CN205788619U - 山林防火监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种山林防火监测系统，涉及山林防火领域。本实用新型通过检测单元、无人机和信息处理终端，实现了对山林全范围内的防火监测，利用无人机作为中端传输设备，监测人员通过与无人机相匹配的控制器能够控制无人机的飞行，使其飞行到被监测区域或被监测的某一点，缩短了数据的传输距离，使得检测单元采集的信息能够较完整的传输至无人机，有效地防止了数据的丢失，使监测更为准确，且可操作性强；由于无人机的飞行距离较远、飞行范围广，从而减低了山林防火的成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种山林监测系统，尤其是涉及一种通过无人机及GIS系统实现山林防火的山林防火监测系统。
背景技术
全世界平均每年发生森林火灾22万次，受灾面积达1000万公顷，约占森林总面积的0.1％。国内外森林火灾事故的频繁发生,其破坏性危害对各国社会影响极大,给各国的经济造成了相当严重的损失,森林资源大量烧毁,自然环境和生态平衡受到影响,直接影响工农业生产,甚至威胁各国人民的生命财产的安全。
长久以来，森林资源除了能为人类的生存与发展带来重大贡献，如各种木材及其相关产品，在涵养水源、保持水土、防风固沙、气候调节、生态调整、自然教育和游戏保健等方面更具有多元化功能。森林是人类生存生活的必须，而每年森林因为各种原因导致的火灾而遭到损毁价值无可估量，因此，对山林进行防火监测是有效避免山林火灾发生的措施之一。
目前，山林防火监测主要是通过前端采集传感器、中端传输设备和终端处理来实现，具体的是通过设置在山林各易着火点的传感器采集该点的湿度、温度等信息，并由通信模块将采集到的湿度、温度等值传递给中端传输设备传递给终端处理来实现对 某点或某片区的防火监测。其中，中端传输设备现在一般为基站，通过基站接收到传感器所采集到的信号并将该信号传递给终端，由于基站是固定在某一位置，不宜移动，因此，对于离基站较远的山林各易着火点的信息无法有效地采集，导致了无法全面进行防火监测；若在各个待监测的山林片区均修建基站，从而解决因山林易着火点或片区远离基站而无法实现监测的问题，但增加了山林防火的成本费。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有技术防火监测范围窄、防火成本高等问题，在此提供了一种山林防火监测系统，该系统能够对山林进行全范围的监控，监测成本低，且具有可控制性。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
山林防火监测系统，包括分布设置在山林被监测点和被监测区域的检测单元、无人机及信息处理终端，
所述检测单元包括温度传感器、风向传感器、湿度传感器、信号处理器和第一无线通信模块，其中，温度传感器的输出、风向传感器的输出和湿度传感器的输出分别连接至所述信号处理器的输入，信号处理器的输出连接至所述第一无线通信模块的输入；
所述无人机上设置有第二无线通信模块和与所述第二无线通信模块输出连接的单片机，其中，第二无线通信模块的输入与所述第一无线通信模块的输出连接；
所述信息处理终端包括传送无人机所收集的数据的数据传送端口、数据处理单元、GIS系统和显示单元，其中，数据传送端口的输出连接至数据处理单元的一路输入，数据处理单元与GIS系统之间通信连接，数据处理单元的一路输出连接至显示单元的输入。
本实用新型通过检测单元、无人机和信息处理终端，实现了对山林全范围内的防火监测，利用无人机作为中端传输设备，监测人员通过与无人机相匹配的控制器能够控制无人机的飞行，使其飞行到被监测区域或被监测的某一点，缩短了数据的传输距离，使得检测单元采集的信息能够较完整的传输至无人机，有效地防止了数据的丢失，使监测更为准确，且可操作性强；由于无人机的飞行距离较远、飞性范围广，从而减低了山林防火的成本。
为了能够既实现防火监测，又能够实现火灾监测，本实用新型在此所作的改进是：所述检测单元还包括烟雾传感器，烟雾传感器的输出连接至所述信号处理器的输入。通过烟雾传感器能够检测到被监测点或被监测区域的烟雾情况，从而判断该点或该区域是否发生火宅。
