CN206431779U - 一种低功耗森林火灾报警系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种低功耗森林火灾报警系统，包括多个火灾检测传感器节点，每个火灾传感器节点通过LoRa无线模块连接到LoRa基站，LoRa基站通过GPRS无线模块连接到远程监控终端。本实用新型采用多个火灾检测传感器节点检测发生火灾的情况和地理位置信息，将发生火灾的情况和地理位置信息通过LoRa无线模块传输到LoRa基站，LoRa基站将接收到的火灾发生情况和地理位置传输到远程监控终端进行预警，远程监控终端的相关工作人员进行及时处理，迅速安排火灾救援工作，让火灾受损面积和财产达到最小的目的，监测精确、可靠、稳定，LoRa无线模块相比其他无线模块具有功耗低、使用寿命长、探测范围宽、实施维护方便的特点，能够使用年限达到10年之久，探测范围能够达到10km。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种低功耗森林火灾报警系统，属于生态环境监测和森林防灾领域。
背景技术
森林火灾是世界性的林业重要灾害之一，随着中国造林事业的不断发展，防火工作成为首要任务。建设森林防火预警是实现森林防火安全和稳定的重要基础，是 “预防森林火灾”建设的重要组成部分，更成为保护森林的重要载体。随着中国造林事业的不断发展，防火工作成为首要任务。森林防火必须贯彻“预防为主，积极扑救”的方针，真正做到早发现、早解决。随着低功耗无线通信技术的日趋成熟、半导体技术和传感器技术的不断提高已广泛应用于森林防火报警监控领域。
如何建设“早发现、早解决”的智能森林防火预警系统，如何建设服务公安业务的监控系统，是新形势下森林防火建设过程中面临的难题。本实用新型正好可以解决智能森林防火预警系统的难题，可以做到低功耗全智能监控森林情况，并且实施和维护非常方便。
为了防止火灾的蔓延是因为没有及时的发现火灾的起源，导致森林大面积烧毁，并且会引起生命的危险和财产的损失。目前对森林防火设备中用的是摄像头检测或者无人机检测，但是都在存在功耗大，实施维护成本高等诸多难题。本实用新型提供一种低功耗火灾报警系统，该系统不仅包括火灾检测装置，而且还有低功耗无线通讯系统和低功耗GPS定位系统，这样可以及时发现火灾起源，并且还可以通过低功耗长距离无线通讯发出火源位置进行报警。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种低功耗森林火灾报警系统，以解决上述现有技术中存在的问题。
本实用新型采取的技术方案为： 一种低功耗森林火灾报警系统，包括多个火灾检测传感器节点，每个火灾传感器节点通过LoRa无线模块连接到LoRa基站，LoRa基站通过GPRS无线模块连接到远程监控终端。
上述火灾检测传感器节点包括红外传感器、烟雾传感器和GPS模块，红外传感器、烟雾传感器和GPS模块连接到控制器，控制器还连接LoRa无线模块的发射模块。
上述火灾检测传感器节点还包括安装盒，安装盒上安装有红外传感器、烟雾传感器和GPS模块以及控制器的控制板，外侧安装有发射模块的天线，且套接有弹性材料制作的挂扣，挂扣可拆卸地连接到树上。
上述红外传感器通过柔性光纤连接到多个红外可见光接收模块，每个红外可见光接收模块为半导体材料器件，多个红外可见光接收模块设置在多个方向。
上述LoRa基站内安装有蓄电池，蓄电池连接有太阳能充电板，太阳能充电板设置在LoRa基站的杆塔顶端。
上述控制器上主控芯片和LoRa基站内主控芯片为ATmage328P单片机，单片机的型号为ATmage328P。
上述LoRa无线模块的无线串口模块为SX1276；
上述火灾检测传感器节点电源为可充电锂电池。
上述LoRa基站为杆塔结构，在每5平方公里的高处设置一个。
