一種森林防火定位預警監測系統的制作方法

專利名稱：一種森林防火定位預警監測系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種對森林進行火災監測、定位及預警的裝置，尤其涉及一種森 林防火定位預警監測系統。
背景技術：
目前，隨著生活水平的逐漸提高，人們對森林資源的需求也越來越大，導致森林面 積的逐漸減少，森林資源日益寶貴。因此，對林區防火基礎設施的建設迫在眉睫。由于受 地理環境限制，森林的防火任務艱巨，特別是對于一些無人居住的林區，其防火任務更是困 難。隨著技術的進步，電子計算機在森林防火工作上開始普遍推廣，結合現代傳感技術實現 全自動化的森林火災檢測預警，將比采用人工瞭望方式具有更高的可靠性和及時性，同時， 有利于遠程監控和無人值守，適用于大范圍的森林火災監測。利用數字視頻技術和現代通 信技術涉及的遠程視頻監控系統，其工作方式主要為在林區各監測點安置攝像頭，并通過 有線或無線數據傳輸網絡將實時畫面送達監控中心，由中心工作人員實施監控。雖然此類 系統避免了直接派駐人員的麻煩，可以一定程度上提高火災警報的及時性，但實時視頻的 傳輸需要龐大且昂貴的通信網絡保證。此外，發生火災的情況相對比較少，故多數時系統傳 送的是安全狀況下的畫面。但由于火情發生難以預測，理論上工作人員必須M小時不間斷 地監視各監測點傳送的視頻，否則依然可能延誤火情的發現。此類預警系統的工作效率并 不高。

實用新型內容針對上述現有技術的不足之處，本實用新型提供一種覆蓋范圍廣、施工簡單、安 全，預警效果好的森林防火定位預警監測系統，能有效的解決上述現有技術存在的問題。為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是公開一種森林防火定位預警 監測系統，其包括安裝在森林中的多個監測節點、定位監測轉發傳輸單元和監控中心；監測 節點將溫度和煙霧濃度超出范圍的告警值發送到下一相鄰監測節點或定位監測轉發傳輸 單元；定位監測轉發傳輸單元將自身的定位物理信息和告警值轉發到監控中心存儲。更近一步地，所述的監測節點包括溫度傳感器、煙霧傳感器、中央處理器、射頻收 發電路和高能電池；中央處理器與溫度傳感器、煙霧傳感器、射頻收發電路聯接；所述的溫度傳感器將定時監測采集到的溫度數據傳送到中央處理器；所述的煙霧傳感器將定時監測的煙霧濃度數據傳送到中央處理器；中央處理器將監測的溫度和煙霧濃度數據進行邏輯運算和邏輯判斷，并將其超出 規定范圍的告警值和監測節點的ID編號共同組成火災數據發送到射頻收發電路；射頻收發電路用于將中央處理器發送的告警值和初始監測節點的ID編號共同組 成火災數據發送至一下鄰相監測節點或定位監測轉發傳輸單元；射頻收發電路同時還將能 接收上一鄰相監測節點發送的告警值和初始監測節點的ID編號共同組成火災數據并轉發至一下鄰相監測節點或定位監測轉發傳輸單元；所述的高能電池與溫度傳感器、煙霧傳感器、中央處理器和射頻收發電路聯接供電。更近一步地，所述定位監測轉發傳輸單元包括溫度傳感器、煙霧傳感器、中央處理 器、射頻收發電路、定位引擎、GPRS/CDMA/3G無線發送電路和高能電池；所述的中央處理器與溫度傳感器、煙霧傳感器、射頻收發電路、定位引擎、GPRS/ CDMA/3G無線發送電路聯接；中央處理器將監測的溫度和煙霧濃度數據進行邏輯運算和邏輯判斷，并將其超出 規定范圍的告警值、定位監測轉發傳輸單元的ID編號和定位引擎的物理位置數據發送到 GPRS/CDMA/3G無線發送電路中；射頻收發電路接收相鄰監測節點發送來的告警值和初始監測節點的ID編號共同 組成火災數據；定位引擎存儲本地的物理位置信息供中央處理器讀取；GPRS/CDMA/3G無線發送電路將中央處理器發送的告警值和初始監測節點的ID編 號共同組成火災數據連同地理位置數據通過GPRS/CDMA/3G無線網絡轉發到監控中心；所述高能電池與溫度傳感器、煙霧傳感器、中央處理器和射頻收發電路、定位引擎 和GPRS/CDMA/3G無線發送電路聯接供電。更近一步地，所述的監控中心包括監控數據庫服務器、WEB服務器和監控軟件平 臺；所述的監控數據庫服務器與WEB服務器聯接。