森林防火报警系统论文和设计-张沛昌

全文摘要

本实用新型公开一种森林防火报警系统，与监测终端通信，包括有多个消防节点、一LoRa网关及一云端服务器，每一所述消防节点包括有检测单元、第一控制处理器、消防器材及第一LoRa模块，所述第一控制处理器通过数据线分别与检测单元、消防器材及第一LoRa模块连接；所述LoRa网关包括有一第二LoRa模块、一第二控制处理器及一无线通信模块，所述第二LoRa模块与第一LoRa模块通信，所述第二控制处理器通过数据线分别与第二LoRa模块及无线通信模块连接；所述云端服务器分别与无线通信模块及监测终端通信。本实用新型森林防火报警系统利用LoRa通信协议实现低功耗、距离长的通信，有利于长时间、高效地监测森林环境。

主设计要求

1.一种森林防火报警系统，与监测终端通信，其特征在于，所述森林防火报警系统包括有：多个消防节点，每一所述消防节点包括有检测单元、消防器材、第一控制处理器及第一LoRa模块，所述第一控制处理器通过数据线分别与所述检测单元、消防器材及第一LoRa模块连接，以控制其工作；一LoRa网关，包括有一第二LoRa模块、一第二控制处理器及一无线通信模块，所述第二LoRa模块与所述第一LoRa模块通信，所述第二控制处理器通过数据线分别与所述第二LoRa模块及无线通信模块连接，以处理接收到的信息并进行发送；一云端服务器，分别与所述无线通信模块及监测终端通信，以接收并发送信息。

设计方案

1.一种森林防火报警系统，与监测终端通信，其特征在于，所述森林防火报警系统包括有：

多个消防节点，每一所述消防节点包括有检测单元、消防器材、第一控制处理器及第一LoRa模块，所述第一控制处理器通过数据线分别与所述检测单元、消防器材及第一LoRa模块连接，以控制其工作；

一LoRa网关，包括有一第二LoRa模块、一第二控制处理器及一无线通信模块，所述第二LoRa模块与所述第一LoRa模块通信，所述第二控制处理器通过数据线分别与所述第二LoRa模块及无线通信模块连接，以处理接收到的信息并进行发送；

一云端服务器，分别与所述无线通信模块及监测终端通信，以接收并发送信息。

2.如权利要求1所述的森林防火报警系统，其特征在于，所述检测单元包括温度传感器、烟雾颗粒度采集器及气体分析仪，以对应获取温度信息、烟雾颗粒度信息及气体浓度信息。

3.如权利要求1所述的森林防火报警系统，其特征在于，所述第一LoRa模块及第二LoRa模块均包括有一收发频率为470MHz的天线。

4.如权利要求1所述的森林防火报警系统，其特征在于，所述消防器材为水泵。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及森林火灾监测领域，尤其涉及一种森林防火报警系统。

背景技术

森林火灾是森林最危险的敌人，也是林业最可怕的灾害，它会给森林带来最有害、最具有毁灭性的后果。森林火灾不但烧毁成片的森林，伤害林内的动物，而且还降低森林的繁殖能力，引起土壤的贫瘠并破坏森林涵养水源，甚至会导致生态环境失去平衡。因此，有必要对森林进行火灾监测与预警。

由于森林面积比较大，实施监测的范围也就比较大，如何把监测信号传输至监测中心是目前森林火灾监测研究的重点。现有的信息传输技术，主要采用有线传输和无线传输的方式。有线传输不受干扰等方面的影响，但是受到布线的限制，在森林这种应用环境无法采用该方式进行信息传输。无线通信技术较适合这种应用环境，但是森林范围大，传输距离远，WiFi、蓝牙等无线通信方式不适合应用在这种场景中，传统的无线通信无法满足森林防火监测的要求。而且，传统的监测中心未能及时对发生火灾的地方进行及时的灭火操作，只是进行报警并等待消防救援，使得火势在等待灭火救援过程中进一步扩大。