本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型采用多个火灾检测传感器节点检测发生火灾的情况和地理位置信息，将发生火灾的情况和地理位置信息通过LoRa无线模块传输到LoRa基站，LoRa基站将接收到的火灾发生情况和地理位置传输到远程监控终端进行预警，远程监控终端的相关工作人员进行及时处理，迅速安排火灾救援工作，让火灾受损面积和财产达到最小的目的， LoRa无线模块相比其他无线模块具有功耗低、使用寿命长、探测范围宽、实施维护方便的特点，能够使用年限达到10年之久，探测范围能够达到10km，本实用新型还具有监测精确、可靠、稳定的特点。
附图说明
图1是本实用新型的火灾检测传感器节点的控制结构示意图；
图2是火灾检测传感器节点的安装盒结构示意图；
图3是本实用新型的LoRa基站的控制结构示意图；
图4是本实用新型的LoRa基站结构示意图；
图5是本实用新型的控制结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本实用新型进行进一步介绍。
实施例1：如图1-图5所示，一种低功耗森林火灾报警系统，包括用于检测是否发生火灾和发生火灾地点的多个火灾检测传感器节点，每10平方米布置一个火灾检测传感器节点，每个火灾传感器节点通过LoRa无线模块连接到LoRa基站，LoRa基站通过GPRS无线模块连接到远程监控终端。
上述火灾检测传感器节点包括红外传感器、烟雾传感器和GPS模块，红外传感器、烟雾传感器和GPS模块连接到控制器，控制器还连接LoRa无线模块的发射模块，红外传感器用于接收发生火灾后的火焰发出的光，烟雾传感器用于检测火焰发生后烟雾的大小值，GPS模块用于定位发生火灾的地点，当发生火灾时，火灾处的红外传感器会感应此处的火焰和烟雾传感器会感应此处产生的浓烟，将信号反馈给控制器，控制器根据设定的火焰阈值大小和烟雾值大小进行判定，将判定后的结果和位置信息发送到基站，采用红外传感器和烟雾传感器实现火灾探测的双重保险，探测更精确，监测更准确。
上述火灾检测传感器节点包括红外传感器、烟雾传感器和GPS模块构成火灾检测装置和定位装置。
上述火灾检测传感器节点还包括安装盒，安装盒上安装有红外传感器、烟雾传感器和GPS模块以及控制器的控制板，外侧安装有发射模块的功率放大天线，且安装盒套接有弹性材料制作的挂扣，结构简单，装卸方便，成本低，挂扣可拆卸地连接到树上，装卸方便，弹性材料安装不影响挂扣会因树木的生长变粗而损坏。
上述红外传感器通过柔性光纤连接到多个红外可见光接收模块，每个红外可见光接收模块为半导体材料器件，多个红外可见光接收模块设置在多个方向，多个方向的红外光接收模块能够将各个方向的火焰光纤进行接收，探测范围宽，并通过光纤连接到红外传感器的探测头端，实现个方向的火焰感应，感应面广，感应精确及时。
上述LoRa基站内安装有蓄电池，蓄电池连接有对蓄电池进行充电的太阳能充电板，太阳能充电板设置在LoRa基站的杆塔顶端，通过太阳能充电板对基站进行供电，减少电缆布置，成本大大降低。
上述控制器上主控芯片和LoRa基站内主控芯片均为ATmage328P单片机，单片机的型号为ATmage328P。
上述LoRa无线模块的无线串口模块为SX1276；
上述火灾检测传感器节点电源为可充电锂电池。
上述LoRa基站为杆塔结构，在每5平方公里的高处设置一个。
本实用新型的基本原理是利用火灾检测装置检测森林中的火灾状况，如果确实有火灾情况，然后立即启动GPS定位装置确定火灾当前位置，并通过低功耗LoRa无线模块构成的无线通信装置把火灾地点发送给无线通信LoRa基站，然后LoRa基站再通过GPRS无线模块给远程监控终端的相关部门发出火灾报警信号，此时，相关部门做出火灾救援行动。
实施例2：一种低功耗森林火灾报警系统，如图1所示，火灾报警系统是安放在森林内部每10平方米装一个火灾检测的火灾检测传感器节点，火灾检测传感器节点的安装盒16所示，在盒子内部这有检测火焰的红外接收模块2，在红外接收模块2的接收端部连接有柔性光纤7布置在盒子外面可以检测到四周的火焰信号，在安装盒外面还设有烟雾传感器3，通过导线连接电源6和火灾检测传感器节点的控制器1， 在安装盒内部还设有LoRa无线模块4，当火灾发生时，通过红外传感器2和烟雾传感器3的检测信号传到控制器，控制器通过程序综合判断得出是否发生火灾，若发生火灾立即启动GPS模块对火灾位置进行定位，并通过LoRa无线模块4把当前位置和火灾信号发给火灾报警系统基站。
