CN204578786U - 基于位置传感器的古树名木防盗报警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于位置传感器的古树名木防盗报警系统。包括固定于古树名木上的壳体，所述壳体内设置有微控制处理器及与该微控制处理器连接的用于采集古树名木生长点或监测点高度位置信息的位置传感器、实现微控制器与监控中心通信的GPRS调制解调电路；还包括一为整个系统供电的电源模块，所述电源模块包括太阳能转换器及与该太阳能转换器连接的太阳能电池板和蓄电池。本实用新型通过位置传感器感知古树名木生长点或监测点位置变化来判断古树名木是否被砍伐或偷盗，能有效地及时监控古树名木的正常生长过程与养护措施的有效性；且本实用新型电路简单，易于实现。

Description

基于位置传感器的古树名木防盗报警系统

技术领域

本实用新型涉及传感器用于物体定位的无线传感网应用，具体涉及一种基于位置传感器的古树名木防盗报警系统。

背景技术

古树名木是一个自然地理人文悠久历史的见证，是国家的瑰宝、活的文物，是林业资源的重要组成部分，是区域一项重要的自然资产。保护古树名木对研究城市和乡村的生物资源、植物分布、环境变迁和历史文化遗产具有重要的科学价值，对发展城市旅游业也具有重要的意义。只有保护好古树名木，才能为开展生态环境变迁、物种遗传特性等研究以及合理开发利用古树名木种质资源研究提供实实在在的“活标本”。城市名木古树的有效管理和保护工作具有重要的人文价值、生态价值、观赏价值和科学价值，是配合国家森林城市建设、加强城市生物多样性保护和建设宜居城市的重要内容，它对于维护国家生态平衡，促进国民经济健康、快速、可持续发展具有重大的战略意义。实现古树名木管理现代化和信息化，也是衡量一个地区和城市市政或公共资源管理水平的重要标志。

据不完全统计，我国现有古树名木30多万株，且绝大多数都是珍稀树种。与过去相比，数量已大为减少。据熊和平等在苏州、武汉、南京、南通等地的调查及分级评价表明：现存古树15%~20%均发生衰弱现象。尤其是近年来，大规模城市建设的兴起和城市生态环境的恶化，使为数不多的古树名木生存环境受到了威胁，甚至濒临死亡。更有甚者，一些地区在城市绿化中搞形象工程,片面追求古、珍、稀、大，盲目移植大树、古树。这种畸形的绿化市场需求，导致越来越多的人与不法公司不顾原产地的生态环境，加入到了盗挖、滥挖古树名木的行列中，参与倒卖珍稀古树的不法经营现象屡有发生。

因此迫切需要一种方式能够有效杜绝或减缓此种情势的发展，传统的做法是依靠人工去管理，往往费时费力，不能从根本上解决问题，在各大城市的名树名木的保护实践中，多以RFID定位电子标签为主进行对树木的追踪定位和保护。例如宁波镇海形成的以RFID技术为支撑的古树名木防盗信息系统，但该方案中往往需要另外建设基站来读取RFID标签，无疑增加了监测和部署、维护成本；还有一种就是向树木植入GPS芯片，通过后台观测来实现对古树名木的位置监控。例如：福州、南京、长沙、深圳都采取了该方案，但无法判读树木的砍伐状态。

在实施该项实用新型之前，作了如下考虑：首先从协议上来讲，在无线传感网的各类监测场景中，最多使用的是基于ZIGBEE（物理层和数据（温度、压强、高程）链路层为802.15.4协议，其上才是ZIGBEE联盟协议）协议的无线自组网络，采用ISM频段2.4GHz射频频率，可支持最多255个节点同时通讯。硬件结构和相应操作系统已经有多套成熟的技术方案，其中较为典型的、研发较早的当属伯克利大学研制的MICA节点和其上操作系统TinyOS，且该项目长期受到美国国防部经费的支持。在工程实践中，使用该方案需要部署较多节点，当数据（温度、压强、高程）流量过大时，将会引起整体网络的效率下降，所以需要适当比例的休眠节点，这就增加了系统的复杂性。但是该方案的网络节点自组特性一直受到军方和业界的关注，特别适合于需要快速扩增网络覆盖范围的应用场景。从推广性角度来说，任何想要加入ZIGBEE协议的产品必须经过相关认证，其产业推动门槛过高，真正的深入全方位的民间应用还需要政策引领。