更近一步地，監控數據庫服務器用于存儲森林消防數據及其物理位置信息，為監 控軟件平臺提供數據支持；監控軟件平臺提供森林火災定位、火災分析、火災預警顯示和監 測狀態顯示。與現有技術相比，該實用新型帶來的有益效果為該實用新型根據森林火災與森 林溫度和煙霧濃度的直接關聯，通過監測森林的溫度可以在很大程度上對森林火災的發生 進行預警，其監測節點多，且呈星形分布，預警效果好。系統運行中，每次監測節點和定位監 測轉發傳輸單元的檢測數據與基礎數據比較，如果溫度和/或煙霧濃度有明顯變化，則該 地有異常情況，根據火區預警點的變化，對之進行定位、分析，并在監控軟件平臺上顯示監 測狀態，并預警顯示，然后繼續監測。采用無線射頻結合中央處理器的方式，并且采用低速 和低功耗的ZigBee技術，可自組網絡預警，增長使用壽命。

圖1為本實用新型的原理圖；圖2為本實用新型實施例的控制流程示意圖；圖3為本實用新型監測節點的原理框圖；圖4為本實用新型定位監測轉發傳輸單元的原理框圖；圖5為本實用新型監控中心的原理框圖；圖6為本實用新型實施例中監測節點分布的局部示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
4[0029]作為本實用新型的一種實施方式，參見圖1，森林防火定位預警監測系統包括安 裝在森林中的多個監測節點1、定位監測轉發傳輸單元2和監控中心3。監測節點1用于監 測森林中的溫度和煙霧濃度，并通過邏輯運算判斷溫度和煙霧濃度是否在規定的范圍內， 并將溫度和煙霧濃度超出范圍的告警值發送到下一相鄰監測節點1或定位監測轉發傳輸 單元2 ；定位監測轉發傳輸單元2接收監測節點1發送來的告警值，并將自身的定位物理信 息和告警值轉發到監控中心3 ；監控中心3接收定位監測轉發傳輸單元2發送的數據并存 和提供告警和定位信息服務。具體來說，參見圖3，所述的監測節點1包括溫度傳感器11、煙霧傳感器12、中央 處理器13、射頻收發電路14和高能電池15。中央處理器13與溫度傳感器11、煙霧傳感器 12、射頻收發電路14聯接。所述的溫度傳感器11用于定時監測采集森林的溫度數據并將 其傳送到中央處理器13。所述的煙霧傳感器12用于定時監測森林的煙霧濃度數據并將其 傳送到中央處理器13。中央處理器13用于將監測的溫度和煙霧濃度數據進行邏輯運算和 邏輯判斷，并將其超出規定范圍的告警值和監測節點1的ID編號共同組成火災數據發送到 射頻收發電路14。射頻收發電路14用于將中央處理器13發送的告警值和初始監測節點1 的ID編號共同組成火災數據發送至一下鄰相監測節點1或定位監測轉發傳輸單元2。射頻 收發電路14同時還將能接收上一鄰相監測節點1發送的告警值和初始監測節點1的ID編 號共同組成火災數據并轉發至一下鄰相監測節點1或定位監測轉發傳輸單元2。所述的高 能電池15與溫度傳感器11、煙霧傳感器12、中央處理器13和射頻收發電路14聯接，分別 為溫度傳感器11、煙霧傳感器12、中央處理器13和射頻收發電路14供電。參見圖4，所述定位監測轉發傳輸單元2包括溫度傳感器11、煙霧傳感器12、中央 處理器13、射頻收發電路14、定位引擎16、GPRS/CDMA/3G無線發送電路31和高能電池15。所述的中央處理器13與溫度傳感器11、煙霧傳感器12、射頻收發電路14、定位引 擎16、GPRS/CDMA/3G無線發送電路31聯接。所述溫度傳感器11用于定時監測采集森林的 溫度數據并將其傳送到中央處理器13。所述煙霧傳感器12用于定時監測森林的煙霧濃度 數據并將其傳送到中央處理器13。中央處理器13用于將監測的溫度和煙霧濃度數據進行 邏輯運算和邏輯判斷，并將其超出規定范圍的告警值、定位監測轉發傳輸單元2的ID編號 和定位引擎16的物理位置數據發送到GPRS/CDMA/3G無線發送電路31中。射頻收發電路 14與中央處理器13聯接，用于接收相鄰監測節點1發送來的告警值和初始監測節點1的 ID編號共同組成火災數據。定位引擎16用于存儲本地的物理位置信息供中央處理器13讀 取。GPRS/CDMA/3G無線發送電路31將中央處理器13發送的告警值和初始監測節點1 的ID編號共同組成火災數據連同地理位置數據通過GPRS/CDMA/3G無線網絡轉發到監控中 心3。