CN202584340U - 一种森林火灾报警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种森林火灾报警系统，包括：安装在设定监测区域内的一个或一个以上传感器节点电路、管辖传感器节点电路的路由器节点电路、管辖所有路由器节点电路的协调器节点电路和监控终端；所述传感器节点电路，用于获取表征森林环境状况的数据，并将该数据通过第一无线网络传送至所述路由器节点电路；所述路由器节点电路，用于接收所述传感器节点电路传送的数据，并通过第二无线网络将该数据传送至所述协调器节点电路；所述协调器节点电路，用于接收所述路由器节点电路传送的数据，并通过第三无线网络将该数据传送至所述监控终端；所述监控终端，用于接收所述协调器节点电路发送的数据，并根据该数据确定森林发生火灾后发出报警信号。

Description

一种森林火灾报警系统

技术领域

本实用新型涉及无线传输技术领域，尤其涉及一种森林火灾报警系统。

背景技术

随着造林事业的不断发展，林地面积、林业蓄积量逐年增加，使得森林防火工作至关重要。森林火灾是世界性的重要灾害之一，每年发生的火灾造成了森林资源的重大损失和全球性的环境污染。森林火灾具有突发性、随机性、短时间内能造成巨大损失等特点，因此一旦有火灾发生，就必须以极快的速度采取扑救措施，然而扑救是否及时，决策是否得当，取决于对林火行为的发现是否及时。火灾报警是及时发现火灾的重要保障，火灾报警装置能够实时的监测火灾信息，使消防人员及早的发现火灾，减少火灾带来的损失。

现有方法中采用热成像技术对森林火灾进行监控，该方法利用红外热成像探测林区实时温差及最高温度，从而及时发现林火并报警，同时利用可见光摄像机辅助成像可实时观察林区植被情况、火情现场情况，作为远程指挥依据。

上述采用热成像技术对森林火灾进行监控时，对于监测面积较大且地理情况复杂的林区，由于树木遮挡等原因很容易造成监控设备失去监控效果，而对于面积较小的林区，使用热成像技术对森林火灾进行监控，却提高了单位林区的监控成本。可见，虽然该技术监测范围较大，但也具有其局限性，而且对于较小的林区使得监测成本较高，所以对于地理情况复杂或者面积较小的林区均不适合采用此技术对森林火灾进行监控。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种森林火灾报警系统，实现了对森林火灾进行实时监测并在发生火灾后及时报警的目的。

为此，本实用新型实施例提供如下技术方案：

一种森林火灾报警系统，包括：

安装在设定监测区域内的一个或一个以上传感器节点电路、管辖所述传感器节点电路的路由器节点电路、管辖所有路由器节点电路的协调器节点电路和监控终端；

所述传感器节点电路，用于获取表征森林环境状况的数据，并将所述数据通过第一无线网络传送至所述路由器节点电路；

所述路由器节点电路，用于接收所述传感器节点电路传送的数据，并通过第二无线网络将所述数据传送至所述协调器节点电路；

所述协调器节点电路，用于接收所述路由器节点电路传送的数据，并通过第三无线网络将所述数据传送至所述监控终端；

所述监控终端，用于接收所述协调器节点电路发送的数据，并根据所述数据确定森林发生火灾后发出报警信号。

优选地，所述传感器节点电路包括：依次连接的第一光伏模块、第一电源模块、数据采集模块和第一CPU天线；

所述第一光伏模块，用于将光能转换成电能；

所述第一电源模块，用于存储所述第一光伏模块输出的电能，并利用所述电能为所述数据采集模块供电；

所述数据采集模块，用于获取表征森林环境状况的数据，并利用所述第一CPU天线通过所述第一无线网络将所述数据传送至所述路由器节点电路。

优选地，所述路由器节点电路包括：依次连接的第二光伏模块、第二电源模块、第一数据处理模块和第二CPU天线；

所述第二光伏模块，用于将光能转换成电能；

所述第二电源模块，用于存储所述第二光伏模块输出的电能，并利用所述电能为所述第一数据处理模块供电；

所述第一数据处理模块，用于利用所述第二CPU天线接收所述数据采集模块传送的数据，并利用所述第二CPU天线通过所述第二无线网络将所述数据传送至所述协调器节点电路。

优选地，所述协调器节点电路包括：第三光伏模块、第三电源模块、第二数据处理模块、第三CPU天线、GPRS模块和GPRS天线；

所述第三光伏模块、所述第三电源模块和所述第二数据处理模块依次连接，所述第三CPU天线和所述GPRS模块分别与所述第二数据处理模块连接，所述GPRS模块与所述GPRS天线连接；

