，这样很容易影响森林火灾监控系统的正常运行。

因而在此基础上，进行了研究改进，如申请号为201610692103.8的中国发明专利公开了一种基于太阳能供电的森林火险气象预警系统，包括气象监测模块、接口保护模块、地理监测模块、供电模块、数据接收模块、森林火险天气指数计算模块、森林火险预警信息生成模块和预警信息发送模块，所述接口保护模块包括检测器、计时器，串口开关和电平变换保护电路，其中检测器、计时器和串口开关顺序连接，串口开关和电平变换保护电路双向连接，检测器与电平变换保护电路连接。本发明可以对森林的气象数据和地理数据进行实时监测、处理、分析，对林区火灾进行实时预警，并将预警信息及时发布，有效实现森林防火预警，节省人力物力；解决了预警系统内没有检测电路检测模块传输接口是否连接异常的情况的问题，避免了由于接口连接异常导致影响整个预警系统的正常运行。

但是现阶段对森林预警的监控系统中，在偏远的地区或者森林覆盖率较大的时候，为了24小时起到有效正常地监控到各个区域的天气情况，则需要24小时不间断地供电；若如对比文件1中采用市电供电，实际中会存在取电困难，且偏远的山区中地形复杂，对管路布线等需要耗费非常大的人力物力，极其不便于在偏远地区中推广及应用。而如对比文件 2中，基于太阳能供电，可以不需要采用市电，但是每个监控设备涉及到的耗电元件非常之多，且需要高清或者精准的测试，通常各元件的耗电量也较大，因此对太阳能供电的要求则非常高，需要收集较多的太阳能才能转化为足够的电量供所有的电子元件使用；而在偏远的山区或者森林覆盖率高的地方，晴天相对较少，经常连续出现阴天或者雨天，可以说太阳能的资源不是十分充足。所以在阴天或者雨天的时候收集到的太阳能往往不够所有的电子元件使用。要想需要满足长时间的监控，需要安装较多的蓄电池，以便在晴天的时候收集较多的太阳能供雨天使用，这样一来，则需要较多的蓄电池，一方面增加了经济成本，另外一方面蓄电池通常较重，在偏远地区的时候安装的运输及安装成本较高，不便于在偏远地区推广使用。因此，现有技术中的监测系统存在不利于在偏远地区中安装使用，且在阴雨天容易出现供电不足导致监测参数获取不足而导致系统无法正常监测的技术问题。

最近，智慧杆成为建设现代智慧城市中的重要热门话题，且智慧杆的出现极大地促进了我国城市向智慧城市转型升级。然而对于偏远地区的森林则由于无法通市电而导致监测困难，经常发生火灾、泥石流、山洪等自然灾害，而不易及时发现，对人们生命财产带来极大的安全隐患和损失。因此对于这些场景有必要结合智慧杆探索出一条新的技术道路。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于光伏电池供电的远程智能监测预警系统及方法，解决现有技术中的监控系统存在不利于在偏远地区中安装使用，且在阴雨天容易出现供电不足导致监测参数获取不足而导致系统无法正常监测的技术问题。

第一方面，本发明提供一种基于光伏电池供电的远程智能监测预警系统，所述系统包括：多个呈分布式设置的监测装置以及与各所述监测装置通信连接的远程监测服务器；每一所述监测装置监测所在监测区域的环境信息，包括：

红外探测仪，用于采集所在环境的热红外图像；

摄像头，用于采集所在环境的环境图像；

温度传感器，用于采集所在环境的温度；

湿度传感器，用于采集所在环境的湿度；

气体检测器，用于采集所在环境的气体成分及含量；

风力检测器，用于检测所在环境的风速、风向信息；

光强传感器，用于获取所在环境光的光照强度；

光伏蓄电机构，所述光伏蓄电机构与各元件连接，并用于将太阳能转化为可储蓄的电能至电池中，为所在监测装置提供电源；

其中，各所述监测装置之间通信连接，每一监测装置依据气象信息和各自电量情况以及相邻监测装置的监测信息共享情况确定控制红外探测仪、摄像头、温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器和光强传感器按预设时序动态启动采集所在监测区域相应的环境信息；所述远程监测服务器根据各监测装置采集后反馈的环境信息并结合信息数据库中存储的所述监测区域的历史环境信息确定是否发布预警信息。

优选地，所述监测装置包括：第一监测装置、第二监测装置…第N监测装置，其中N为大于等于3的正整数，各所述监测装置依据监测区域地形地貌按照预设视角间隔设置以实现对监测区域的监测，其中，所述第一监测装置从第一视角获取所在环境的环境信息；所述第二监测装置从第二视角获取所在环境的环境信息；…所述第N监测装置从第N视角获取所在环境的环境信息，其中第一视角、第二视角…第N视角中相邻视角之间的监测区域部分重叠。

优选地，所述信息数据库中至少存储的历史环境信息包括以下至少之一：年平均气温信息、极端气温信息、年平均降雨量信息、最高降雨量信息、无霜期信息、台风信息以及雷击信息。

优选地，所述监测装置包括杆体，所述红外探测仪、摄像头、温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器、光强传感器和光伏蓄电机构安装在所述监测装置的杆体上。

优选地，所述光伏蓄电机构位于杆体的上端部，所述红外探测仪与所述摄像头位于所述光伏蓄电机构下的杆体上且重力方向上被光伏蓄电机构的光伏板遮挡，在所述杆体中部设置气体检测器以及温度检测器，在所述杆体的顶端设置风力检测器以及光强传感器，所述湿度传感器设于所述杆体下部与地面土壤表层接触。

第二方面，本发明还提供一种基于前面所述的远程智能监测预警系统的监测预警方法，所述方法包括以下步骤：

获取各监测装置当前的剩余电量信息以及在当前工作模式下电量增长信息，预测各监测装置在当前工作模式下的最大工作时长；

获取监测区域的气象信息，所述气象信息包括当天气象信息和未来预定时间内的气象信息；

依据所述气象信息、最大工作时长，确定各监测装置是否需改变当前工作模式，所述工作模式为低功耗模式、休眠模式或者正常运行模式；

在各监测装置相应的工作模式下，控制各监测装置中所述红外探测仪、摄像头、温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器、光强传感器按预设规则开启或关闭实现预警监测；

更新信息数据库中各监测装置监测的环境信息数据；

当获取到某一监测装置监测到当前环境信息异常时，结合相邻的监测装置监测的环境信息和信息数据库中的历史环境信息确定是否发送预警信息。

优选地，所述在各监测装置相应的工作模式下，控制各监测装置中所述红外探测仪、摄像头、温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器、光强传感器按预设规则开启或关闭实现预警监测包括：

当从各监测装置中选取在剩余电量下最大工作时长低于第一预设阈值的一目标监测装置进入休眠模式时，确定目标监测装置相邻的监测装置中是否有处于正常运行模式的监测装置，其中，处于正常运行模式的监测装置的红外探测仪、摄像头、温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器、光强传感器均处于正常工作状态；

判断处于正常运行模式的监测装置采集的环境信息数据是否满足处于休眠模式下的所述目标监测装置假定在正常运行模式时监测的环境信息的数据完整性；

当不满足数据完整性时，则根据目标监测装置之前所采集的历史环境信息数据与所述相邻的监测装置的历史环境信息数据在相同取样时刻下的关联性分析，并结合相邻的处于正常运行模式下的监测装置实时采集的环境信息数据预测目标监测装置进入休眠模式后的模拟环境信息数据；