鉴于此，有必要提供一种可解决上述缺陷的低功耗、传输距离远、传输稳定、组网快捷的森林防火报警系统，以实现长时间高效、实时地采集森林环境信息，监测森林火灾，并及时采取灭火行动。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题提供一种低功耗、传输距离远、传输稳定、组网快捷的森林防火报警系统，以实现长时间高效、实时地采集森林环境信息，监测森林火灾。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下所述的技术方案：一种森林防火报警系统，与监测终端通信，包括有多个消防节点、一LoRa网关及一云端服务器，每一所述消防节点包括有检测单元、消防器材、第一控制处理器及第一LoRa模块，所述第一控制处理器通过数据线分别与所述检测单元、消防器材及第一LoRa模块连接，以控制其工作；所述LoRa网关包括有一第二LoRa模块、一第二控制处理器及一无线通信模块，所述第二LoRa模块与所述第一LoRa模块通信，所述第二控制处理器通过数据线分别与所述第二LoRa模块及无线通信模块连接，以处理接收到的信息并进行发送；所述云端服务器分别与所述无线通信模块及监测终端通信，以接收并发送信息。

其进一步技术方案为：所述检测单元包括温度传感器、烟雾颗粒度采集器及气体分析仪，以对应获取温度信息、烟雾颗粒度信息及气体浓度信息。

其进一步技术方案为：所述第一LoRa模块及第二LoRa模块均包括有一收发频率为470MHz的天线。

其进一步技术方案为：所述消防器材为水泵。

本实用新型的有益技术效果在于：该森林防火报警系统通过设置消防节点，于所述消防节点中设置第一LoRa模块配合LoRa网关的第二LoRa模块以利用LoRa协议实现通信，将信息传送至云端服务器，再通过云端服务器传输到监测终端，结构简单，基于LoRa技术独有的低功耗、传输距离远、传输稳定、组网快捷的特点，能够长期、高效保证森林环境监测系统的监测，同时，利用消防器材及时进行灭火行动。

附图说明

图1是本实用新型森林防火报警系统的原理框图。

具体实施方式

为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本实用新型的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的阐述。

参照图1，在本实施例中，所述森林防火报警系统10与监测终端20连接，以进行信息传递，实现森林防火监测，其包括有多个消防节点110、一LoRa网关120及一云端服务器130。所述LoRa网关120用于获取多个消防节点110采集的森林环境信息并进行分析处理后通过云端服务器130发送至监测终端20，实现信息交流，以对森林环境进行监测。

每一所述消防节点110包括有检测单元111、第一控制处理器112、第一LoRa模块113及消防器材114，所述第一控制处理器112通过数据线分别与所述检测单元111、消防器材114及第一LoRa模块113连接，以分别控制检测单元111、消防器材114及第一LoRa模块113的工作。所述检测单元111采集森林环境信息，通过数据线传输至第一控制处理器112，所述第一控制处理器112根据接收获得的森林环境信息分析处理为对应的森林环境参数，并将所述森林环境参数通过所述第一LoRa模块113发送出去。所述LoRa网关120包括有一第二LoRa模块121、一第二控制处理器122及一无线通信模块123，所述第二LoRa模块121与所述第一LoRa模块113通信，以接收所述森林环境参数，所述第二控制处理器122通过数据线分别与所述第二LoRa模块121及无线通信模块123连接，以接收所述第二LoRa模块121传送的所述森林环境参数并对其进行分析处理，获取监测结果并通过所述无线通信模块123发送至所述云端服务器130。所述云端服务器130分别与所述无线通信模块123及监测终端20通信，以接收所述无线通信模块123获得的监测结果并传送至监测终端20。所述监测结果包括判断结果及森林环境参数，判断结果包括正常及火警发生，所述第二控制处理器122内预设有森林安全数据阈值，当获得的森林环境参数未超过森林安全数据阈值，判断结果为正常，则发送正常信号及森林环境参数至云端服务器130，云端服务器130将接收到的正常信号及森林环境参数发送至监测终端20；当获得的森林环境参数超过安全数据阈值，则判断结果为火警发生，发送火警发生信号及森林环境参数至云端服务器130，云端服务器130在接收到火警发生信号后，可利用无线网络通信进行网络平台报警。同时，云端服务器130将接收到的火警发生信号及森林环境参数发送至监测终端20，以提醒用户发生森林火警信息，用户于监测终端20获取到火警发生信号后，可通过监测终端20发送控制指令以控制消防器材114的工作，以及时进行灭火工作，有利于避免在等待消防员采取灭火行动时火势进一步扩大。所述控制指令经由云端服务器130发送至LoRa网关120，通过所述LoRa网关120的第二LoRa模块121将控制指令发送至所述消防节点110的第一LoRa模块113，所述第一控制处理器112根据接收到的控制指令进行分析处理，获取控制指令的控制信息并根据其控制所述消防器材114工作。其中，所述控制信息为控制灭火器材114具体工作情况的信息。具体地，所述消防器材114为水泵。