所述第三光伏模块，用于将光能转换成电能；

所述第三电源模块，用于存储所述第三光伏模块输出的电能，并利用所述电能为所述第二数据处理模块供电；

所述第二数据处理模块，用于利用所述第三CPU天线接收所述第一数据处理模块发送的数据；并将所述数据发送给所述GPRS模块；

所述GPRS模块，用于利用所述GPRS天线通过所述第三无线网络将接收的所述数据传送至所述监控终端。

优选地，所述第一电源模块包括：第一控制单元、第一电压调整单元和第一蓄电池；

所述第一控制单元和所述第一电压调整单元分别与所述第一蓄电池连接；所述第一控制单元还与所述第一电压调整单元连接；

所述第一控制单元，用于当所述第一蓄电池电压低于设置的浮充电压时，利用所述第一光伏模块对所述第一蓄电池进行恒压充电；当所述第一蓄电池电压高于所述浮充电压且低于过充电压时，利用所述第一光伏模块对所述第一蓄电池进行浮充充电；当所述第一蓄电池电压高于所述过充电压时，停止对所述第一蓄电池充电；

所述第一电压调整单元，用于将所述第一蓄电池的输出电压调整到所述数据采集模块所需的第一电压；

所述第一蓄电池，用于存储所述第一光伏模块输出的电能，并以所述第一电压为所述数据采集模块供电。

优选地，所述第二电源模块包括：第二控制单元、第二电压调整单元和第二蓄电池；

所述第二控制单元和所述第二电压调整单元分别与所述第二蓄电池连接；所述第二控制单元还与所述第二电压调整单元连接；

所述第二控制单元，用于当所述第二蓄电池电压低于设置的浮充电压时，利用所述第二光伏模块对所述第二蓄电池进行恒压充电；当所述第二蓄电池电压高于所述浮充电压且低于过充电压时，利用所述第二光伏模块对所述第二蓄电池进行浮充充电；当所述第二蓄电池电压高于所述过充电压时，停止对所述第二蓄电池充电；

所述第二电压调整单元，用于将所述第二蓄电池的输出电压调整到所述第一数据处理模块所需的第二电压；

所述第二蓄电池，用于存储所述第二光伏模块输出的电能，并以所述第二电压为所述第一数据处理模块供电。

优选地，所述第三电源模块包括：第三控制单元、第三电压调整单元和第三蓄电池；

所述第三控制单元和所述第三电压调整单元分别与所述第三蓄电池连接；所述第三控制单元还与所述第三电压调整单元连接；

所述第三控制单元，用于当所述第三蓄电池电压低于设置的浮充电压时，利用所述第三光伏模块对所述第三蓄电池进行恒压充电；当所述第三蓄电池电压高于所述浮充电压且低于过充电压时，利用所述第三光伏模块对所述第三蓄电池进行浮充充电；当所述第三蓄电池电压高于所述过充电压时，停止对所述第三蓄电池充电；