通过所述模拟环境信息数据来对处于休眠模式下的目标监测装置所监测的区域进行监测预警。

优选地，所述在各监测装置相应的工作模式下，控制各监测装置中所述红外探测仪、摄像头、温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器、光强传感器按预设规则开启或关闭实现预警监测还包括：

当从各监测装置中选取在剩余电量下最大工作时长大于等于所述第一预设阈值且小于等于第二预设阈值的一目标监测装置进入低功耗模式时，控制处于低功耗模式的目标监测装置中所述红外探测仪开启，控制所述温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器和光强传感器依据当前气象信息开启或关闭，控制所述摄像头关闭；

控制与处于低功耗模式的目标监测装置相邻地处于正常运行模式的监测装置的摄像头以预定时间间隔监测目标监测装置所监测区域的图像，其中，处于正常运行模式的监测装置在剩余电量下最大工作时长大于第二预设阈值。

优选地，所述控制所述温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器和光强传感器依据当前气象信息开启或关闭包括：

当所述当前气象信息满足第一预设条件时，则控制处于低功耗模式的目标监测装置开启所述温度传感器、气体检测器和光强传感器；其中，所述第一预设条件包括高温、干燥且一天时间中光照强度变化剧烈；

当所述当前气象信息满足第二预设条件时，则控制湿度传感器和风力检测器开启，关闭温度传感器、气体检测器和光强传感器；所述第二预设条件包括：大雨或暴雨、风力大于预设级别；

实时更新当前气象信息，并相应动态控制所述温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器和光强传感器开启或关闭。

优选地，所述当获取到某一监测装置监测到当前环境信息异常时，结合相邻的监测装置监测的环境信息和信息数据库中的历史环境信息确定是否发送预警信息包括：

某一监测装置监测到当前环境信息异常；

获取相邻的处于正常运行模式的监测装置监测的实时的环境信息；

确定所述实时的环境信息中是否有数据变化幅值超过预设幅值；

当超过所述预设幅值时，则结合信息数据库中的历史环境信息分析当前环境信息异常原因以及对应的后果严重性；

依据当前环境信息异常原因以及对应的后果严重性确定是否发送预警信息。

本发明带来的有益效果：

本发明首先将各元件集合在一个整体，且通过光伏发电组件进行发电，不需要连接市电，能够应用在偏远山区，便于为天气预警系统供电，且天气预警系统中的各部分采用模块化设置，易于安装、调试及维护，无线联网功能可组网交互信息，可定制、可扩展；具有灵活安装、不需要复杂布线的优点。其次，设置多个分布式设置的监测装置，每个监测装置独立运行，即使有部分的监测装置受到天气如暴雨、雷电、台风、泥石流等发生故障，在偏远地区出现故障来不及维修的时候，其余的监测装置均能起到监测的作用，彼此相互协作，从而提高监测预警的实用性和准确性；另外，本发明提供的系统中，可以根据不同的气象信息以及环境信息提供各监测装置中不同元件的工作时序，因而，在一些阴雨天气，太阳能较低的情况下，开启各监测装置中部分的元件工作即可，从而减少了单个监测装置的能耗，提高了单个监测装置的续航时间，使单个监测装置不需要安装过多的蓄电池，也有利于安装在偏远的地区中，从而有利于在偏远地区中推广及使用；从而减少了单个监测装置的能耗，提高了单个监测装置的续航时间，同时也减少了监测装置受阴雨天气等太阳能不足的时候，发生断电的可能，解决了现有技术中的监控系统存在不利于在偏远地区中安装使用，且在阴雨天容易出现供电不足导致监测参数获取不足而导致系统无法正常监测的技术问题；具有能适用在偏远山区，且便于安装；能够从采集环境的多种数据，提高了检测预警的准确性的优点，且能够选择开启部分的元件工作，从而保证了在阴雨天气中，能够有充足的电量监测环境。

附图说明

图1为本发明实施例一中基于光伏电池供电的远程智能监测预警系统的其中一种实现方式的示意图；

图2为本发明实施例一中基于光伏电池供电的远程智能监测预警系统的另一种实现方式示意图；

图3为本发明实施例一中监测装置的结构示意图；

图4为本发明实施例二中智能监测预警方法的流程图；

图5为本发明实施例二中另一实施例的智能监测预警方法的流程图；

图6为本发明实施例二中另一实施例的智能监测预警方法的流程图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块，本发明中所出现的模块的划分，仅仅是一种逻辑上的划分，实际应用中实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合成或集成在另一个系统中，或一些特征可以忽略，或不执行。

本发明主要发明构思是提供一种基于光伏电池供电的远程智能监测预警系统及方法，主要供应电源为太阳能光伏发电模块，主要的应用场景是敷设供电线路较为困难且成本高昂的偏远山区和森林以及自然保护区等区域。这些区域一方面是平时容易发生火灾，此外人工维护成本高昂。通过分布式设置若干能覆盖整个监测区域的监测装置，降低火灾、山体滑坡事故等发生带来的危害。每一监测装置中设置有多个功能模块，而各监测装置彼此之间相互通信，如广播方式或者其它无线通信协议方式通信，彼此及时更新，将采集的数据构建信息数据库，记录监测区域的年平均气温、极端气温、年平均降雨量、最高降雨量、无霜期、台风、雷击等信息，还有一些特殊事件比如山体滑坡，地震造成的山体形貌变化等。由于在光伏作为供电电源时，电量成为确保整个监测区域监测实时性、准确性、数据完整性的关键，因此，本发明主要是对监测装置及相应的监测方法进行改进，相较于现有的采用太阳能作为供电源的光伏电源监控装置，不仅成本降低，而且产业实用性方面大大便利。通过监测装置中的各功能部分采用模块化集成设置，易于安装、调试及维护，且还可通过无线联网功能组网交互信息，可定制、可扩展。此外，通过各种模块采集各种参数，各种参数再结合气象预测，控制各监测装置中各模块的开启/关闭以及工作时序，在保证能够准确监测各项参数的同时，减少各元件的能耗，从而保证在阴雨天气太阳能光线不足的情况下，均能够有充足的电量，解决了现有技术中的监控系统存在不利于在偏远地区中安装使用，且在阴雨天容易出现供电不足导致监测参数获取不足而导致系统无法正常监测的技术问题；能够从采集监测装置所在环境的多种数据，提高了监测预警的准确性，且能够选择开启部分的功能模块工作，从而保证了即便在较为极端的阴雨天气中，依然能较好地对监测区域有效监控。

实施例一

本发明实施例一提供一种基于光伏电池供电的远程智能监测预警系统，该监测预警系统包括：多个呈分布式设置的监测装置以及与各所述监测装置通信连接的远程监控服务器；各监测装置间隔预设的距离设置，通常而言，对已特定的区域，如一片森林中，设置多个呈环状的监测点，所有监测点围合成最小的单元可视为最小的一个系统；监测装置设置成智慧杆，根据需求安装在环境中，应用的环境包括但不限于农田、城市、森林。每一所述监测装置包括：

红外探测仪100，用于采集所在环境的热红外图像；用于采集当前环境的热红外图像；通过热红外探测仪获取环境热红外图像，热红可转动设置在智慧杆上，通过驱动机构驱动红外探测仪以每分钟一转的速度绕智慧杆轴线转动，在转动过程中，实时对环境进行探测，从而实现连续的采集环境的温度变化，通过红外探测仪，能够检测到预设距离外的是否有起火点。红外探测仪在采集过程中，容易受到其他物品的温度变化影响，红外模块还可以根据红外图像记录预设时间内的温度点，判断温度的变化值，若温度地变化在预设时间内超过预设的值，则认为该处开始起火。还包括对红外图像进行滤波处理，得到温度超过预设值的范围，建立与环境对应的坐标系，从而能够得到起火的具体位置与范围。

