CN117857749A - 一种林业防火用监测结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种林业防火用监测结构，涉及林业防火监测技术领域，是针对无人机巡视、摄像监控系统布设及卫星遥感技术的火灾监测不具备广泛长期使用的缺陷，且在监测过程中具有受到林叶遮挡、地面堆积落叶无法监测到位及摄像死角的弊端；本发明包括监测球壳和实时监测单元，监测球壳由椭圆形的一体式中空球体构成，监测球壳的外侧设有多个斜面台阶，且监测球壳的中空腔内设有供电模块，监测球壳的上端连接有挂杆，挂杆的顶部连接有挂带，具体利用密集式的监测结构的布设，将林场树木实现全范围的覆盖，其目的是：能够对树木枝干、地面堆积落叶形成无死角的监控，及时发出预警信息，具有快速获取并上报火灾位置、起火原因等功能。
Description
技术领域
本发明涉及林业防火监测技术领域，具体涉及一种林业防火用监测结构。
背景技术
随着中国造林事业的进一步发展，森林覆盖面识的逐渐扩大，森林火灾已成为林业重要灾害之一，其具有突发性，灾害的发生的随机性，在较短的时间内能造成极大的损失的特点，森林一般处于偏远地带，山高路远，面大林深，在平常的巡查维护中，即使一周一次的巡查，也需要耗费大量的人力物力，在人为巡查过程中，还可能存在消息汇报不及时、消极怠工等情况，因而采用高科技手段实现巡查监管消灭祸患于萌芽中已突显其重要性，一旦有火灾发生，就必须以最快的速度采取扑救措施，扑救是否及时、决策是否得当，重要原因是取决于对林火行为的发现是否及时，分析是否准确合理，决策措施是否得当，如何实现森林防火工作的规范化、科学化、信息化，做到早发现、早解决火灾隐情。数字化森林监控已成为及早发现并及时排除森林火灾隐情的必要手段。
林业防火的监测过程中，现有技术中具有多种方式，包括但不限于(1)无人机巡视；(2)摄像监控系统的布设；(3)卫星遥感技术的全范围应用等等，但是采用上述的防火监测其投入成本巨大，对于一些中小型林场，不具备广泛长期使用的优点，且在监测过程中具有受到林叶遮挡、地面堆积落叶无法监测到位及摄像死角的弊端；
为此本申请提出了一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种林业防火用监测结构，用于解决现有技术中对于一些中小型林场，无人机巡视、摄像监控系统布设及卫星遥感技术的火灾监测不具备广泛长期使用的缺陷，且在监测过程中具有受到林叶遮挡、地面堆积落叶无法监测到位及摄像死角的弊端，采用密集式的监测结构的布设，将林场树木实现全范围的覆盖，且能够对树木枝干、地面堆积落叶形成无死角的监控，及时发出预警信息，具有快速获取并上报火灾位置、起火原因等功能。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种林业防火用监测结构，包括监测球壳和实时监测单元，所述监测球壳由椭圆形的一体式中空球体构成，所述监测球壳的外侧设有多个斜面台阶，且监测球壳的中空腔内设有供电模块，所述监测球壳的上端连接有挂杆，所述挂杆的顶部连接有挂带，监测球壳通过挂带绑定在待监测的树木主枝干上；
所述实时监测单元包括信息处理模块、通信模块及监测平台，信息处理模块与通信模块通讯连接，所述通信模块与监测平台通讯连接，监测平台用以实时监测数据的接收；
还包括有温湿度传感器和红外传感器及烟雾探测器，其中温湿度传感器和红外传感器通过监测球壳上的斜面台阶呈自上而下的安装，烟雾探测器设置于监测球壳的底部，所述实时监测单元内预设有温湿度数据及热辐射数据的安全阈值。
进一步设置为：所述实时监测单元还包括有：
GPS定位模块，其与通信模块相连；