所述第三电压调整单元，用于将所述第三蓄电池的输出电压调整到所述第二数据处理模块所需的第三电压；

所述第三蓄电池，用于存储所述第三光伏模块输出的电能，并以所述第三电压为所述第二数据处理模块供电。

优选地，所述数据采集模块包括：温度传感器、烟雾传感器、无线单片机及其外接电路；

所述温度传感器的输出端与所述无线单片机的第一输入引脚连接；所述烟雾传感器的输出端与所述无线单片机的第二输入引脚连接；

所述温度传感器，用于测量森林环境温度；

所述烟雾传感器，用于测量森林环境中的烟雾浓度；

所述无线单片机，用于获取所述温度传感器和所述烟雾传感器输出的数据，并利用所述第一CPU天线将所述数据传送至所述第一数据处理模块。

优选地，所述第一无线网络和所述第二无线网络为ZigBee无线网络。

优选地，所述第三无线网络为GPRS无线网络。

可见，本实用新型森林火灾报警系统利用ZigBee无线网络传输方式，实现林区内各个节点电路间的无线通信，将所有传感器节点电路采集到的信号经路由器节点电路中转后汇总到一个协调器节点电路，然后通过GPRS无线网络传输到监控终端，不但节约了由于远距离传输带来的通讯费用，而且监测系统安装灵活机动，可以根据林区内的地形特点安装报警点；并且所有的户外节点电路都使用太阳能电池供电，从而避免了电池电量不足给节点电路带来的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型森林火灾报警系统的系统框图；

图2为本实用新型森林火灾报警系统中传感器节点电路的结构示意图；

图3为本实用新型数据采集模块的电路图；

图4为本实用新型森林火灾报警系统中路由器节点电路的结构示意图；

图5为本实用新型第一数据处理模块的电路图；

图6为本实用新型森林火灾报警系统中协调器节点电路的结构示意图；

图7为本实用新型第二数据处理模块的电路图；

图8为本实用新型电源模块中控制单元的电路图；

图9为本实用新型电源模块中电压调整单元的电路图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1所示的森林火灾报警系统的系统框图，该系统包括：安装在设定监测区域内的一个或一个以上传感器节点电路1、管辖传感器节点电路的路由器节点电路2、管辖所有路由器节点电路的协调器节点电路3和监控终端4。

传感器节点电路1，用于获取表征森林环境状况的数据，并将该数据通过第一无线网络传送至路由器节点电路2；路由器节点电路2，用于接收传感器节点电路1传送的数据，并通过第二无线网络将该数据传送至协调器节点电路3；协调器节点电路3，用于接收路由器节点电路2传送的数据，并通过第三无线网络将该数据传送至监控终端4；监控终端4，用于接收协调器节点电路3发送的数据，并根据该数据确定森林发生火灾后发出报警信号。

上述传感器节点电路1、路由器节点电路2和协调器节点电路3被安装在林区内，它们之间通过ZigBee无线传输技术进行通讯，并利用太阳能电池为电路供电；而监控终端4位于室内，由工作人员看守用，可通过监控终端4发出的报警信号及时发现森林火灾的发生地点和事故情况。

按照林区的大小可将整个林区划分为不同的监测区域，或将整个林区作为一个监测区域，在每个监测区域内安装一个或一个以上传感器节点电路1，用于准确并及时的获取不同监测区内的表征森林环境状况的数据，每个监测区域内安装的一个或一个以上传感器节点电路1由一个路由器节点电路2管辖，负责管辖各个监测区域的所有路由器节点电路2统一由一个协调器节点电路3管辖。

上述传感器节点电路1用于监测该电路周围的温度和烟雾情况，当林区内的温度超出正常的温度范围且烟雾浓度过高时，说明林区内可能发生火灾，所以当传感器节点电路1监测到环境异常时，传感器节点电路1将表征该异常状况的温度数据和烟雾数据及其地理位置传输给路由器节点电路2；路由器节点电路2负责信号的中转，以提高信号传输的距离；路由器节点电路2将周围管辖的传感器节点电路1获取到的异常状态信号发送给协调器节点电路3；整个森林火灾报警系统中只有一个协调器节点电路3，它作为整个网络的中心，所有来自传感器节点电路1的监控信息都传输到协调器节点电路3，由它通过GPRS无线网络传输到监控终端。

上述第一无线网络和第二无线网络为ZigBee无线网络，第三无线网络为GPRS无线网络。

图2为本实用新型森林火灾报警系统中传感器节点电路的结构示意图，该传感器节点电路1包括：依次连接的第一光伏模块11、第一电源模块12、数据采集模块13和第一CPU天线14。第一光伏模块11，用于将光能转换成电能；第一电源模块12，用于存储第一光伏模块11输出的电能，并利用该电能为数据采集模块13供电；数据采集模块13，用于获取表征森林环境状况的数据，并利用第一CPU天线14通过第一无线网络将该数据传送至路由器节点电路2。