如图3-图4所示，设在森林的高处的火灾报警系统无线通信的LoRa基站，每5平方公里设一个火灾报警系统通信网络LoRa基站，在安装LoRa基站核心模块的塔杆13的顶端安装太阳能充电板12，太阳能充电板12通过充电电路给蓄电池11充电，塔杆13中间还设有在火灾报警系统LoRa基站核心模块的安装盒，在安装盒内部设有火灾报警系统基站LoRa无线模块8，还有给远程监控终端发送报警信号的GPRS模块，火灾报警系统基站LoRa无线模块8和GPRS模块10都与火灾报警系统基站主控芯片9连接；在塔顶端装有与子模块匹配接收信号的功率放大天线14。
实施例3：一种低功耗森林火灾报警系统的报警方法，该方法包括以下步骤：
1）火灾发生时，在离火源最近的红外传感器通过柔性光纤接收到红外可见光接收模块感光的火焰信号，并且烟雾传感器检测到烟雾浓度偏高信号，都给控制器发送火焰和烟雾浓度模拟信号，控制器的主控芯片通过AD转换后得到相应的数字量，通过控制器中算法得到融合值，并将融合值与设定阈值比较，判断火灾发生；
2）若计算后的融合值大于设定阈值，则发生火灾，控制器立即启动正在休眠的GPS模块快速定位，并且读取GPS地理位置数值通过控制器的LoRa无线模块发送到火灾报警系统无线通信的LoRa基站，此时火灾报警系统无线通信的LoRa基站立即给远程终端发送火灾报警信号，并且给出火灾准确地理位置信息；
3）当处在安全工作状态下，火灾报警系统无线通信的LoRa基站每一个小时给火灾检测装置发送一个轮询信号，当火灾检测的火灾检测传感器节点接收到基站的轮询信号，控制器立即对电池进行电压采集，并通过LoRa无线模块发送到火灾报警系统无线通信的LoRa基站，火灾报警系统无线通信的LoRa基站可以通过接收到的数据信息，可以判断出当前工作状态工作正常，其他时间整个系统除了火灾检测装置处于工作状态，其他模块全部处于休眠状态，如果发现连续火灾检测装置有问题立刻提醒工作人员处理。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内，因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种低功耗森林火灾报警系统，其特征在于：包括多个火灾检测传感器节点，每个火灾传感器节点通过LoRa无线模块连接到LoRa基站，LoRa基站通过GPRS无线模块连接到远程监控终端。
2.根据权利要求1所述的一种低功耗森林火灾报警系统，其特征在于：火灾检测传感器节点包括红外传感器、烟雾传感器和GPS模块，红外传感器、烟雾传感器和GPS模块连接到控制器，控制器还连接LoRa无线模块的发射模块。
3.根据权利要求1所述的一种低功耗森林火灾报警系统，其特征在于：火灾检测传感器节点还包括安装盒，安装盒上安装有红外传感器、烟雾传感器和GPS模块以及控制器的控制板，外侧安装有发射模块的天线，且套接有弹性材料制作的挂扣，挂扣可拆卸地连接到树上。
4.根据权利要求2所述的一种低功耗森林火灾报警系统，其特征在于：红外传感器通过柔性光纤连接到多个红外可见光接收模块，每个红外可见光接收模块为半导体材料器件，多个红外可见光接收模块设置在多个方向。
5.根据权利要求1所述的一种低功耗森林火灾报警系统，其特征在于：LoRa基站内安装有蓄电池，蓄电池连接有太阳能充电板，太阳能充电板设置在LoRa基站的杆塔顶端。
6.根据权利要求1所述的一种低功耗森林火灾报警系统，其特征在于：控制器上主控芯片和LoRa基站内主控芯片均为ATmage328P单片机，单片机的型号为ATmage328P。
7.根据权利要求1所述的一种低功耗森林火灾报警系统，其特征在于：LoRa无线模块的无线串口模块为SX1276。
8.根据权利要求1所述的一种低功耗森林火灾报警系统，其特征在于：火灾检测传感器节点电源为可充电锂电池。
9.根据权利要求1所述的一种低功耗森林火灾报警系统，其特征在于：LoRa基站为杆塔结构，在每5平方公里的高处设置一个。
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