所述高能電池15與溫度傳感器11、煙霧傳感器12、中央處理器13和射頻收發電路 14、定位引擎16和GPRS/CDMA/3G無線發送電路31聯接，分別為溫度傳感器11、煙霧傳感 器12、中央處理器13、射頻收發電路14、定位引擎16和GPRS/CDMA/3G無線發送電路31供 H1^ ο參見圖5，所述的監控中心3包括監控數據庫服務器34、WEB服務器32和監控軟 件平臺33。所述的監控數據庫服務器34與TOB服務器32聯接；監控數據庫服務器34用 于存儲森林消防數據及其物理位置信息，為監控軟件平臺33提供數據支持；監控軟件平臺33提供森林火災定位、火災分析、火災預警顯示和監測狀態顯示。參見圖2，本實用新型主要采用了基于CCM30無線數模傳輸模塊的ZigBee技術。 模塊之間的傳輸距離一般為10 75m，為了系統的可靠性，在設計中選取各監測節點1間距 為50m，監測節點1之間采用無線聯接。安置節點總數多，可達幾十萬個點，因此可以覆蓋較 大的森林范圍。所述監測節點1為用于對監測森林中的煙霧和溫度進行運算處理和邏輯判 斷，且能發送和接收射頻信號的處理單元，其分布于森林中的各點。定位監測轉發傳輸單元 2為可監測、轉發、傳輸的靜止單元。監測節點1將預警信號通過相鄰節點接力發送或通過 射頻收發電路14直接發送到相鄰的定位監測轉發傳輸單元2中，定位監測轉發傳輸單元2 將物理位置信號和預警信號通過無線網絡發送到監控中心3。溫度傳感器11和煙霧傳感器 12將實時采集到的溫度和煙霧濃度發送到中央處理器13，中央處理器13通過A/D轉換計 算溫度和煙霧濃度是否超出設定的范圍值，若監測值在規定的范圍內，中央處理器13繼續 讀取下一次煙霧傳感器12和溫度傳感器11的監測數據；若監測值超過規定范圍，中央處理 器13讀取定位引擎16的物理位置信息，同時射頻收發電路14也接收上一鄰近監測節點1 發送來的監測數據和初始監測節點1的ID編號，共同組成火災預警數據，定位監測轉發傳 輸單元2將上述火災預警數據通過GPRS/CDMA/3G無線發送電路31向監控中心3發送。監 控軟件平臺33實時接收GPRS/CDMA/3G無線發送電路31發送來的火災預警數據，并存儲在 監控數據庫服務器34中，監控數據庫服務器34內具有用于接收并顯示火災預警數據的GIS 電子地圖。如圖1-6所示使用該森林預警監測系統時，在森林中根據地形分布監測節點1， 每個監測節點1中預設一個獨立的ID編號，且監測節點1之間組成星形網絡。監測節點1 對森林中的煙霧和溫度進行運算處理和邏輯判斷，當監測節點1對其監測值進行運算處理 的結果超出正常范圍值，比如溫度高于90°C，煙霧濃度高于該地區所使用煙霧傳感器的靈 敏度時。定位監測轉發傳輸單元2接收監測節點1發送的火災預警或預警信息，并將自身 物理位置作為參考點，根據監測節點1發送的信號強度，計算出火災的物理位置，中央處理 器13讀取定位引擎16的物理位置信息，射頻收發電路14也接收上一鄰近監測節點1發送 來的監測數據和初始監測節點1的ID編號，并通過GPRS/CDMA/3G無線發送電路31向監控 中心3發送。監控中心3中的監控軟件平臺33具有火災預警顯示、檢測狀態顯示、火災分 析和火災定位功能。監控軟件平臺33實時接收并且顯示GPRS/CDMA/3G無線發送電路31 發送來的火災預警數據，通過分析后存儲在監控數據庫服務器34中。同時，監控數據庫服 務器34中的GIS電子地圖將物理位置參考點顯示在GIS電子地圖中，便于森林消防人員準 確掌握火災的位置，從而達到快速、準確撲救的目的。監控中心3的數據庫服務器與WEB服 務器32的終端相連，TOB服務器32的終端向在互連網上的合法用戶提供森林消防狀態、預 警或預警及物理位置的查詢和統計功能。比如，通過無線網絡WEB服務器32的終端為武警 消防隊的PC電腦、應急求援指揮中心的PC電腦以及救火現場的手機提供信息。根據森林火災與森林溫度直接關聯，通過監測森林的溫度可以在很大程度上對森 林火災的發生進行預警。系統運行中，每次定位監測轉發傳輸單元2的檢測數據與基礎數 據比較，如果溫度有明顯變化，則該地有異常情況，根據火區預警點的變化，對之進行定位、 分析，并在監控軟件平臺33上顯示監測狀態，并預警顯示，然后繼續監測。