摄像头200，用于采集所在环境的环境图像；设置在智慧杆的中部，可绕智慧杆转动 360°，起到全方位监测环境；用于采集当前环境的环境图像；由于红外探测仪还受其他物质的温度影响，为了消除温度的影响，通过高清摄像头采集与热红外图像对应的高清图像，对高清图像进行处理；若是在白天的时候，对环境光进行滤掉环境光处理，因此当处于白天的时候，结合采集到的烟雾大小，从而判断是否起火；若是在夜晚的时候，则结合光的亮度判断是否起火。通过红外以及视觉判断提供准确的起火判断。

温度传感器，用于采集所在环境的温度；环境温度包括地表温度、空气温度。

湿度传感器，用于采集所在环境的湿度；湿度包括地表湿度、空气湿度。

气体检测器，用于采集所在环境的气体成分及含量；

风力检测器，用于检测所在环境的风速、风向信息；

光强传感器，用于获取所在环境光的光照强度；

光伏蓄电机构300，所述光伏蓄电机构与各元件连接，并用于将太阳能转化为可储蓄的电能至电池中，为相应监测装置提供电源；光伏蓄电机构包括：光伏组件以及蓄电池，且各模块的采用直流电，光伏组件获取太阳能直接作为直流电进行使用。光伏组件设置在智慧杆的顶部，采集太阳光。每一智慧杆通过设置独立的太阳能供电，降低与其他市电的连接电路，当火灾的时候会损坏部分市电，导致市电断开，而无法正常工作。本发明采用独立的光伏蓄电机构，即使部分智慧杆受到损坏，也不影响其他的正常使用，从而能够保证整个过程中，系统能够正常运行，保证产品的稳定性，提高检测的准确率，从而减少危害。

其中，各所述监测装置之间通信连接，每一监测装置依据气象信息和各自电量情况以及相邻监测装置的信息共享情况确定控制红外探测仪、摄像头、温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器和光强传感器按预设时序动态启动采集监测区域相应的环境信息；如，在气象信息为阴雨天气，且环境中相对湿度高，这时候环境中不容易起火，这时候，则不需要监测太多的数据，控制开启其中一个监测装置的红外探测仪测试是否有起火点即可，其余监测装置中的红外探测仪不开启；然后开启另外一个监测装置中摄像头，其余监测装置中的摄像头不开启；以此类推；使整个系统能够获取到所有的环境参数即可。若环境面积相对较小，此时对应设置的监测装置比较少，也就是说单个监测装置里面的元件数目比监测装置的个数少的时候，可以选择每个监测装置开启两个元件，其他元件处于待机状态，保证仅在太阳能供电下就能全天候采集到所有的环境信息。

所述远程监测服务器根据各监测装置采集后反馈的环境信息并结合信息数据库中存储的所述监测区域的历史环境信息确定是否发布预警信息。如各监测装置采集后反馈的环境信息中温度以及湿度发生骤变，历史环境信息中对应该温度以及湿度的变化下会出现极端天气如冰雹、雨雪等天气的时候，启动发布极端天气预警信息；又如，在远程监测过程中，发生某个区域的温度过高，并伴随有浓烟等生成，历史环境信息中存在起火情况，则发布火灾预警信息。当然，实际应用中的根据不同环境信息对应不同的预警信息，在此不做一一列举。

在本实施例中，本发明首先将各种监测数据的元件集合在一个整体，且通过光伏发电组件进行发电，不需要连接市电，能够将监测装置应用在偏远山区，便于为智能监测预警系统供电，且智能监测预警系统中的各部分采用模块化设置，易于安装、调试及维护，无线联网功能可组网交互信息，可定制、可扩展；具有灵活安装、不需要复杂布线的优点。其次，设置多个分布式设置的监测装置，每个监测装置独立运行，即使有部分的监测装置受到天气如暴雨、雷电、台风、泥石流等发生故障，在偏远地区出现故障来不及维修的时候，其余的监测装置均能起到监测的作用，从而提高监测预警的准确性；另外，本发明提供的系统中，可以根据不同的气象信息以及环境信息提供各监测装置中各监测数据的元件的工作时序，因而，在一些阴雨天气，太阳能较低的情况下，开启各监测装置中部分的元件工作即可，从而减少了单个监测装置的能耗，提高了单个监测装置的续航时间，使单个监测装置不需要安装过多的蓄电池，也有利于安装在偏远的地区中，从而有利于在偏远地区中推广及使用；从而减少了单个监测装置的能耗，提高了单个监测装置的续航时间，同时也减少了监测装置受阴雨天气等太阳能不足的时候，发生断电的可能，解决了现有技术中的智能监测系统存在不利于在偏远地区中安装使用，且在阴雨天容易出现供电不足导致监测参数获取不足而导致系统无法正常监测的技术问题；具有能适用在偏远山区，且便于安装；能够从采集环境的多种数据，提高了监测预警的准确性的优点，且能够选择开启部分的元件工作，从而保证了在较为极端的阴雨天气中，能够有充足的电量监测环境，依然能较好地对监测区域有效监控。

进一步，所述监测装置包括：第一监测装置、第二监测装置…第N监测装置，其中N为大于等于3的正整数，各所述监测装置依据监测区域地形地貌按照预设视角间隔设置以实现对监测区域的监测，其中，所述第一监测装置从第一视角获取所在环境的环境信息；所述第二监测装置从第二视角获取所在环境的环境信息；…所述第N监测装置从第N视角获取所在环境的环境信息，其中第一视角、第二视角…第N视角中相邻视角之间的监测区域部分重叠。这里部分重叠可以有效地增加数据采集时的准确性，而且受制于天气原因，在太阳能供电不足的情况下，可以尽可能地实现各监测装置之间的相互协作功能，同时确保在某些极端天气下，太阳能发电严重不足时，能够通过各监测装置之间的彼此协作来实现所在监测环境的全天候监测预警。

第一种实现方式，如图1所示，将各监测装置安装在“XX森林农场”上，或者一些游乐场、公园等包括：

第一监测装置11、第二监测装置12、第三监测装置13、第四监测装置14、第五监测装置15、第六监测装置16以及第七监测装置17；其中，第一监测装置11、第二监测装置 12设置在森林农场门口的两侧；第三监测装置13以及第四监测装置14设置在道路两侧，起到监测人体是否进入森林农场的情况，第五监测装置15、第六监测装置16以及第七监测装置17绕设在森林周边，监测森林内部发生的天气情况；判断人是否进入森林农场内部，若是，则根据不同环境信息发布信息预警；比如，森林内部是否起火，在起火初期则发布预警；又如在天气出现极端天气之初，就发布预警信息，起到及时监测且全面检测的作用，此时第一视角、第二视角，…第N视角包括从森林农场的入口、道路、以及森林林区内部的多个位置对应的角度。

第二种实现方式，如图2所示，将各监测装置安装在森林农场上的周围，具体包括：第一监测装置21、第二监测装置22、第三监测装置23、第四监测装置24、第五监测装置 25以及第六监测装置26，每个检测装置以相同的夹角采集森林里面的场景数据，具体监测装置的个数受森林环境面积的大小设置，各监测装置之间的采集范围应该至少部分重合；所有的监测装置均能采集到森林环境中所有的区域，最大限度地保证了整个森林环境被有效监测，此时第一视角、第二视角，…第N视角包括从森林周侧指向森林中心，围合形成一个圈，包围森林。