最大功率(Pmax)	1.6W
		最大功率点电压(Vmp)	8V
最大功率点电流(Imp)	0.2A
		开路电压(Voc)	11V
短路电流(Isc)	0.25A
		功率公差	±5％
机械载荷	2400Pa

表1

表1为本方案第一光伏模块中光伏电池的相关参数。因为传感器节点电路在没有环境异常的情况下芯片处于休眠状态，所以该电路的光伏电池的功率较小。该光伏电池可实现传感器节点电路的电能自给天数为3天，在连续3天阴天的情况下仍然能够正常工作，而且该传感器节点电路还具有抗雨雪冰雹的性能，满足了户外安装的要求。

上述第一电源模块12包括：第一控制单元121、第一电压调整单元122和第一蓄电池123；第一控制单元121和第一电压调整单元122分别与第一蓄电池123连接；第一控制单元121还与第一电压调整单元122连接。

第一控制单元121，用于当第一蓄电池123电压低于设置的浮充电压时，利用第一光伏模块11对第一蓄电池123进行恒压充电；当第一蓄电池123电压高于浮充电压且低于过充电压时，利用第一光伏模块11对第一蓄电池123进行浮充充电；当第一蓄电池123电压高于过充电压时，停止对第一蓄电池123充电。第一电压调整单元122，用于将第一蓄电池123的输出电压调整到数据采集模块13所需的第一电压。第一蓄电池123，用于存储第一光伏模块11输出的电能，并以第一电压为数据采集模块13供电。

其中，第一蓄电池123为镍氢蓄电池，容量为1000mAh，电压为4.8V。

上述第一控制单元主要利用光伏电池板对第一蓄电池进行合理的充电，当第一蓄电池的电压高于数据采集模块中CPU内设置的浮充电压时，第一控制单元控制光伏电池板对第一蓄电池进行PWM浮充充电，实现对蓄电池最大程度的充电；当第一蓄电池电压高于CPU内设置的过充电压时，第一控制单元控制光伏电池板停止对蓄电池的充电，以免充电电压过高将第一蓄电池损坏。可利用数据采集模块中单片机的某一引脚实现对整个电路充电方式进行控制。

上述数据采集模块13包括：温度传感器131、烟雾传感器132、无线单片机133及其外接电路；温度传感器131的输出端与无线单片机133的第一输入引脚连接；烟雾传感器132的输出端与无线单片机133的第二输入引脚连接。温度传感器131，用于测量森林环境温度；烟雾传感器132，用于测量森林环境中的烟雾浓度；无线单片机133，用于获取温度传感器和烟雾传感器输出的数据，并利用第一CPU天线14将所述数据传送至第一数据处理模块。

图3为本实用新型数据采集模块的电路图，其中，U1为温度传感器，U2为烟雾传感器，U3为ZigBee无线单片机，将温度传感器采集的温度信号和烟雾传感器采集的烟雾信号传给单片机U3进行处理。晶振Y1为单片机的运行提供时钟，电容C1和C2为滤波电容，晶振Y2为利用第一CPU天线发送数据提供时钟，电容C5和C6为滤波电容。R4为精密电阻器，阻值为56K，用于片上系统的基准电流器，R3为精密电阻器，阻值为43K，用于RF的基准电流器。L1、L2、L3、R1、R2和C4组成了天线电路，为数据的无线传输提供通讯保障。当无线单片机检测到温度或烟雾状况异常时，通过ZigBee内部的协议，将异常信号由第一CPU天线传输给路由器节点电路。

本发明传感器节点电路1中的第一控制单元121控制第一光伏模块11利用光伏电池合理高效的给第一蓄电池123充电，第一电压调整单元122将第一蓄电池123的输出电压调整变换为数据采集模块13所需的电压后，利用该电压给数据采集模块13供电；温度传感器131检测周围环境的温度，烟雾传感器132实时监测周围的烟雾状况，无线单片机133作为整个数据采集模块13的中央处理系统，处理温度传感器131和烟雾传感器132采集的数据，并将这些数据通过第一CPU天线14发送给路由器节点电路。