电池座，其与供电模块相连，用以温湿度传感器、红外传感器、烟雾探测器及GPS定位模块的供电；
存储模块，用以位置数据、温湿度数据及热辐射数据的存储。
进一步设置为：所述监测球壳对应烟雾探测器的上端安装有配重底座，所述配重底座与电池座相固定连接，所述电池座与监测球壳底部螺纹连接。
进一步设置为：其工作方法包括如下步骤：
步骤一：首先采集所监测的林业范围内的树木的空间数据，并通过挂带将监测球壳挂设于相间隔的森林中树木主枝干或分枝干上，预先将采集到的空间数据打包发送至信息处理模块进行数据分析和重建，监测平台得到可视化的GIS地理地图；
步骤二：温湿度传感器实时获取到的所处空间内的温湿度信息，并将该温湿度信息发送至实时监测单元内，实时监测单元将温湿度信息与预设的温湿度数据安全阈值比对，若超过安全阈值则表示该空间内具有火焰，发出火灾警报；
步骤三：红外传感器实时获取到所处空间内的热辐射信息，并将该热辐射信息发送至实时监测单元内，实时监测单元将该热辐射信息与预设的热辐射数据安全阈值比对，若超过安全阈值则表示该空间内发生燃烧，发出火灾警报；
步骤四：烟雾探测器实时获取到所处空间内的烟雾信息，并将该烟雾数据发送至实时监测单元内，若产生烟雾信息则表示该所处空间内产生火灾烟雾，发出火灾警报；
步骤五：上述的步骤二到步骤四，实时监测单元获取到的温湿度数据、热辐射数据及烟雾数据均通过通信模块发送至监测平台，监测平台根据所处空间内的GPS定位模块获取到该空间内的位置信息，并于可视化的GIS地理地图中完成标注。
进一步设置为：在步骤二、步骤三及步骤四中，
温湿度传感器实时获取到的所处空间内的温湿度信息标记为测定温湿度，测定温湿度与温湿度安全阈值比对后，若测定温湿度超过安全阈值则标记为“火灾点”，若测定温湿度接近但未超过安全阈值则标记为“巡查点”，若测定温湿度远远不及安全阈值则标记为“正常点”；
红外传感器实时获取到所处空间内的热辐射信息标记为测定热辐射数据，测定热辐射数据与热辐射数据安全阈值比对后，若测定热辐射数据超过安全阈值则标记为“火灾点”，若测定热辐射数据接近但未超过安全阈值则标记为“巡查点”，若测定热辐射数据远远不及安全阈值则标记为“正常点”；
烟雾探测器实时获取到所处空间内的烟雾信息标记为测定烟雾信息后，直接将该位置标记为“火灾点”；
上述的“火灾点”“巡查点”及“正常点”均在监测平台上的GIS地理地图中显示，当发生火灾时及时做出灭火响应。
本发明具备下述有益效果：
1、本发明针对现有技术中的对于一些中小型林场，无人机巡视、摄像监控系统布设及卫星遥感技术的火灾监测不具备广泛长期使用的缺陷，且在监测过程中具有受到林叶遮挡、地面堆积落叶无法监测到位及摄像死角的弊端，通过挂带与主枝干或分枝干绑定，并且挂带为水平设置，从而连带挂杆呈竖直设置且使监测球壳与地面垂直设置，使得处于监测球壳上的红外传感器始终朝向地面，达到对地面堆积落叶的实时红外热辐射监测，当地面堆积落叶发生火灾时，以红外传感器实时获取的热辐射数据及时进行火灾监测，上述结合形成对所测空间内的无死角监测；
2、在监测过程中，实时获取到地面及树木枝叶的温湿度数据、热辐射数据和烟雾数据后，通过通信模块将数据发送至监测平台，并由监测平台进行“火灾点”“巡查点”及“正常点”的分级，并且在监测平台上的GIS地理地图上显示，根据地图显示的位置信息，于监测平台处能够可视化的进行清楚、直观的观察，当发生火灾时及时作出灭火响应。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提出的一种林业防火用监测结构的结构示意图；
图2为本发明提出的一种林业防火用监测结构的仰视示意图；
图3为本发明提出的一种林业防火用监测结构的拆分示意图；