进一步，所述信息数据库中至少存储有年平均气温信息、极端气温信息、年平均降雨量信息、最高降雨量信息、无霜期信息、台风信息以及雷击信息。

在本实施例中，根据温度传感器获得历史温度数据并储存，得到年平均气温、最高以及最低的极端气温信息；将历史降雨信息储存得到年降雨量；台风信息可通过风力检测器监测，得到的历史风力级别储存得到历史台风信息；雷击信息通过光伏蓄电机构以及摄像头拍摄的图像监测，得到平均每年的雷击信息以及频繁出现雷击的月份；将年平均气温信息、极端气温信息、年平均降雨量信息、最高降雨量信息、无霜期信息、台风信息以及雷击信息可以根据各监测装置监测到的历史数据储存，并建立数据库，能够便于远程监测服务器根据不同的环境信息来处理得到不同工作时序方案，使整个监测系统能够预测到未来天气的变化，从而能够更加智能对环境进行监测。这里的降雨量监测、无霜期信息以及雷击信息收集都可以采用现有技术中常见的方式来实现，在气象领域属于较为常见的监测功能设置在监测装置中。本发明主要是结合这些数据实现监测预警的作用。

进一步，如图3所示，所述监测装置包括杆体400，所述红外探测仪100、摄像头200、温度传感器、湿度传感器500、气体检测器、风力检测器、光强传感器和光伏蓄电机构300 安装在所述监测装置的杆体上所述光伏蓄电机构300位于杆体上端部，所述红外探测仪100与所述摄像头200位于所述光伏蓄电机构300下的杆体400上且重力方向上被光伏蓄电机构300的光伏板遮挡，在所述杆体400中部设置气体检测器以及温度检测器，在杆体400 的顶端设置风力传感器以及光强传感器，所述湿度传感器500设于所述杆体400下部与地面土壤表层接触。

在本实施例中，光伏蓄电机构300包括：光伏组件以及蓄电池；光伏组件包括两用来聚光的光伏板，蓄电池设置在杆体内部；将光伏组件设置在杆体的顶端，便于从最大的限度收集太阳能；两光伏板构成的光伏组件呈现伞状结构，除了聚集光线的作用外，还起到为其他监测数据的元件遮挡，避免其他元件长期受日晒雨淋而影响寿命及精度。红外探测仪与所述摄像头位于杆体的上端部，能够最大距离地采集环境的数据。蓄电池设置在杆体的内部，起到防水、防风防尘的作用。

杆体400的中部设置有安装箱600，将气体检测器、温度检测器设置在安装箱内，它们各自穿过安装箱，采集部漏出安装箱的外部，起到保护气体检测器、温度检测器作用。气体检测器、温度检测器等设置在杆体的中部，由于中部的空气较为均匀，气体检测器、温度检测器监测到的环境数据较为准确。

此外，风力检测器800设置在光伏组件的上方，位于杆体的顶部由于光伏组件形成伞状结构，光伏组件的下侧的风会被光伏组件的遮挡，形成的风力会相对减小，从而将风力检测器设置在杆体的顶部，减少光伏组件对其的影响，从而提高风力检测器800的检测的准确度。

光强传感器(图中未示出)也设置在杆体的顶部，避免光伏蓄电机构300遮阴，从而降低了光强传感器的测试准确度。

湿度传感器500埋设在地表下，测试土壤的湿度，一般在森林土壤中，会起火的物体通常是覆盖在地表的枯叶等，此时测试土壤的湿度，判断地表上的枯叶是否达到着火条件。当然，在杆体的中部还设置有测试环境湿度的另一湿度传感器，此时，用于测试环境的湿度，判断空气的湿度是否达到下雨的湿度值。结合地表土壤湿度以及空气的湿度，可以确定森林出现火灾险情的风险大小。

为了测试降雨量，在光伏蓄电机构300的上方还可以设置雨量器700，用于检测环境的降雨量，通过其来测试单位时间内的降雨量。

实施例二

本发明实施例二在实施例一提供的基于光伏电池供电的远程智能监测预警系统的基础上，还提供一种基于光伏电池供电的远程智能监测预警方法，如图4所示，所述方法包括以下步骤：

S1：获取各监测装置当前的剩余电量信息以及在当前工作模式下电量增长信息，预测各监测装置在当前工作模式下的最大工作时长；当前的剩余电量信息可以通过读取蓄电池电量获取，电量增长信息的获取包括获取单位时间内的电量增长值，得到电量增长速率。

S2：获取监测区域的气象信息，所述气象信息包括当天气象信息和未来预定时间内的气象信息；监测装置通过互联网与气象局发布的气象信息联网，获取未来10天内的天气变化信息。

S3：依据所述气象信息、最大工作时长，确定各监测装置是否需改变当前工作模式，所述工作模式为低功耗模式、休眠模式或者正常运行模式；气象信息包括一整天的晴天、雨天、阴天；白天或者黑夜等，当然也包括一天中的晴转阴等变化，也包括对应的季节，如在夏天和冬天。这是由于在晴天相较于阴天，晴天时候对应各监测装置的最大工作时长会相应增长，白天相较于黑夜的情况，对应的监测装置的最大工作时长会相应增长。对应夏天的光照时长以及强度都会相对冬天增长，在夏天的时候对应的监测装置工作时长会增长，则此时需要对应的调整工作模式。如在晴天转雨天的时候，如果监测装置的工作时长不足，则调整为休眠模式或低功耗模式；或者阴天转晴天的时候，如监测装置工作时长足够，则调整为正常工作模式；又如白天到黑夜，将工作模式从正常工作模式切换休眠模式等。又如夏天转到冬天，此时会根据晴天雨天，对应调整低功耗模式或者休眠模式的工作时长。

S4：在各监测装置相应的工作模式下，控制各监测装置中所述红外探测仪、摄像头、温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器、光强传感器按预设规则开启或关闭实现预警监测；按照预设规则控制每一监控装置中的部分元件工作，且各监控装置中工作的元件需满足所有监控装置能获取到当前环境的热红外图像、环境图像、温度、湿度、气体成分及含量、光线强度、风速及风向。如，在休眠模式中，气象信息为阴雨天气，且环境中相对湿度高，这时候环境中不容易起火，这时候，则不需要监测太多的数据，控制开启其中一个监测装置的红外探测仪测试是否有起火点即可，其余监测装置中的红外探测仪不开启；然后开启另外一个监测装置中摄像头，其余监测装置中的摄像头不开启；以此类推；使整个系统能够获取到所有的环境参数即可。若果环境面积相对较小，此时对应设置的监测装置比较少，也就是说单个监测装置里面的元件数目比监测装置的个数少的时候，可以选择每个监测装置开启两个元件，其他元件处于待机状态，保证采集到所有的环境信息。

S5：更新信息数据库中各监测装置监测的环境信息数据；将获得的环境信息更新至数据库，使环境信息数据库保持最新且更全面的数据。

S6：当获取到某一监测装置监测到当前环境信息异常时，结合相邻的监测装置监测的环境信息和信息数据库中的历史环境信息确定是否发送预警信息。如在红外探测仪探测到有起火点，并伴随相邻的监测装置中摄像头采集到浓烟生成，判断是否有火灾，提供火灾预警信息；又如，摄像头采集到土地坍塌、泥石流等现象时，另一监测设备采集到的当前的气象信息，如土壤湿度等环境信息，提供极端天气预警；又如，当前的风力级别较高，且气象信息中伴随降雨等情况，提供台风天气预警；又如，结合摄像头采集多个角度的云层信息，判断接下来是否有雷电天气，提供雷电天气预警等。