图4为本实用新型森林火灾报警系统中路由器节点电路的结构示意图，该路由器节点电路2包括：依次连接的第二光伏模块21、第二电源模块22、第一数据处理模块23和第二CPU天线24。

第二光伏模块21，用于将光能转换成电能；第二电源模块22，用于存储第二光伏模块21输出的电能，并利用所述电能为第一数据处理模块23供电；第一数据处理模块23，用于利用第二CPU天线24接收数据采集模块13传送的数据，并利用第二CPU天线24通过第二无线网络将所述数据传送至协调器节点电路3。

最大功率(Pmax)	5W
		最大功率点电压(Vmp)	8V
最大功率点电流(Imp)	0.36A
		开路电压(Voc)	11V
短路电流(Isc)	0.5A
		功率公差	±5％
机械载荷	2400Pa

表2

表2为本方案第二光伏模块中光伏电池的相关参数。因为路由器节点电路负责多个传感器节点电路采集到的信号的中转，所以路由器节点电路的光伏电池与传感器节点电路的光伏电池相比功率较大，表2的参数配置能够实现路由器节点电路的电能自给天数为3天，在连续3天阴天的情况下仍然能够正常工作，且该电路设备具有抗雨雪冰雹的性能，达到了在户外安装要求。

上述第二电源模22块包括：第二控制单元221、第二电压调整单元222和第二蓄电池223；第二控制单元221和第二电压调整单元222分别与第二蓄电池223连接；第二控制单元221还与第二电压调整单元222连接。

第二控制单元221，用于当第二蓄电池223电压低于设置的浮充电压时，利用第二光伏模块21对第二蓄电池223进行恒压充电；当第二蓄电池223电压高于浮充电压且低于过充电压时，利用第二光伏模块21对第二蓄电池223进行浮充充电；当第二蓄电池223电压高于过充电压时，停止对第二蓄电池223充电。第二电压调整单元222，用于将第二蓄电池223的输出电压调整到第一数据处理模块23所需的第二电压。第二蓄电池223，用于存储第二光伏模块21输出的电能，并以第二电压为第一数据处理模块23供电。

其中，第二蓄电池123为镍氢蓄电池，容量为2000mAh，电压为4.8V。

上述第二控制单元主要利用光伏电池板对第二蓄电池进行合理的充电，当第二蓄电池的电压高于第一数据处理模块中CPU内设置的浮充电压时，第二控制单元控制光伏电池板对第二蓄电池进行PWM浮充充电，实现对蓄电池最大程度的充电；当第二蓄电池电压高于CPU内设置的过充电压时，第二控制单元控制光伏电池板停止对蓄电池的充电，以免充电电压过高将第二蓄电池损坏。可利用第一数据处理模块中单片机的某一引脚实现对整个电路充电方式进行控制。

图5为本发明第一数据处理模块的电路图，ZigBee无线单片机负责整个电路的运算处理，晶振Y1为单片机的运行提供时钟，电容C1和C2为滤波电容，晶振Y2为数据的无线接收和发送提供时钟，电容C5和C6为滤波电容。R4为精密电阻器，阻值为56K，用于片上系统的基准电流器，R3为精密电阻器，阻值为43K，用于RF的基准电流器。L1、L2、L3、R1、R2和C4组成了天线电路，为数据的无线传输提供通讯保障。通过对该电路中的ZigBee无线单片机进行软件设置，使其能够与路由器节点电路所管辖的传感器节点电路进行通信，该无线单片机接收到传感器节点电路发送的数据后，经过ZigBee内部协议处理后传输给协调器节点电路。

本发明路由器节点电路利用第二光伏模块和第二电源模块为整个路由器节点电路提供电源，第一数据处理模块通过第二CPU天线接收该路由器节点电路所管辖的所有传感器节点电路所发送的数据后，通过ZigBee内部协议处理后，转发给本森林火灾报警系统的协调器节点电路。该路由器节点电路起到了信号中转的作用，能够延长信号传输的距离，提高信号传输的效率。