图4为本发明提出的一种林业防火用监测结构的信息反馈结构框图；
图5为本发明提出的一种林业防火用监测结构的实时监测单元的获取数据框图；
图6为本发明提出的一种林业防火用监测结构的流程图。
图中：1、监测球壳；2、挂杆；3、挂带；4、温湿度传感器；5、红外传感器；6、配重底座；7、烟雾探测器；8、电池座。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
针对现有技术中的对于一些中小型林场，无人机巡视、摄像监控系统布设及卫星遥感技术的火灾监测不具备广泛长期使用的缺陷，且在监测过程中具有受到林叶遮挡、地面堆积落叶无法监测到位及摄像死角的弊端，为此提出了如下的技术方案：
参照图1－图5，本实施例中一种林业防火用监测结构，包括监测球壳1和实时监测单元，监测球壳1由椭圆形的一体式中空球体构成，监测球壳1的外侧设有多个斜面台阶，且监测球壳1的中空腔内设有供电模块，监测球壳1的上端连接有挂杆2，挂杆2的顶部连接有挂带3，监测球壳1通过挂带3绑定在待监测的树木主枝干上；
实时监测单元包括信息处理模块、通信模块及监测平台，信息处理模块与通信模块通讯连接，通信模块与监测平台通讯连接，监测平台用以实时监测数据的接收；
还包括有温湿度传感器4和红外传感器5及烟雾探测器7，其中温湿度传感器4和红外传感器5通过监测球壳1上的斜面台阶呈自上而下的安装，烟雾探测器7设置于监测球壳1的底部，实时监测单元内预设有温湿度数据及热辐射数据的安全阈值。
基本原理：以附图4进行说明，首先采集所监测的林业范围内的树木的空间数据，并通过挂带3将监测球壳1挂设于相间隔的森林中树木主枝干或分支干上，预先将采集到的空间数据打包发送至信息处理模块进行数据分析和重建，监测平台得到可视化的GIS地理地图，温湿度传感器4实时获取到的所处空间内的温湿度信息，并将该温湿度信息发送至实时监测单元内，实时监测单元将温湿度信息与预设的温湿度数据安全阈值比对，若超过安全阈值则表示该空间内具有火焰，发出火灾警报；红外传感器5实时获取到所处空间内的热辐射信息，并将该热辐射信息发送至实时监测单元内，实时监测单元将该热辐射信息与预设的热辐射数据安全阈值比对，若超过安全阈值则表示该空间内发生燃烧，发出火灾警报；烟雾探测器7实时获取到所处空间内的烟雾信息，并将该烟雾数据发送至实时监测单元内，若产生烟雾信息则表示该所处空间内产生火灾烟雾，发出火灾警报；实时监测单元获取到的温湿度数据、热辐射数据及烟雾数据均通过通信模块发送至监测平台，监测平台根据所处空间内的GPS定位模块获取到该空间内的位置信息，并于可视化的GIS地理地图中完成标注，此处的通过将采集到的空间数据打包发送至信息处理模块进行数据分析和重建，使监测平台得到可视化的GIS地理地图为较为成熟的现有技术，且日常林业巡查过程即可进行数据采集，此处不作赘述；
此处需要说明的是：进行监测球壳1的安装时，是将监测球壳1安装在树木的主枝干或分枝干上的，具体是：通过挂带3与主枝干或分枝干绑定，并且挂带3为水平设置，从而连带挂杆2呈竖直设置且使监测球壳1与地面垂直设置，使得处于监测球壳1上的红外传感器5始终朝向地面，达到对地面堆积落叶的实时红外热辐射监测，当地面堆积落叶发生火灾时，以红外传感器5实时获取的热辐射数据及时进行火灾监测；
实施例二
本实施例是对实施例一中的火灾监测进行进一步的优化：
参照图4－图6，具体为：在实时获取到地面及树木枝叶的温湿度数据、热辐射数据和烟雾数据后，通过通信模块将数据发送至监测平台，并由监测平台进行“火灾点”“巡查点”及“正常点”的分级，并且在监测平台上的GIS地理地图上显示，根据地图显示的位置信息，当发生火灾时做出灭火响应。