在本实施例中，本发明首先将各种监测数据的元件集合在一个整体，且通过光伏发电组件进行发电，不需要连接市电，能够将监测装置应用在偏远山区，便于为智能监测预警系统供电，且智能监测预警系统中的各部分采用模块化设置，易于安装、调试及维护，无线联网功能可组网交互信息，可定制、可扩展；具有灵活安装、不需要复杂布线的优点。每个监测装置中均对应检测当前的电量信息，以及预测能工作的最大时长，根据不同的天气信息以及工作市场信息来动态调整工作模式，其中工作模式是采用按照预设的规则控制红外探测仪、摄像头、温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器、光强传感器开启或关闭。因而，在一些阴雨天气，太阳能较低的情况下，开启各监测装置中部分的元件工作即可，从而减少了单个监测装置的能耗，提高了单个监测装置的续航时间，使单个监测装置不需要安装过多的蓄电池，也有利于安装在偏远的地区中，从而有利于在偏远地区中推广及使用；从而减少了单个监测装置的能耗，提高了单个监测装置的续航时间，同时也减少了监测装置受阴雨天气等太阳能不足的时候，发生断电的可能，解决了现有技术中的智能监测系统存在不利于在偏远地区中安装使用，且在阴雨天容易出现供电不足导致监测参数获取不足而导致系统无法正常监测的技术问题；具有能适用在偏远山区，且便于安装；能够从采集环境的多种数据，提高了监测预警的准确性的优点，且能够选择开启部分的元件工作，从而保证了在较为极端的阴雨天气中，能够有充足的电量监测环境，依然能较好地对监测区域有效监控。

在一个具体实施例中，如图5所示，所述在各监测装置相应的工作模式下，控制各监测装置中所述红外探测仪、摄像头、温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器、光强传感器按预设规则开启或关闭实现预警监测包括：

S41、当从各监测装置中选取在剩余电量下最大工作时长低于第一预设阈值的一目标监测装置进入休眠模式时，确定目标监测装置相邻的监测装置中是否有处于正常运行模式的监测装置，其中，处于正常运行模式的监测装置的红外探测仪、摄像头、温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器、光强传感器均处于正常工作状态；如第二监测装置中的工作时长不足以支撑工作，需要进行休眠模式，此时，判断与第二监测装置相邻的如第一监测装置或者第三监测装置中的红外探测仪、摄像头、温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器、光强传感器是否均处于正常运行模式监测。

S42、判断处于正常运行模式的监测装置采集的环境信息数据是否满足处于休眠模式下的所述目标监测装置假定在正常运行模式时监测的环境信息的数据完整性；环境信息的数据完整性为所述目标监测装置假定在正常运行模式时能够采集到红外探测仪、摄像头、温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器、光强传感器对应的环境信息数据；具体的，可以由第三监测装置或者第一监测装置均处于正常监测，也或者是第一监测装置与第三监测装置均处于低功耗模式，此时第一监测装置中的红外探测仪、摄像头、温度传感器、湿度传感器处于正常工作，第三监测装置中的气体检测器、风力检测器、光强传感器处于正常工作，第一监测装置与第三检测装置保证采集到环境信息数据的完整性。

S43、当不满足数据完整性时，则根据目标监测装置之前所采集的历史环境信息数据与所述相邻的监测装置的历史环境信息数据在相同取样时刻下的关联性分析，并结合相邻的处于正常运行模式下的监测装置实时采集的环境信息数据预测目标监测装置进入休眠模式后的模拟环境信息数据；如第三监测装置处于低功耗模式，且当前第一监测装置也处于休眠模式，这种情况下，第一监测装置、第二监测装置以及第三监测装置中的数据无法满足采集到完整的红外探测仪、摄像头、温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器、光强传感器采集到的数据；此时，借用远程监测服务器中的历史数据信息结合相邻监测装置采集到的数据结合预警天气。如第三监测装置监测到气体、风力、光强数据；对此条件下，历史的远程监测服务器中的环境历史数据信息对应的红外图像、环境图像以及温湿度，来判断当前的天气环境。当然，本实施例只是举例说明，具体的一些元件开启时序可以根据实际使用进行调整。

S44、通过所述模拟环境信息数据来对处于休眠模式下的目标监测装置所监测的区域进行监测预警。

在保证正常供电即蓄电的状态下，本实施例借用历史环境信息数据结合当前的采集到的环境信息，代为监测预警，也就是说，利用远程监测服务器代替实时监测，提高了各监测装置在极端天气下能持续监测，同时提高了天气监测的准确性。

在一个具体实施例中，如图6所示，所述在各监测装置相应的工作模式下，控制各监测装置中所述红外探测仪、摄像头、温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器、光强传感器按预设规则开启或关闭实现预警监测还包括：

S45、当从各监测装置中选取在剩余电量下最大工作时长大于等于所述第一预设阈值且小于等于第二预设阈值的一目标监测装置进入低功耗模式时，控制处于低功耗模式的目标监测装置中所述红外探测仪开启，控制所述温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器和光强传感器依据当前气象信息开启或关闭，控制所述摄像头关闭；一般而言，环境中的起火较为重要的点，且无法通过气象局发布的气象信息进行预警，因此，对环境的红外监测较为重要，开启红外探测仪的时候，环境图像则可以依据红外的数据获得，则不需要开启摄像头。

S46、控制与处于低功耗模式的目标监测装置相邻地处于正常运行模式的监测装置的摄像头以预定时间间隔监测目标监测装置所监测区域的图像，具体的，需要借助相邻的监测装置，开启摄像头采集环境的图像，按照预定的时间，可以节约能耗，同时也根据不同的图像判断环境的变化。其余的监测可对应目标检测装置中其余的元件可以按需要开启。具体的，控制多个监测装置中的第一监测装置中的红外探测仪采集当前环境的热红外图像，所述第一检测装置中的其余元件处于待机状态；多个监测装置中的第二监测装置中摄像头采集环境图像，第二检测装置中的其余元件处于待机状态；依此类推，多个监测装置中的第N监测装置中的光强传感器采集当前环境的光照强度，所述第N检测装置中的其余元件处于待机状态；直至所有监测装置采集到当前环境的热红外图像、环境图像、温度、湿度、气体成分及含量、光线强度、风速及风向。控制部分元件开启，节约单个监测装置的能源，提高单个监测装置的续航时间，从而提高监测的准确性。

其中，处于正常运行模式的监测装置在剩余电量下最大工作时长大于第二预设阈值。

在本实施例中，即使在低功耗的工作模式下，均能判断当前环境的变化，最大限度地保证了天气监测预警的准确性。判断当前环境是否会发生火灾等天气情况。

在一个具体实施例中，所述控制所述温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器和光强传感器依据当前气象信息开启或关闭包括：

当所述当前气象信息满足第一预设条件时，则控制处于低功耗模式的目标监测装置开启所述温度传感器、气体检测器和光强传感器；其中，所述第一预设条件包括高温、干燥且一天时间中光照强度变化剧烈；在高温、干燥或者光照强度发生强烈变化的时候，当前的环境容易发生火灾等情况，此时，则需要实时并精准地采集环境信息数据，避免监测不到位而预警不及时。

当所述当前气象信息满足第二预设条件时，则控制湿度传感器和风力检测器开启，关闭温度传感器、气体检测器和光强传感器；所述第二预设条件包括：大雨或暴雨、风力大于预设级别；大雨或暴雨、风力这种时候预计会出现森林坍塌、泥石流、台风、暴风雨等极端的天气，此时则相对而言不会出现火灾，因此只需要监测当前的湿度以及风力即可，温度以及气体光强等对环境的损害则不是较大。

实时更新当前气象信息，并相应动态控制所述温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器和光强传感器开启或关闭。