图6为本实用新型森林火灾报警系统中协调器节点电路的结构示意图，该协调器节点电路包括：第三光伏模块31、第三电源模块32、第二数据处理模块33、第三CPU天线34、GPRS模块35和GPRS天线36。第三光伏模块31、第三电源模块32和第二数据处理模块33依次连接，第三CPU天线34和GPRS模块35分别与第二数据处理模块33连接，GPRS模块35与GPRS天线36连接。

第三光伏模块31，用于将光能转换成电能；第三电源模块32，用于存储第三光伏模块31输出的电能，并利用所述电能为第二数据处理模块33供电；第二数据处理模块33，用于利用第三CPU天线34接收第一数据处理模块23发送的数据；并将所述数据发送给GPRS模块35；GPRS模块35，用于利用GPRS天线36通过第三无线网络将接收的数据传送至监控终端4。

最大功率(Pmax)	8W
		最大功率点电压(Vmp)	8V
最大功率点电流(Imp)	0.5A
		开路电压(Voc)	11V
短路电流(Isc)	0.7A
		功率公差	±5％
机械载荷	2400Pa

表3

表3为本实用新型第三光伏模块中光伏电池的相关参数。因为协调器节点电路实时接收所有路由器节点电路发送的数据，所以该协调器节点电路的光伏电池与其它传感器节点电路和路由器节点电路的光伏电池相比功率较大，表3的参数配置能够实现协调器节点电路的供电自给天数为3天，在连续阴天3天的情况下仍然能够正常工作。且该电路具有抗雨雪冰雹的性能，达到了在户外安装的要求。

上述第三电源模块32包括：第三控制单元321、第三电压调整单元322和第三蓄电池323；第三控制单元321和第三电压调整单元322分别与第三蓄电池323连接；第三控制单元321还与第三电压调整单元322连接。

第三控制单元321，用于当第三蓄电池323电压低于设置的浮充电压时，利用第三光伏模块31对第三蓄电池323进行恒压充电；当第三蓄电池323电压高于浮充电压且低于过充电压时，利用第三光伏模31块对第三蓄电池323进行浮充充电；当第三蓄电池323电压高于过充电压时，停止对第三蓄电池323充电。第三电压调整单元322，用于将第三蓄电池323的输出电压调整到第二数据处理模块33所需的第三电压。第三蓄电池323，用于存储第三光伏模块31输出的电能，并以第三电压为第二数据处理模块供电。

其中，第三蓄电池采用镍氢蓄电池，容量为3000mAh，电压为4.8V。

上述第三控制单元主要利用光伏电池板对第三蓄电池进行合理的充电，当第三蓄电池的电压高于第二数据处理模块中CPU内设置的浮充电压时，第三控制单元控制光伏电池板对第三蓄电池进行PWM浮充充电，实现对蓄电池最大程度的充电；当第三蓄电池电压高于CPU内设置的过充电压时，第三控制单元控制光伏电池板停止对蓄电池的充电，以免充电电压过高将第三蓄电池损坏。可利用第二数据处理模块中单片机的某一引脚实现对整个电路充电方式进行控制。

图7为本实用新型第二数据处理模块的电路图。ZigBee无线单片机负责整个电路的运算处理，晶振Y1为单片机的运行提供时钟，电容C1和C2为滤波电容，晶振Y2为利用第一CPU天线接收数据提供时钟，电容C5和C6为滤波电容。R4为精密电阻器，阻值为56K，用于片上系统的基准电流器，R3为精密电阻器，阻值为43K，用于RF的基准电流器。L1、L2、L3、R1、R2和C4组成了天线电路，为数据的无线接收提供通讯保障。通过对ZigBee无线单片机进行软件设置，使其能够与每个路由器节点进行通讯，该电路接收到路由器节点发送的信号，经过处理后传输给GPRS模块，GPRS模块通过网络传输发送给监控终端。