其中，所述第一LoRa模块113与第二LoRa模块121通信，利用LoRa协议实现消防节点110与LoRa网关120之间的信息交流及数据传递，通信无碰撞，可最大化利用带宽，没有重传延时，提高通信网络整体服务质量，降低通信功耗，结构简单，操作方便简洁，无需任何网络维护，极大降低了用户的使用复杂度和维护成本。利用数据线实现第一控制处理器112与检测单元111之间的信息传递，可有效避免检测获得的森林环境信息在传输过程中受到干扰，提高信息传递的准确性，从而提高第一控制处理器112处理后的森林环境参数的准确性。所述云端服务器130可对接收到的分析处理后的监测结果进行存储，以对森林环境参数进行记录，容量大，无需占用监测终端20的内存，便于查询。

优选地，所述第一控制处理器112及第二控制处理器122均为单片机，所述无线通信模块123包括ZigBee模块、WiFi模块和\/或蓝牙模块，所述监测终端20为计算机。具体地，所述检测单元111包括温度传感器、烟雾颗粒度采集器及气体分析仪，用于对应获取温度信息、烟雾颗粒度信息及气体浓度信息，则所述检测单元111采集的森林环境信息为温度信息、烟雾颗粒度信息、气体类型信息及其浓度信息，所述第一控制处理器112根据接收到的森林环境信息分析处理为森林环境参数，相应地，所述森林环境参数为温度值、烟雾颗粒度值、气体类型及其浓度值，所述第一控制处理器112将分析处理后的森林环境参数通过第一LoRa模块113发送至LoRa网关120的第二LoRa模块121，再传送至第二控制处理器122，所述第二控制处理器122内预设的安全数据阈值包括温度值阈值，烟雾颗粒度阈值及各气体的浓度阈值。

优选地，在本实施例中，所述第一LoRa模块113及第二LoRa模块121均包括有一收发频率为470MHz的天线，基于LoRa^{TM<\/sup>扩频调制解调技术，可有效提高所述LoRa网关120与消防节点110之间的通信距离，且抗阻塞、灵敏度高，网络内所有通信无碰撞，实现宽带的最大化利用，没有重传延时。}

综上所述，本实用新型森林防火报警系统通过通过于消防节点设置第一LoRa模块与LoRa网关的第二LoRa模块通信，利用LoRa协议实现信息传递交流，结构简单，操作方便，基于LoRa技术独有的低功耗、通信距离远、传输稳定、组网快捷的特点，实现长期、高效保证森林防火报警系统的监测，而且通信无碰撞，可最大化利用带宽，没有重传延时，提高通信网络整体服务质量，降低通信功耗，无需任何网络维护，极大降低了用户的使用复杂度和维护成本。消防节点还包括有消防器材，以通过第一LoRa模块接收监测终端通过云端服务器发送至LoRa网关的控制指令，并根据所述控制指令的控制信息进行工作，可及时对火警发生的位置进行灭火处理；利用数据线实现第一控制处理器与检测传感器之间的信息传递，可有效避免检测获得的森林环境信息在传输过程中受到干扰，提高信息传递的准确性，从而提高第一控制处理器处理后的环境参数的准确性。所述云端服务器可对接收到的分析处理后的森林环境参数进行存储，以对森林环境参数进行记录，容量大，便于查询；而且，通过于消防节点设置消防器材，可通过LoRa通信方式进行消防器材的工作控制，及时处理火情。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，而非对本实用新型做任何形式上的限制。本领域的技术人员可在上述实施例的基础上施以各种等同的更改和改进，凡在权利要求范围内所做的等同变化或修饰，均应落入本实用新型的保护范围之内。

设计图

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主设计要求

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