再次从所采用的网络链接技术标准来讲，ZIGBEE准确来说还是一种应用层协议，更多的是对蓝牙技术标准的补充，不涉及过多的物理层的接入技术方面的更新，相比而言基于60GHz的高频段接入技术标准无疑增加了一种可能性，会大大增加数据（温度、压强、高程）传输速率，但是该频段易受到距离的限制，一般在20米左右。而且实践中还未出台相关的产品和业界标准。

本实用新型结合了理论研究、工程实践领域内的因素，决定采用3G网络技术作为通讯标准。该技术已经非常成熟，易开发、易维护、易拓展，网络覆盖范围已经几乎无死角，且通讯成本很低。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种敏感度高、能耗低、成本低且电路功能易于实现的基于位置传感器的古树名木防盗报警系统。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种基于位置传感器的古树名木防盗报警系统，其特征在于：包括固定于古树名木上的壳体，所述壳体内设置有微控制处理器及与该微控制处理器连接的用于采集古树名木生长点或监测点高度位置信息的位置传感器、实现微控制器与监控中心通信的GPRS调制解调电路；还包括一为整个系统供电的电源模块，所述电源模块包括太阳能转换器及与该太阳能转换器连接的太阳能电池板和蓄电池。

在本实用新型一实施例中，所述太阳能电池板设置于壳体表面，且所述壳体于古树名木上的固定角度为南向36度，以保证太阳能电池板处于一天中最长阳光直射角度。

在本实用新型一实施例中，所述微控制处理器采用LPC2368芯片，该LPC2368芯片连接有晶振电路、复位电路及指示灯电路。

在本实用新型一实施例中，所述位置传感器包括HP206C芯片、电阻R105、R106和电容C101，所述HP206C芯片的GND端连接至地，所述HP206C芯片的VDD端连接至3.3V电源端，并经电容C101连接至地，所述HP206C芯片的INTI端连接至微控制处理器，所述HP206C芯片的SCL端和SDA端分别经电阻R105、电阻R106连接至3.3V电源端。

在本实用新型一实施例中，所述GPRS调制解调电路包括MODEM电路及为该MODEM电路供电的MODEM电源电路和与该MODEM电路连接的天线，所述MODEM电路采用GL868-D芯片，且该MODEM还包括一SIM卡芯片；所述MODEM电源电路采用TPS75701芯片。

在本实用新型一实施例中，所述壳体侧面还设置有一用于插入SIM卡芯片的SIM卡槽。

相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型通过采用HP206C芯片对监测点的位置数据（温度、压强、高程）的采集，并把数据（温度、压强、高程）以无线通信的方式传送给监测中心，从而可以判断该监测点的树枝（干）是否发生了倾覆或异常发生位移，进而可判定是否遭到盗伐；对监测点位置数据（温度、压强、高程）的阈值的设定可以屏蔽掉干扰因素，能够增强判断的准确性；通过接收和解析监控中心服务端的指令可实现较低频率的上行发送数据（温度、压强、高程），从而降低能耗；使用的太阳能电池可以大大延长工作时间；所采用的是基于3G技术的通信模式，且成本低廉，便于行业标准化和市场推广。

附图说明

图1是本实用新型电路框图。

图2是本实用新型的结构示意图。

图3是本实用新型微控制处理器电路原理图。

图4是本实用新型MODEM电路图。

图5是本实用新型MODEM电源电路图。

图6是本实用新型位置传感器电路图。

图中：1-壳体，2-太阳能电池板，3-SIM卡槽，4-固定口。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行具体说明。

如图1-6所示，本实用新型的一种基于位置传感器的古树名木防盗报警系统，其特征在于：包括固定于古树名木上的壳体1（壳体1可通过螺钉等穿过固定口4将壳体1固定于古树名木上），所述壳体1内设置有微控制处理器及与该微控制处理器连接的用于采集古树名木生长点或监测点高度位置信息的位置传感器、实现微控制器与监控中心通信的GPRS调制解调电路；还包括一为整个系统供电的电源模块，所述电源模块包括太阳能转换器及与该太阳能转换器连接的太阳能电池板和蓄电池。