火災的具體地點 可采用CCM30無線數模傳輸模塊的ID碼與地理坐標位置相對應來計算確認。CC2430無線數模傳輸模塊技術由于其低速和低功耗的特點，可自組網絡預警，并且使用壽命增長，監測 所用節點多，呈星形分布，預警效果好。 以上對本實用新型所提供的森林防火警監測系統進行了詳盡介紹，本文中應用了 具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理 解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本實用新型的 思想，在具體實施方式
及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為 對本實用新型的限制。對本實用新型的變更和改進將是可能的，而不會超出附加權利要求 可規定的構思和范圍。
權利要求1.一種森林防火定位預警監測系統，其特征在于包括安裝在森林中的多個監測節 點、定位監測轉發傳輸單元和監控中心；監測節點將溫度和煙霧濃度超出范圍的告警值發 送到下一相鄰監測節點或定位監測轉發傳輸單元；定位監測轉發傳輸單元將自身的定位物 理信息和告警值轉發到監控中心存儲。
2.根據權利要求1所述的一種森林防火定位預警監測系統，其特征在于所述的監測 節點包括溫度傳感器、煙霧傳感器、中央處理器、射頻收發電路和高能電池；中央處理器與溫度傳感器、煙霧傳感器、射頻收發電路聯接； 所述的溫度傳感器將定時監測采集到的溫度數據傳送到中央處理器； 所述的煙霧傳感器將定時監測的煙霧濃度數據傳送到中央處理器； 中央處理器將監測的溫度和煙霧濃度數據進行邏輯運算和邏輯判斷，并將其超出規定 范圍的告警值和監測節點的ID編號共同組成火災數據發送到射頻收發電路；射頻收發電路用于將中央處理器發送的告警值和初始監測節點的ID編號共同組成火 災數據發送至一下鄰相監測節點或定位監測轉發傳輸單元；射頻收發電路同時還將能接收 上一鄰相監測節點發送的告警值和初始監測節點的ID編號共同組成火災數據并轉發至一 下鄰相監測節點或定位監測轉發傳輸單元；所述的高能電池與溫度傳感器、煙霧傳感器、中央處理器和射頻收發電路聯接供電。
3.根據權利要求1所述的一種森林防火定位預警監測系統，其特征在于所述定位 監測轉發傳輸單元包括溫度傳感器、煙霧傳感器、中央處理器、射頻收發電路、定位引擎、 GPRS/CDMA/3G無線發送電路和高能電池；所述的中央處理器與溫度傳感器、煙霧傳感器、射頻收發電路、定位引擎、GPRS/ CDMA/3G無線發送電路聯接；中央處理器將監測的溫度和煙霧濃度數據進行邏輯運算和邏輯判斷，并將其超出規定 范圍的告警值、定位監測轉發傳輸單元的ID編號和定位引擎的物理位置數據發送到GPRS/ CDMA/3G無線發送電路中；射頻收發電路接收相鄰監測節點發送來的告警值和初始監測節點的ID編號共同組成 火災數據；定位引擎存儲本地的物理位置信息供中央處理器讀取；GPRS/CDMA/3G無線發送電路將中央處理器發送的告警值和初始監測節點的ID編號共 同組成火災數據連同地理位置數據通過GPRS/CDMA/3G無線網絡轉發到監控中心；所述高能電池與溫度傳感器、煙霧傳感器、中央處理器和射頻收發電路、定位引擎和 GPRS/CDMA/3G無線發送電路聯接供電。
專利摘要本實用新型公開了一種森林防火定位預警監測系統，其包括安裝在森林中的多個監測節點、定位監測轉發傳輸單元和監控中心；監測節點用于監測森林中的溫度和煙霧濃度，并通過邏輯運算判斷溫度和煙霧濃度是否在規定的范圍內，并將超出范圍的告警值發送到下一相鄰監測節點或定位監測轉發傳輸單元；定位監測轉發傳輸單元接收監測節點發送來的告警值，并將自身的定位物理信息和告警值轉發到監控中心；監控中心接收定位監測轉發傳輸單元發送的數據并存和提供告警和定位信息服務。該實用新型通過監測森林的溫度可以在很大程度上對森林火災的發生進行預警，其監測節點多，且呈星形分布，預警效果好。
文檔編號G08B17/10GK201897857SQ201020507480
公開日2011年7月13日 申請日期2010年8月27日 優先權日2010年8月27日
發明者徐培龍, 徐立霖 申請人:徐培龍