为了能够进一步准确的进行监测，在此所作的改进是：所述无人机上还设置有与所述单片机输入连接的摄像头。通过摄像头对被监测点和被监测区域的陆面环境和空间环境进行拍照，结合检测单元所采集到的数据能够更准确的进行分析，得到更为准确的山林情况，提高了防火监测的准确度。
具体的，所述第一无线通信模块和所述第二无线通信模块为zigbee无线通信模块。
为了能够便于数据的分析，在此所作的改进是：还包括与所述数据处理单元通信连接的存储单元。通过存储单元能够存储历史数据，通过对历史数据和当前数据进行分析、统计等，能够得出被监测山林湿度、风向及温度等变化，从而进一步更为全面的对山林进行监测。
为了能够有效地的进行报警提醒，在此，还包括与数据处理器一路输出连接的报警器。
与现有山林防火监测系统相比，本实用新型的有益效果是：能够对山林进行全范围的监测，监测更为准确，可控制性强，且成本低。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图；
图2为本实用新型的系统结构图。
具体实施方式
为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。
【实施例一】
参照图1所示，本实用新型提供的是一种无固定网络基站，能够对山林进行全范围准确进行防火监测及火灾监测的山林防火监测系统，其包括了分布设置在山林被监 测点和被监测区域(山林的向阳处、植被茂密处、植物生长环境干燥等易发生火灾等位置，如图2所示，其中1-10为被监测点和被监测区域)的检测单元、用于将检测单元采集到的信息进行存储并传递至信息处理终端的无人机及对无人机所传递的信号进行分析而得出山林中被监测点和被监测区域发生火灾概率高低的信息处理终端，该信息处理终端可以放置于监测中心，由监测人员进行操作，
所述检测单元包括温度传感器、风向传感器、湿度传感器、信号处理器和第一无线通信模块，其中，温度传感器的输出、风向传感器的输出和湿度传感器的输出分别连接至所述信号处理器的输入，信号处理器的输出连接至所述第一无线通信模块的输入；所述无人机上设置有第二无线通信模块和与所述第二无线通信模块输出连接的单片机，其中，第二无线通信模块的输入与所述第一无线通信模块的输出连接；
所述信息处理终端包括传送无人机所收集的数据的数据传送端口、数据处理单元、GIS系统和显示单元，其中，数据传送端口的输出连接至数据处理单元的一路输入，数据处理单元与GIS系统之间通信连接，数据处理单元的一路输出连接至显示单元的输入。
以上技术方案的工作原理:监测中心控制无人机飞行至被监测点或被监测区域，同时检测单元中的温度传感器、风向传感器、湿度传感器对山林中被监测点和被监测区域的温度、风向及湿度，并检测到的数据通过信号处理器进行处理后传输至第一无线通信模块，第一无线通信模块将接收到的信号进行整体打包，同时第一无线通信模块通过广播路由请求帧节点来发现无人机，无人机上的第二无线信号通信模块接收到 请求帧节点后，与之建立路由路径，通过此路由路径开始传输打包好的数据，此时该点的检测单元停止工作，待2小时或4小时或其余时间后再开始工作。
第二无线通信模块接收到打包数据后输入至单片机进行存储，待一个被监测点或被监测区域的数据存储完后，无人机飞往下一被监测点或被监测区域进行数据收集。无人机中的数据通过信息处理终端的数据传送端口输入数据处理单元，经数据处理单元进行初步的数据处理(放大、去噪等)后输入GIS系统，GIS系统对接收到的数据进行分析，从而得出各个被监测点和被监测区域的火灾发生概率，并将火灾发生的概率分为四个等级，通过对各个被监测点和被监测区域进行颜色区分，如红色代表最易发生火灾的地点和区域，橙色次之、黄色较低、绿色为最不易发生火灾的地点和区域，GIS系统的分析结果通过信息处理终端的显示单元进行显示，从而便于监测人员进行监测。
【实施例二】
在以上实施例一的技术方案基础上，在所记载的检测单元中增设一烟雾传感器，烟雾传感器的输出连接至所述信号处理器的输入。本实施例的工作原理与实施例一的工作原理相同，只是在检测单元对被监测点和被监测区域进行数据采集时，能够采集该点和该区域的烟雾情况，从而判断被监测点和被监测区域是否发生火灾，从而及时有效地反馈至监测中心，通知监测人员进行灭火。
【实施例三】