监测优点：以图1、图5和图6来说需要说明的是：该监测球壳1通过直接挂设的方式完成安装，其体积小占用空间小，且成本低，达到对所安装空间内除了被安装树木枝干遮挡外的范围监测，由相邻且交错设置的监测球壳1的安装方式，不仅通过温湿度传感器4实时获取空间范围内的空气温湿度变化得到枝干是否燃烧的监测，还能够通过红外传感器5对地面堆积落叶是否燃烧作出监测，双重的监测分布达到对监测范围内的无死角的监测，防火预警效果较佳；
再次需要说明的是：整个监测结构通过配备可充电电池进行供电，具体的是通过监测球壳1底部的电池座8完成更换，达到对温湿度传感器4、红外传感器5、烟雾探测器7及GPS定位模块的供电，且在林场日常的巡护过程中即可便捷完成更换，且整个监测结构在使用过程中，仅在受到上述的温湿度变化、热辐射变化及烟雾产生与否才会启动信号的传输，使用过程中电量消耗极小，有利于达到长时间的维持工作目的。
实施例三
参照图1－图6，本实施例结合到实施例一和实施例二的技术内容，形成如下的控制方案：
通过监测球壳1对所处空间内进行实时监测，具体的方案效果如下：
步骤一：首先采集所监测的林业范围内的树木的空间数据，并通过挂带3将监测球壳1挂设于相间隔的森林中树木主枝干或分枝干上，预先将采集到的空间数据打包发送至信息处理模块进行数据分析和重建，监测平台得到可视化的GIS地理地图；
步骤二：温湿度传感器4实时获取到的所处空间内的温湿度信息，并将该温湿度信息发送至实时监测单元内，实时监测单元将温湿度信息与预设的温湿度数据安全阈值比对，若超过安全阈值则表示该空间内具有火焰，发出火灾警报；
步骤三：红外传感器5实时获取到所处空间内的热辐射信息，并将该热辐射信息发送至实时监测单元内，实时监测单元将该热辐射信息与预设的热辐射数据安全阈值比对，若超过安全阈值则表示该空间内发生燃烧，发出火灾警报；
步骤四：烟雾探测器7实时获取到所处空间内的烟雾信息，并将该烟雾数据发送至实时监测单元内，若产生烟雾信息则表示该所处空间内产生火灾烟雾，发出火灾警报；
步骤五：上述的步骤二到步骤四，实时监测单元获取到的温湿度数据、热辐射数据及烟雾数据均通过通信模块发送至监测平台，监测平台根据所处空间内的GPS定位模块获取到该空间内的位置信息，并于可视化的GIS地理地图中完成标注。
综上：该监测结构结合监测信息的实时传输于一体式的设计，能够对森林中树木及地面堆积落叶进行全面的防火监测，并且在出现火灾后及时发出预警信息和位置信息，以便于立即进行灭火响应。
以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”“示例”“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可做很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (6)
1.一种林业防火用监测结构，包括监测球壳(1)和实时监测单元，其特征在于，所述监测球壳(1)由椭圆形的一体式中空球体构成，所述监测球壳(1)的外侧设有多个斜面台阶，且监测球壳(1)的中空腔内设有供电模块，所述监测球壳(1)的上端连接有挂杆(2)，所述挂杆(2)的顶部连接有挂带(3)，监测球壳(1)通过挂带(3)绑定在待监测的树木主枝干上；
所述实时监测单元包括信息处理模块、通信模块及监测平台，信息处理模块与通信模块通讯连接，所述通信模块与监测平台通讯连接，监测平台用以实时监测数据的接收；
还包括有温湿度传感器(4)和红外传感器(5)及烟雾探测器(7)，其中温湿度传感器(4)和红外传感器(5)通过监测球壳(1)上的斜面台阶呈自上而下的安装，烟雾探测器(7)设置于监测球壳(1)的底部，所述实时监测单元内预设有温湿度数据及热辐射数据的安全阈值。