在本实施例中，有针对性对应不同的条件开启对应不同的监测元件，进行检测环境变化，从而不需要开启不必要的监测元件而浪费电力，在保证有效监测的同时，起到省电节能，提高续航能力的优点。

在一个具体实施例中，所述S6：当获取到某一监测装置监测到当前环境信息异常时，结合相邻的监测装置监测的环境信息和信息数据库中的历史环境信息确定是否发送预警信息包括：

某一监测装置监测到当前环境信息异常；如根据监测装置采集到环境中热红外图像来判断当前环境是否存在起火点；当存在起火点时，当前红外探测仪探测到的信息会显示异常，此时该监测装置可以结合温度传感器以及摄像头来进一步分析是否因环境温度过高导致，由于此时可能出现险情，该监测装置若处于低功耗模式，则需要相邻的监测装置协助，同时为确保对险情判断的准确性，避免单一信息源因为监测装置自身监测缺陷原因如零部件损害或者电路异常等导致监测到环境信息异常，也需要相邻的监测装置进行协同确认。

获取相邻的处于正常运行模式的监测装置监测的实时的环境信息；此时，由于红外探测容易受到其他物品的温度变化影响，则启动正常运行模式下的监测装置中的摄像头，采集当前环境是否伴随浓烟的生成。或者是启动气体检测器，判断气体的含量以及成分是否发生变化。

确定所述实时的环境信息中是否有数据变化幅值超过预设幅值；通过视觉模块如高清摄像头采集与热红外图像对应的高清图像，对高清图像进行处理；若是在白天的时候，对环境光进行滤掉环境光处理，因此当处于白天的时候，结合采集到的烟雾大小，从而判断是否起火；若是在夜晚的时候，则结合光的亮度判断是否起火。通过红外以及视觉判断提供准确的起火判断。

当超过所述预设幅值时，则结合信息数据库中的历史环境信息分析当前环境信息异常原因以及对应的后果严重性；结合当前出现异常，如起火的时间点，判断当前因为火灾的原因，如起火点、起火源以及当前地理环境是否有可燃气体等。

依据当前环境信息异常原因以及对应的后果严重性确定是否发送预警信息。

在本实施例中，结合多种参数，综合判断是否该提出预警，以及结合当前的环境信息变化，从而判断当前环境变化引起的严重性，是否能够基于当前天气变化来改善环境的变化，提高判断的准确性，同时提高预警的智能化程度和可靠性。

应用实施例1

采用本发明的方案来实现智能监测预警森林火灾险情这一自然或人为灾害为例，主要采用以下步骤：

依据森林地形地貌以及森林面积确定监测装置的数量与分布；在安装监测装置时要考虑对场景的覆盖完整性，确保监测装置安装后能覆盖整个森林划定的监测区域；

各监测装置安装有GPS或者采用GPS对各监测装置在森林的地理位置进行定位，这样方便远程服务器及时知道火灾险情的位置；

启动各监测装置，光伏蓄电机构的太阳能板工作，将太阳能转化为监测装置工作所需的电能；在一个实施例中，太阳能板可以利用监测装置的光强传感器获取光照强度变化以及时间信息，旋转跟踪太阳光，以提高转化电量。

由于森林地形地貌差异，分布不同的各监测装置的光照时长存在差异，各监测装置的剩余电量(通过光照获得的电量减去监测装置损耗的电量)不同，获取各监测装置当前的剩余电量信息以及在当前工作模式下电量增长信息，预测各监测装置在当前工作模式下的最大工作时长；

获取监测区域的气象信息，所述气象信息包括当天气象信息和未来预定时间内的气象信息；火灾险情易发生在干燥高温的天气，尤其是连续数天的高温干燥天气，因此气象信息是本发明进行火灾监测预警中的重要因素。在本发明一个具体实施例中，气象信息不仅是该监测装置监测当天的气象信息，还有过去数天的历史气象信息，甚至过往数年同期的历史气象信息，以及未来若干天的气象信息，以及相邻监测装置的气象信息。获得的气象信息数据越多，则在远程服务器决策是否预警时能更为准确。通常可以依据气象情况来火灾险情发生概率等级，分为火灾险情高概率等级、火灾险情中概率等级、火灾险情低风险等级，如连续10天以上高温干燥的天气，这可以归类为火灾险情高概率等级，而连续5 天-10天的高温干燥天气或者10天以上未下雨且气温较高，空气湿度低于预设阈值的作为火灾险情中概率等级，而对于空气湿度大、持续多天为阴天、地面湿度较大等则作为火灾险情低风险等级。这里的风险等级可以依据实际需要来确定。

依据所述气象信息、最大工作时长，确定各监测装置是否需改变当前工作模式，所述工作模式为低功耗模式、休眠模式或者正常运行模式；具体来说，若气象信息是处于火灾险情高概率等级，则以处于正常运行模式的监测装置的最大工作时长为基础，比较最大工作时长Wmax、火灾险情从高概率等级转为中概率等级或低概率等级的时间T，比较Wmax 与T之间的关系，若Wmax大于T，则各监测装置的工作模式按照第一规则优化确保对森林实时监测区域的完整性和延续性，这里主要是因为从高概率等级向中概率等级或低概率等级转化时会受制于后续电量不足的问题，所以在优化时，还要确保监测装置的电流在中概率等级或低概率等级下的监测时长，按照第一规则调整各监测装置的工作模式；

若Wmax小于等于T，则各监测装置的工作模式按照第二规则调整，同时根据各监测装置的地面土壤湿度数据、空气湿度数据、所在环境的温度数据，控制处于低概率等级区域的监测装置进入休眠状态，保存电量，控制处于中概率等级区域的监测装置进入低功耗状态，控制处于高概率等级区域的当前工作模式为低功耗模式的监测装置不变，而处于正常运行模式的相邻监测装置均进入低功耗模式，然后按照预设时序改变工作模式，由低功耗模式切换为正常运行模式，然后由正常运行模式切换为低功耗模式，且进行切换时控制监测区域不会因工作模式变化而受到影响；

在各监测装置相应的工作模式下，控制各监测装置中所述红外探测仪、摄像头、温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器、光强传感器按预设规则开启或关闭实现预警监测；具体来说，处于高概率等级区域的监测装置在进行工作模式切换时尽量围绕各监测装置的总工作时长来考虑，确保从高概率等级向中概率等级或低概率等级转换时依然有监测装置在工作。在高概率等级区域均需控制各监测装置中与火灾监测高度相关的元件工作，如红外探测仪，而与火灾监测不直接关联的器件间歇式工作。

更新信息数据库中各监测装置监测的环境信息数据；

当获取到某一监测装置监测到当前环境信息异常时，结合相邻的监测装置监测的环境信息和信息数据库中的历史环境信息确定是否发送预警信息。

应用实施例2

在应用实施例1的基础上对火灾监测预警作进一步改进，主要改进步骤如下：

根据监测装置监测环境对应的热红外图像判断当前环境是否存在起火点；通过热红外能够较好的监测环境中是否有起火点。且可以根据热红外图像可以确定起火点的具体位置；通过热红外探测仪获取环境热红外图像，热红可转动设置在杆体上，通过驱动机构驱动红外探测仪以每分钟一转的速度绕智慧杆轴线转动，在转动过程中，实时对环境进行监测。根热红外图像记录预设时间内的温度点，判断温度的变化值，若温度地变化在预设时间内超过预设值，则认为该处开始起火。具体的，对热红外图像进行滤波处理，得到温度超过预设值的范围的起火点，建立起火点与环境对应的坐标系，从而能够得到起火的具体位置与范围。