图8为本实用新型电源模块中控制单元的电路图，第一控制单元、第二控制单元和第三控制单元均可采用该电路。

该电路中的光伏电池接口的正极与蓄电池接口的正极连接，为共正极。利用单片机的P1_0引脚或是其它引脚控制对蓄电池的充电方式，当单片机的P1_0输出高电平时，三极管Q110导通，三极管Q111截止，三极管Q112导通，三极管Q114截止。所以MOS管Q113和Q115的G极电压都为高，均为导通状态，此时光伏电池接口的负极和蓄电池接口的负极连接，光伏电池对蓄电池进行充电。当单片机的P1_0输出低电平时，三极管Q110截止，三极管Q111导通，三极管Q112截止，三极管Q114导通，所以MOS管Q113和Q115的G极电压都为低，均为截止状态，此时光伏电池接口的负极和蓄电池接口的负极断开，光伏电池不对蓄电池进行充电。

当蓄电池电压低于设置的浮充电压时，P1_0输出始终为高电平，光伏电池对蓄电池进行恒压充电。当蓄电池电压高于浮充电压低于过充电压时，P1_0输出高频脉冲，使输出电压处于高低电平间循环，光伏电池对蓄电池进行浮充充电，使其蓄电池充电更实。当蓄电池电压高于过充电压时，P1_0输出低电平，光伏电池停止对蓄电池进行充电，保护蓄电池。电路中的电阻为限流电阻，阻值为1K-10K之间。

图9为本实用新型电源模块中电压调整单元的电路图，第一电压调整单元、第二电压调整单元和第三电压调整单元均可采用该电路。U6芯片的引脚SW输出振荡信号，实现L2的充放电，以实现电压变换的目的，对R244、R245、和R246进行不同的配置，对反馈信号进行变换，可以实现不同的电压输出。当此电路实现降压为5V时，三个电阻设定的电压为：R244为75K，R245为3.6K，R246为4.7K。

本实用新型森林火灾报警系统利用ZigBee无线网络传输方式，实现林区内各个节点电路间的无线通信，将所有传感器节点电路采集到的信号经路由器节点电路中转后汇总到一个协调器节点电路，然后通过GPRS无线网络传输到监控终端，不但节约了由于远距离传输带来的通讯费用，而且监测系统安装灵活机动，可以根据林区内的地形特点安装多个报警点。并且所有的户外节点电路都使用太阳能电池供电，从而避免了电池电量不足给节点电路带来的影响。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本实用新型实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本实用新型进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及设备；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种森林火灾报警系统，其特征在于，所述系统包括：安装在设定监测区域内的一个或一个以上传感器节点电路、管辖所述传感器节点电路的路由器节点电路、管辖所有路由器节点电路的协调器节点电路和监控终端；

所述传感器节点电路，用于获取表征森林环境状况的数据，并将所述数据通过第一无线网络传送至所述路由器节点电路；

所述路由器节点电路，用于接收所述传感器节点电路传送的数据，并通过第二无线网络将所述数据传送至所述协调器节点电路；

所述协调器节点电路，用于接收所述路由器节点电路传送的数据，并通过第三无线网络将所述数据传送至所述监控终端；

所述监控终端，用于接收所述协调器节点电路发送的数据，并根据所述数据确定森林发生火灾后发出报警信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器节点电路包括：依次连接的第一光伏模块、第一电源模块、数据采集模块和第一CPU天线；

所述第一光伏模块，用于将光能转换成电能；

所述第一电源模块，用于存储所述第一光伏模块输出的电能，并利用所述电能为所述数据采集模块供电；

所述数据采集模块，用于获取表征森林环境状况的数据，并利用所述第一CPU天线通过所述第一无线网络将所述数据传送至所述路由器节点电路。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述路由器节点电路包括：依次连接的第二光伏模块、第二电源模块、第一数据处理模块和第二CPU天线；

所述第二光伏模块，用于将光能转换成电能；

所述第二电源模块，用于存储所述第二光伏模块输出的电能，并利用所述电能为所述第一数据处理模块供电；

所述第一数据处理模块，用于利用所述第二CPU天线接收所述数据采集模块传送的数据，并利用所述第二CPU天线通过所述第二无线网络将所述数据传送至所述协调器节点电路。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述协调器节点电路包括：第三光伏模块、第三电源模块、第二数据处理模块、第三CPU天线、GPRS模块和GPRS天线；