2.根据权利要求1所述的一种林业防火用监测结构，其特征在于，所述实时监测单元还包括有：
GPS定位模块，其与通信模块相连；
电池座(8)，其与供电模块相连，用以温湿度传感器(4)、红外传感器(5)、烟雾探测器(7)及GPS定位模块的供电；
存储模块，用以位置数据、温湿度数据及热辐射数据的存储。
3.根据权利要求2所述的一种林业防火用监测结构，其特征在于，所述监测球壳(1)对应烟雾探测器(7)的上端安装有配重底座(6)，所述配重底座(6)与电池座(8)相固定连接，所述电池座(8)与监测球壳(1)底部螺纹连接。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种林业防火用监测结构，其特征在于，其工作方法包括如下步骤：
步骤一：首先采集所监测的林业范围内的树木的空间数据，并通过挂带(3)将监测球壳(1)挂设于相间隔的森林中树木主枝干或分枝干上，预先将采集到的空间数据打包发送至信息处理模块进行数据分析和重建，监测平台得到可视化的GIS地理地图；
步骤二：温湿度传感器(4)实时获取到的所处空间内的温湿度信息，并将该温湿度信息发送至实时监测单元内，实时监测单元将温湿度信息与预设的温湿度数据安全阈值比对，若超过安全阈值则表示该空间内具有火焰，发出火灾警报；
步骤三：红外传感器(5)实时获取到所处空间内的热辐射信息，并将该热辐射信息发送至实时监测单元内，实时监测单元将该热辐射信息与预设的热辐射数据安全阈值比对，若超过安全阈值则表示该空间内发生燃烧，发出火灾警报；
步骤四：烟雾探测器(7)实时获取到所处空间内的烟雾信息，并将该烟雾数据发送至实时监测单元内，若产生烟雾信息则表示该所处空间内产生火灾烟雾，发出火灾警报；
步骤五：上述的步骤二到步骤四，实时监测单元获取到的温湿度数据、热辐射数据及烟雾数据均通过通信模块发送至监测平台，监测平台根据所处空间内的GPS定位模块获取到该空间内的位置信息，并于可视化的GIS地理地图中完成标注。
5.根据权利要求4所述的一种林业防火用监测结构，其特征在于，在步骤一中，通过挂带(3)完成监测球壳(1)的挂设后，监测球壳(1)在配重底座(6)下呈竖直挂设，红外传感器(5)仅以监测球壳(1)作轴向旋转且始终朝向地面。
6.根据权利要求4所述的一种林业防火用监测结构，其特征在于，在步骤二、步骤三及步骤四中，
温湿度传感器(4)实时获取到的所处空间内的温湿度信息标记为测定温湿度，测定温湿度与温湿度安全阈值比对后，若测定温湿度超过安全阈值则标记为“火灾点”，若测定温湿度接近但未超过安全阈值则标记为“巡查点”，若测定温湿度远远不及安全阈值则标记为“正常点”；
红外传感器(5)实时获取到所处空间内的热辐射信息标记为测定热辐射数据，测定热辐射数据与热辐射数据安全阈值比对后，若测定热辐射数据超过安全阈值则标记为“火灾点”，若测定热辐射数据接近但未超过安全阈值则标记为“巡查点”，若测定热辐射数据远远不及安全阈值则标记为“正常点”；
烟雾探测器(7)实时获取到所处空间内的烟雾信息标记为测定烟雾信息后，直接将该位置标记为“火灾点”；
上述的“火灾点”“巡查点”及“正常点”均在监测平台上的GIS地理地图中显示，当发生火灾时及时做出灭火响应。
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| CN (1) | CN117857749A (zh) |
-
2024
- 2024-01-08 CN CN202410025067.4A patent/CN117857749A/zh active Pending
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