此外，由于红外探测仪还受其他物质的温度影响，为了消除温度的影响，所述方法还包括：通过视觉模块如高清摄像头采集与热红外图像所在的区域对应的高清图像，对高清图像进行处理；若是在白天的时候，对环境光进行滤波处理，因此当处于白天的时候，结合采集到的烟雾大小，从而判断是否起火；若是在夜晚的时候，则结合光的亮度判断是否起火。通过红外探测仪以及视觉判断提供准确的起火判断。

若是，则控制所有的监测装置中的红外探测仪、摄像头、温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器、风向信息、光强传感器均处于正常工作模式。当监测到有起火点的时候，则控制所有的元件工作，此时，由于起火了，需要对环境进行精准的监测，借助各元件采集到的各种环境数据信息，从而能够提出精准的预警控制方案。

当环境中出现起火的时候，则对应如何开启监测装置，采集检测数据并提出预警方案，具体的，所述方法在上述步骤之后，还包括：

采集起火点预设范围内的多个点对应的环境信息数据，根据多个点对应的环境信息数据判断起火趋势；从上述步骤中确认了起火点后，从起火点周围预设范围内由近至远至少3个点的数据，各个点数据除了距离外，还包括高度上的不同，由于起火后生成的浓烟是上升的趋势，因此将每个点呈梯度上升的方式进行采集各个点的数据。通过判断各点的数据的变化值，判断火势是增大或者减少，还可以判断火势是朝哪个方向蔓延。

获取起火点预设范围内可燃物的含量，判断火灾蔓延的趋势；可通过气体检测器采集环境中是否含有可燃气体，另外还可以与互联网交互，获取当前的地理环境信息，判断当前区域内是否有燃气管道埋设；具体的，如通过气体探测器测试空气中是否含有可燃气体，避免空气中的可燃气体引起爆炸、或者更大面积的火灾蔓延；通过地理环境分析，附近铺设的燃气管道，避免引起管道爆炸，造成更多的损失；通过视觉采集，附近是否有干柴、固体可燃物等。根据可燃物的存在，判断火灾的趋势，从而更加有利于提供更加准确的灭火方案。

获取起火点内预设距离内的气象数据，判断是否有降雨的可能；气象数据包括：温度、湿度、风力以及风向，由于在发生火灾的时候产生了一定热量，对当时的天气造成一定的影响，因此，单纯的根据天气预报的无法准确地判断是否降雨，因此，需要对当前环境的变化，考虑降雨的可能。若是具有降雨的可能，且火灾趋势较小，提供合适的带灭火器具以及出动的数量，减少人力物力的调动，做到合理地安排灭火方案，减少损失。

获取起火点预设范围内的地理环境数据，判断起火点预设范围内的水源、防火带位置；判断起火点预设范围内的水源、防火带位置；所述地理环境数据：所述起火点预设范围内水源、地形、居民居住密度以及燃气管道铺设路径。根据起火点的具体地理位置，判断附近是否存在灭火的水源，以及如何进入灭火区等。若附近有水源，则可以规划出引用附近水源灭火。

在上述判断出起火后以及获取起火点周围的环境信息数据后，远程监测服务器发布火灾预警前信息前，还包括计算出灭火方案，并通过互联网发送至用户端，便于用户知道火灾情况后参考灭火方案作出实际应用的方案。具体的灭火方案包括：确认了起火点的位置以及范围，判断周围可燃物是否存在，以及火灾蔓延的趋势划分灭火区；根据天气数据，判断是否接下来是否降雨，以及根据火灾蔓延的趋势规划进入灭火区的路线，且在灭火过程中，实施获取火灾的情况，便于灭火人员实时观测火势的发展，有利于灭火。

由于本实施例，通过确认起火点的位置以及范围，此外，通过各种模块采集各种参数，将各种参数进行结合提供天气预警，且根据计规划出灭火方案，并通过互联网络发送至用户终端，实现预警天气，并给出智能的灭火方案，解决了现有的天气监测系统存在对于偏远地区安装困难、误判率高且无法提供精准的应对措施的技术问题。由于采用较多参数结合，提高了判断的准确性，精准判断后提出预警方案，供灭火人员参考，使其能够立即迅速的反应，及时采取应急措施，且通过互联网的方式，将数据发送至用户端，与互联网结合，提高了整个系统的传播速度，便于大家立即知晓当前的火灾情况，提醒相关人员撤离。

上述采集起火点预设范围内的多个点对应的环境信息数据，根据多个点对应的环境信息数据判断起火趋势步骤还包括：通过摄像头实时采集起火点预设范围内环境图像，根据所述环境图像判断起火点蔓延方向以及判断预设范围内烟雾变化数值是否超过预设值；通过高清摄像头采集预设范围内的图像，通过图像可以辨别产生的浓烟的大小以及方向，从而判断浓烟蔓延的方向以及趋势。此外，结合红外探测仪以及摄像头同时工作的情况下，能够降低其他物体的温度对红外探测仪的干扰，从而提高了检测的精度。

若是，计算灭火方案的步骤则包括：根据所述蔓延方向，提示所述灭火方案包括：沿与所述蔓延方向垂直的方向切断燃烧链。通过图像判断火势蔓延的大小，划分好灭火区后，能够，结合地理环境数据，规划进入灭火区的路线，通常而言，沿着与火灾蔓延方向的垂直方向进行灭火，能够快速进行灭火，减少火势对人体的伤害。

上述步骤采集起火点预设范围内的多个点对应的环境信息数据，根据多个点对应的环境信息数据判断起火趋势包括通过气体检测机构采集起火点预设范围内若干点的浓烟；分析各所述浓烟的具体成分以及含量的变化值；根据所述含量的变化值判断出起火点的蔓延方向；采集起火点预设范围内若干点的浓烟；通过气体检测器对浓烟进行采集，采集的点呈阶梯式分布，能够直观地模拟当前的火灾情况。

分析各所述浓烟的具体成分以及含量的变化值；由于不同物质燃烧产生的不同，通过浓烟的成分，能够判断可燃物的成分，因此，通过浓烟成分，能够判断出燃烧的物质，不同的物质对应不同的灭火方案。如，固体燃烧起火灾时，通常会伴随大量的固体烟尘等；汽油等燃烧，烟尘颗粒则相对减少；判断出具体出现火灾的物质，能够有的放矢，能够精准提供灭火方案，起到快速灭火的优点。

根据所述含量的变化值判断出起火点的蔓延方向；通过浓烟的变化判断当前燃烧的速度，以及各点浓烟的变化值，则知道浓烟是朝哪个方向增长或者减少，从而判断出火灾蔓延的方向。

上述计算灭火方案的步骤包括：根据所述浓烟的具体成分以及蔓延方向划分灭火区，并根据浓烟的具体成分以及蔓延的方向提示携带灭火器的种类以及规划进入灭火区的轨迹。通过判断浓烟成分以及含量的变化值，从而能够得知起火物质，提示对应的具体灭火用具，含量的变化能够提醒如何规划灭火的器具使用量，避免判断不准浪费人力物力，或者造成无法及时灭火。

上述步骤获取起火点预设范围内可燃物的含量，判断火灾蔓延的趋势；可通过气体检测器包括：获取起火点周围可燃气体的含量以及位置；通过气体探测器检测空气中可燃气体的含量。

然后，通过风力检测机构获取当前起火点预设范围内风速以及风向；判断当前的风速以及风向是否会将可燃气体吹至起火点的范围，判断是否会引起更大的火灾或者爆炸。

根据所述可燃气体含量与位置，以及风速、风向，判断火灾蔓延的趋势；可燃气体的含量会引起第二次燃烧，导致火灾蔓延，因此需要切断可燃气体的泄露，减少可燃气体泄露至起火点附近，提醒消防人员能够准确地找到灭火方法，减少火灾的蔓延。