所述第三光伏模块、所述第三电源模块和所述第二数据处理模块依次连接，所述第三CPU天线和所述GPRS模块分别与所述第二数据处理模块连接，所述GPRS模块与所述GPRS天线连接；

所述第三光伏模块，用于将光能转换成电能；

所述第三电源模块，用于存储所述第三光伏模块输出的电能，并利用所述电能为所述第二数据处理模块供电；

所述第二数据处理模块，用于利用所述第三CPU天线接收所述第一数据处理模块发送的数据；并将所述数据发送给所述GPRS模块；

所述GPRS模块，用于利用所述GPRS天线通过所述第三无线网络将接收的所述数据传送至所述监控终端。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一电源模块包括：第一控制单元、第一电压调整单元和第一蓄电池；

所述第一控制单元和所述第一电压调整单元分别与所述第一蓄电池连接；所述第一控制单元还与所述第一电压调整单元连接；

所述第一控制单元，用于当所述第一蓄电池电压低于设置的浮充电压时，利用所述第一光伏模块对所述第一蓄电池进行恒压充电；当所述第一蓄电池电压高于所述浮充电压且低于过充电压时，利用所述第一光伏模块对所述第一蓄电池进行浮充充电；当所述第一蓄电池电压高于所述过充电压时，停止对所述第一蓄电池充电；

所述第一电压调整单元，用于将所述第一蓄电池的输出电压调整到所述数据采集模块所需的第一电压；

所述第一蓄电池，用于存储所述第一光伏模块输出的电能，并以所述第一电压为所述数据采集模块供电。

6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第二电源模块包括：第二控制单元、第二电压调整单元和第二蓄电池；

所述第二控制单元和所述第二电压调整单元分别与所述第二蓄电池连接；所述第二控制单元还与所述第二电压调整单元连接；

所述第二控制单元，用于当所述第二蓄电池电压低于设置的浮充电压时，利用所述第二光伏模块对所述第二蓄电池进行恒压充电；当所述第二蓄电池电压高于所述浮充电压且低于过充电压时，利用所述第二光伏模块对所述第二蓄电池进行浮充充电；当所述第二蓄电池电压高于所述过充电压时，停止对所述第二蓄电池充电；

所述第二电压调整单元，用于将所述第二蓄电池的输出电压调整到所述第一数据处理模块所需的第二电压；

所述第二蓄电池，用于存储所述第二光伏模块输出的电能，并以所述第二电压为所述第一数据处理模块供电。

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第三电源模块包括：第三控制单元、第三电压调整单元和第三蓄电池；

所述第三控制单元和所述第三电压调整单元分别与所述第三蓄电池连接；所述第三控制单元还与所述第三电压调整单元连接；

所述第三控制单元，用于当所述第三蓄电池电压低于设置的浮充电压时，利用所述第三光伏模块对所述第三蓄电池进行恒压充电；当所述第三蓄电池电压高于所述浮充电压且低于过充电压时，利用所述第三光伏模块对所述第三蓄电池进行浮充充电；当所述第三蓄电池电压高于所述过充电压时，停止对所述第三蓄电池充电；

所述第三电压调整单元，用于将所述第三蓄电池的输出电压调整到所述第二数据处理模块所需的第三电压；

所述第三蓄电池，用于存储所述第三光伏模块输出的电能，并以所述第三电压为所述第二数据处理模块供电。

8.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述数据采集模块包括：温度传感器、烟雾传感器、无线单片机及其外接电路；

所述温度传感器的输出端与所述无线单片机的第一输入引脚连接；所述烟雾传感器的输出端与所述无线单片机的第二输入引脚连接；

所述温度传感器，用于测量森林环境温度；

所述烟雾传感器，用于测量森林环境中的烟雾浓度；

所述无线单片机，用于获取所述温度传感器和所述烟雾传感器输出的数据，并利用所述第一CPU天线将所述数据传送至所述第一数据处理模块。

9.根据权利要求1至8任一项所述的系统，其特征在于，所述第一无线网络和所述第二无线网络为ZigBee无线网络。

10.根据权利要求1至8任一项所述的系统，其特征在于，所述第三无线网络为GPRS无线网络。

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