如图2所示，所述太阳能电池板2设置于壳体1表面，且所述壳体1于古树名木上的固定角度为南向36度，以保证太阳能电池板2处于一天中最长阳光直射角度。

如图3所示，所述微控制处理器采用LPC2368芯片，该LPC2368芯片连接有晶振电路、复位电路及指示灯电路。

如图6所示，所述位置传感器包括HP206C芯片、电阻R105、R106和电容C101，所述HP206C芯片的GND端连接至地，所述HP206C芯片的VDD端连接至3.3V电源端，并经电容C101连接至地，所述HP206C芯片的INTI端连接至微控制处理器，所述HP206C芯片的SCL端和SDA端分别经电阻R105、电阻R106连接至3.3V电源端。

如图4-5所示，所述GPRS调制解调电路包括MODEM电路及为该MODEM电路供电的MODEM电源电路和与该MODEM电路连接的天线，所述MODEM电路采用GL868-D芯片，且该MODEM还包括一SIM卡芯片；所述MODEM电源电路采用TPS75701芯片。所述壳体1侧面还设置有一用于插入SIM卡芯片的SIM卡槽3。

以下具体讲述本实用新型的工作过程。

将壳体1布置在监测点上（可固定于古树名木上），壳体1的太阳能电池板2那一面朝向背离树木的一面，且注意尽量朝采光时间最长方向摆放。通过GPRS调制解调电路将HP206C芯片采集的（温度、压强、高程）以GPRS数据（温度、压强、高程）格式发送给监测区域的基站，基站将根据数据（温度、压强、高程）包中指定的IP地址和端口号将数据（温度、压强、高程）路由给PSTN网络，监控中心服务端通过监测数据（温度、压强、高程）的到来而做出是否存储入数据（温度、压强、高程）库的操作。手机用户可以通过互联网和监控中心服务端通讯从而获取数据（温度、压强、高程）。在本实施例中，基站是ISP服务提供商原有基础设施，监控中心服务端选用B/S架构。

以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于位置传感器的古树名木防盗报警系统，其特征在于：包括固定于古树名木上的壳体，所述壳体内设置有微控制处理器及与该微控制处理器连接的用于采集古树名木生长点或监测点高度位置信息的位置传感器、实现微控制器与监控中心通信的GPRS调制解调电路；还包括一为整个系统供电的电源模块，所述电源模块包括太阳能转换器及与该太阳能转换器连接的太阳能电池板和蓄电池。

2.根据权利要求1所述的基于位置传感器的古树名木防盗报警系统，其特征在于：所述太阳能电池板设置于壳体表面，且所述壳体于古树名木上的固定角度为南向36度，以保证太阳能电池板处于一天中最长阳光直射角度。

3.根据权利要求1所述的基于位置传感器的古树名木防盗报警系统，其特征在于：所述微控制处理器采用LPC2368芯片，该LPC2368芯片连接有晶振电路、复位电路及指示灯电路。

4.根据权利要求1所述的基于位置传感器的古树名木防盗报警系统，其特征在于：所述位置传感器包括HP206C芯片、电阻R105、R106和电容C101，所述HP206C芯片的GND端连接至地，所述HP206C芯片的VDD端连接至3.3V电源端，并经电容C101连接至地，所述HP206C芯片的INTI端连接至微控制处理器，所述HP206C芯片的SCL端和SDA端分别经电阻R105、电阻R106连接至3.3V电源端。

5.根据权利要求1所述的基于位置传感器的古树名木防盗报警系统，其特征在于：所述GPRS调制解调电路包括MODEM电路及为该MODEM电路供电的MODEM电源电路和与该MODEM电路连接的天线，所述MODEM电路采用GL868-D芯片，且该MODEM还包括一SIM卡芯片；所述MODEM电源电路采用TPS75701芯片。

6.根据权利要求5所述的基于位置传感器的古树名木防盗报警系统，其特征在于：所述壳体侧面还设置有一用于插入SIM卡芯片的SIM卡槽。