以上仅是举例说明森林火灾监测预警的情况，而对于监测山洪暴发产生的泥石流、山体滑坡险情这一自然灾害的智能预警也可以参照上述方式进行，只是各监测装置的工作元件差异而已，在此不作进一步赘述。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种基于光伏电池供电的远程智能监测预警系统，其特征在于，所述系统包括：多个呈分布式设置的监测装置以及与各所述监测装置通信连接的远程监测服务器；每一所述监测装置监测所在监测区域的环境信息，包括：

红外探测仪，用于采集所在环境的热红外图像；

摄像头，用于采集所在环境的环境图像；

温度传感器，用于采集所在环境的温度；

湿度传感器，用于采集所在环境的湿度；

气体检测器，用于采集所在环境的气体成分及含量；

风力检测器，用于检测所在环境的风速、风向信息；

光强传感器，用于获取所在环境光的光照强度；

光伏蓄电机构，所述光伏蓄电机构与各元件连接，并用于将太阳能转化为可储蓄的电能至电池中，为相应监测装置提供电源；

其中，各所述监测装置之间通信连接，每一监测装置依据气象信息和各自电量情况以及相邻监测装置的监测信息共享情况确定控制红外探测仪、摄像头、温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器和光强传感器按预设时序动态启动采集所在监测区域相应的环境信息；所述远程监测服务器根据各监测装置采集后反馈的环境信息并结合信息数据库中存储的所述监测区域的历史环境信息确定是否发布预警信息。

2.根据权利要求1所述的基于光伏电池供电的远程智能监测预警系统，其特征在于，所述监测装置包括：第一监测装置、第二监测装置…第N监测装置，其中N为大于等于3的正整数，各所述监测装置依据监测区域地形地貌按照预设视角间隔设置以实现对监测区域的监测，其中，所述第一监测装置从第一视角获取所在环境的环境信息；所述第二监测装置从第二视角获取所在环境的环境信息；…所述第N监测装置从第N视角获取所在环境的环境信息，其中第一视角、第二视角…第N视角中相邻视角之间的监测区域部分重叠。

3.根据权利要求1所述的基于光伏电池供电的远程智能监测预警系统，其特征在于，所述信息数据库中至少存储的历史环境信息包括以下至少之一：年平均气温信息、极端气温信息、年平均降雨量信息、最高降雨量信息、无霜期信息、台风信息以及雷击信息。

4.根据权利要求1所述的基于光伏电池供电的远程智能监测预警系统，其特征在于，所述监测装置包括杆体，所述红外探测仪、摄像头、温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器、光强传感器和光伏蓄电机构安装在所述监测装置的杆体上。

5.根据权利要求4所述的基于光伏电池供电的远程智能监测预警系统，其特征在于，所述光伏蓄电机构位于杆体的上端部，所述红外探测仪与所述摄像头位于所述光伏蓄电机构下的杆体上且重力方向上被光伏蓄电机构的光伏板遮挡，在所述杆体中部设置气体检测器以及温度检测器，在所述杆体的顶端设置风力检测器以及光强传感器，所述湿度传感器设于所述杆体下部与地面土壤表层接触。

6.一种基于权利要求1至5任一项所述的远程智能监测预警系统的监测预警方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

获取各监测装置当前的剩余电量信息以及在当前工作模式下电量增长信息，预测各监测装置在当前工作模式下的最大工作时长；

获取监测区域的气象信息，所述气象信息包括当天气象信息和未来预定时间内的气象信息；

依据所述气象信息、最大工作时长，确定各监测装置是否需改变当前工作模式，所述工作模式为低功耗模式、休眠模式或者正常运行模式；

在各监测装置相应的工作模式下，控制各监测装置中所述红外探测仪、摄像头、温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器、光强传感器按预设规则开启或关闭实现预警监测；

更新信息数据库中各监测装置监测的环境信息数据；

当获取到某一监测装置监测到当前环境信息异常时，结合相邻的监测装置监测的环境信息和信息数据库中的历史环境信息确定是否发送预警信息。

7.根据权利要求6所述的监测预警方法，其特征在于，所述在各监测装置相应的工作模式下，控制各监测装置中所述红外探测仪、摄像头、温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器、光强传感器按预设规则开启或关闭实现预警监测包括：

当从各监测装置中选取在剩余电量下最大工作时长低于第一预设阈值的一目标监测装置进入休眠模式时，确定目标监测装置相邻的监测装置中是否有处于正常运行模式的监测装置，其中，处于正常运行模式的监测装置的红外探测仪、摄像头、温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器、光强传感器均处于正常工作状态；

判断处于正常运行模式的监测装置采集的环境信息数据是否满足处于休眠模式下的所述目标监测装置假定在正常运行模式时监测的环境信息的数据完整性；

当不满足数据完整性时，则根据目标监测装置之前所采集的历史环境信息数据与所述相邻的监测装置的历史环境信息数据在相同取样时刻下的关联性分析，并结合相邻的处于正常运行模式下的监测装置实时采集的环境信息数据预测目标监测装置进入休眠模式后的模拟环境信息数据；

通过所述模拟环境信息数据来对处于休眠模式下的目标监测装置所监测的区域进行监测预警。

8.根据权利要求7所述的监测预警方法，其特征在于，所述在各监测装置相应的工作模式下，控制各监测装置中所述红外探测仪、摄像头、温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器、光强传感器按预设规则开启或关闭实现预警监测还包括：

当从各监测装置中选取在剩余电量下最大工作时长大于等于所述第一预设阈值且小于等于第二预设阈值的一目标监测装置进入低功耗模式时，控制处于低功耗模式的目标监测装置中所述红外探测仪开启，控制所述温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器和光强传感器依据当前气象信息开启或关闭，控制所述摄像头关闭；

控制与处于低功耗模式的目标监测装置相邻地处于正常运行模式的监测装置的摄像头以预定时间间隔监测目标监测装置所监测区域的图像，其中，处于正常运行模式的监测装置在剩余电量下最大工作时长大于第二预设阈值。

9.根据权利要求8所述的监测预警方法，其特征在于，所述控制所述温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器和光强传感器依据当前气象信息开启或关闭包括：

当所述当前气象信息满足第一预设条件时，则控制处于低功耗模式的目标监测装置开启所述温度传感器、气体检测器和光强传感器；其中，所述第一预设条件包括高温、干燥且一天时间中光照强度变化剧烈；

当所述当前气象信息满足第二预设条件时，则控制湿度传感器和风力检测器开启，关闭温度传感器、气体检测器和光强传感器；所述第二预设条件包括：大雨或暴雨、风力大于预设级别；

实时更新当前气象信息，并相应动态控制所述温度传感器、湿度传感器、气体检测器、风力检测器和光强传感器开启或关闭。

10.根据权利要求6所述的监测预警方法，其特征在于，所述当获取到某一监测装置监测到当前环境信息异常时，结合相邻的监测装置监测的环境信息和信息数据库中的历史环境信息确定是否发送预警信息包括：

某一监测装置监测到当前环境信息异常；

获取相邻的处于正常运行模式的监测装置监测的实时的环境信息；

确定所述实时的环境信息中是否有数据变化幅值超过预设幅值；

当超过所述预设幅值时，则结合信息数据库中的历史环境信息分析当前环境信息异常原因以及对应的后果严重性；

依据当前环境信息异常原因以及对应的后果严重性确定是否发送预警信息。

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