在实施例一和/或实施例二的基础上，本实施例在无人机上安装有摄像头，通过摄像头对被监测点和被监测区域的陆面情况和空间情况进行拍照，摄像头所拍的图片与之前无人机接收到的该被监测点或被监测区域的其余数据存放在一起，该摄像头可以是设置无人机任何易于拍摄被监测点和被监测区域的位置，如无人机底部，且摄像头朝向路面，摄像头能够转动。
【实施例四】
在实施例一、实施例二和/或实施例三的基础上，本实施例增设一用于存储数据的存储单元，该存储单元与数据处理单元之间通信连接，使得数据处理单元既能够读取存储单元中的数据又能够向存储单元中写入数据。GIS系统对山林被监测点和被监测区域数据进行分析的结果通过数据处理单元写入存储单元，从而将其存放与存储单元中，存储的天气、山林环境数据在科研、环保、空气检测等方面均可以使用。所记载的存储单元也可以是存储器，也可以是数据库系统，当存储单元为数据库系统时，可以将其安装于信息处理终端上。
【实施例五】
在实施例一、实施例二、实施例三和/或实施例四的基础上，本实施例还设置有一报警器，报警器与数据处理单元的一路输出之间可以通过设置在信息处理终端上的无线连接端口连接，也可以是通过数据线通过信息终端上的端口进行连接。当监测到的数据显示山林发生火灾时，报警器响起，通知监测人员。
在实施例二至实施例五中所记载的烟雾传感器可以是任何一款烟雾传感器，如离子式传感器。而在实施例一至实施例五中所记载的温度传感器也可以采用任何一种能够实现温度采集的传感器，如采用红外温度传感器，能够更为准确的采集到被监测点和被监测区域的温度情况。
在实施例一至实施例五中所记载的第一无信通信模块和所记载的第二无线通信模块为zigbee无线通信模块。ZigBee数据传输的速率范围为10～250Kb/s，通信传输的理想距离为10～70m之间，完全符合无人机与被监测点和被监测区域之间的信息传输要求，且无需增大发送功率，节约成本。
在实施例一至实施例五中所记载的信号处理器和单片机可以采用现有的任何一能实现信息处理和存储的微处理器，如采用STM32F系列。
实施例一至实施例五中所记载的信息处理终端可以是计算机、平板电脑或是其他设备。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.山林防火监测系统，其特征在于，包括分布设置在山林被监测点和被监测区域的检测单元、无人机及信息处理终端，
所述检测单元包括温度传感器、风向传感器、湿度传感器、信号处理器和第一无线通信模块，其中，温度传感器的输出、风向传感器的输出和湿度传感器的输出分别连接至所述信号处理器的输入，信号处理器的输出连接至所述第一无线通信模块的输入；
所述无人机上设置有第二无线通信模块和与所述第二无线通信模块输出连接的单片机，其中，第二无线通信模块的输入与所述第一无线通信模块的输出连接；
所述信息处理终端包括传送无人机所收集的数据的数据传送端口、数据处理单元、GIS系统和显示单元，其中，数据传送端口的输出连接至数据处理单元的一路输入，数据处理单元与GIS系统之间通信连接，数据处理单元的一路输出连接至显示单元的输入。
2.根据权利要求1所述的山林防火监测系统，其特征在于，所述检测单元还包括烟雾传感器，烟雾传感器的输出连接至所述信号处理器的输入。
3.根据权利要求2所述的山林防火监测系统，其特征在于，所述烟雾传感器为离子式烟雾传感器，和/或所述温度传感器为红外温度传感器。
4.根据权利要求1或2或3所述的山林防火监测系统，其特征在于，所述无人机上还设置有与所述单片机输入连接的摄像头。
5.根据权利要求1或2或3所述的山林防火监测系统，其特征在于，所述第一无线通信模块和所述第二无线通信模块为zigbee无线通信模块。
6.根据权利要求4所述的山林防火监测系统，其特征在于，所述第一无线通信模块和所述第二无线通信模块为zigbee无线通信模块。
7.根据权利要求1或2或3所述的山林防火监测系统，其特征在于，还包括与所述数据处理单元通信连接的存储单元。
8.根据权利要求6所述的山林防火监测系统，其特征在于，还包括与所述数据处理单元通信连接的存储单元。
9.根据权利要求1或2或3所述的山林防火监测系统，其特征在于，还包括与数据处理单元一路输出连接的报警器。
10.根据权利要求8所述的山林防火监测系统，其特征在于，还包括与数据处理单元一路输出连接的报警器。
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