一種基於無線傳輸的森林防火檢測預警系統的製作方法

2023-05-04 03:55:11

本實用新型主要涉及森林防火預警領域，更具體地說，涉及一種基於無線傳輸的森林防火檢測預警系統。

背景技術：

森林資源是人類賴以生存的寶貴資源。世界各地每年發生的大大小小的森林火災給人們帶來了巨大的經濟損失。對森林的火災監控和火災發生後的定位一直是人們研究的重點。

技術實現要素：

本實用新型主要解決的技術問題是提供一種基於無線傳輸的森林防火檢測預警系統，其結構簡單，檢測端用於檢測森林中的煙霧信號、高溫信號、火焰信號，檢測到的信號和定位模塊提供的檢測端的位置信息通過無線通信的方式傳送到監測端進行報警和顯示。

為解決上述技術問題，本實用新型一種基於無線傳輸的森林防火檢測預警系統包括感煙探測模塊、感溫探測模塊、火焰探測模塊、太陽能供電模塊、無線傳感器Ⅰ、燈光報警模塊、GPS定位模塊、電源模塊、無線傳感器Ⅱ、顯示模塊、報警模塊，其結構簡單，檢測端用於檢測森林中的煙霧信號、高溫信號、火焰信號，檢測到的信號和定位模塊提供的檢測端的位置信息通過無線通信的方式傳送到監測端進行報警和顯示。

其中，所述感煙探測模塊的輸出端連接著無線傳感器Ⅰ的輸入端；所述感溫探測模塊的輸出端連接著無線傳感器Ⅰ的輸入端；所述火焰探測模塊的輸出端連接著無線傳感器Ⅰ的輸入端；所述太陽能供電模塊的輸出端連接著無線傳感器Ⅰ的輸入端；所述無線傳感器Ⅰ的輸出端連接著燈光報警模塊的輸入端；所述GPS定位模塊的輸出端連接著無線傳感器Ⅰ的輸入端；所述電源模塊的輸出端連接著無線傳感器Ⅱ的輸入端；所述無線傳感器Ⅱ的輸出端連接著顯示模塊的輸入端；所述無線傳感器Ⅱ的輸出端連接著報警模塊的輸入端；所述無線傳感器Ⅰ和無線傳感器Ⅱ通過無線通信的方式連接。

作為本實用新型的進一步優化，本實用新型一種基於無線傳輸的森林防火檢測預警系統所述感煙探測模塊採用A5367煙霧傳感器。

作為本實用新型的進一步優化，本實用新型一種基於無線傳輸的森林防火檢測預警系統所述感溫探測模塊採用TN9溫度傳感器。

作為本實用新型的進一步優化，本實用新型一種基於無線傳輸的森林防火檢測預警系統所述火焰探測模塊採用R2868傳感器。

作為本實用新型的進一步優化，本實用新型一種基於無線傳輸的森林防火檢測預警系統所述無線傳感器Ⅰ、無線傳感器Ⅱ均採用CC2530晶片。

作為本實用新型的進一步優化，本實用新型一種基於無線傳輸的森林防火檢測預警系統所述GPS定位模塊採用NEO-6M晶片。

作為本實用新型的進一步優化，本實用新型一種基於無線傳輸的森林防火檢測預警系統所述顯示模塊採用LCD1602液晶顯示屏。

控制效果：本實用新型一種基於無線傳輸的森林防火檢測預警系統，其結構簡單，檢測端用於檢測森林中的煙霧信號、高溫信號、火焰信號，檢測到的信號和定位模塊提供的檢測端的位置信息通過無線通信的方式傳送到監測端進行報警和顯示。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方法對本實用新型做進一步詳細的說明。

圖1為本實用新型一種基於無線傳輸的森林防火檢測預警系統的硬體結構圖。

圖2為本實用新型一種基於無線傳輸的森林防火檢測預警系統的無線傳感器Ⅱ的電路圖。

圖3為本實用新型一種基於無線傳輸的森林防火檢測預警系統的無線傳感器Ⅰ的電路圖。

圖4為本實用新型一種基於無線傳輸的森林防火檢測預警系統的感溫探測模塊的電路圖。

圖5為本實用新型一種基於無線傳輸的森林防火檢測預警系統的感煙探測模塊的電路圖。

圖6為本實用新型一種基於無線傳輸的森林防火檢測預警系統的火焰探測模塊的電路圖。

圖7為本實用新型一種基於無線傳輸的森林防火檢測預警系統的電源模塊的電路圖。

圖8為本實用新型一種基於無線傳輸的森林防火檢測預警系統的GPS定位模塊的電路圖。

圖9為本實用新型一種基於無線傳輸的森林防火檢測預警系統的顯示模塊的電路圖。

圖10為本實用新型一種基於無線傳輸的森林防火檢測預警系統的燈光報警模塊的電路圖。

圖11為本實用新型一種基於無線傳輸的森林防火檢測預警系統的報警模塊的電路圖。

圖12為本實用新型一種基於無線傳輸的森林防火檢測預警系統的太陽能供電模塊的電路圖。

具體實施方式

具體實施方式一：

結合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12說明本實施方式，本實施方式所述一種基於無線傳輸的森林防火檢測預警系統包括感煙探測模塊、感溫探測模塊、火焰探測模塊、太陽能供電模塊、無線傳感器Ⅰ、燈光報警模塊、GPS定位模塊、電源模塊、無線傳感器Ⅱ、顯示模塊、報警模塊，其結構簡單，檢測端用於檢測森林中的煙霧信號、高溫信號、火焰信號，檢測到的信號和定位模塊提供的檢測端的位置信息通過無線通信的方式傳送到監測端進行報警和顯示。

其中，所述感煙探測模塊的輸出端連接著無線傳感器Ⅰ的輸入端，感煙探測模塊採用A5367煙霧傳感器，通過監測煙霧的濃度來實現火災防範；煙霧傳感器在內外電離室裡面有放射源鋂241，電離產生的正、負離子，在電場的作用下各自向正負電極移動。在正常的情況下，內外電離室的電流、電壓都是穩定的。一旦有煙霧竄逃外電離室。幹擾了帶電粒子的正常運動，電流，電壓就會有所改變，破壞了內外電離室之間的平衡，於是無線傳感器Ⅰ接收到報警信號，感煙探測模塊的OUT、SET端與無線傳感器Ⅰ的P2_1、P2_0引腳相連接。

所述感溫探測模塊的輸出端連接著無線傳感器Ⅰ的輸入端，感溫探測模塊用於檢測林區環境中的溫度，其中，V為電源引腳VCC，VCC一般為3V到5V之間的電壓，一般取3.3V；D為數據接收引腳，沒有數據接收時D為高電平；C為2KHz CLOCK輸出引腳；G為接地引腳；A為測溫啟動信號引腳，低電平有效，在CLOCK的下降沿時接收數據，紅外測溫模塊的D、C、A端分別與單片機的P1_1、P1_2、P1_3引腳相連接。

所述火焰探測模塊的輸出端連接著無線傳感器Ⅰ的輸入端，火焰探測模塊採用R2868傳感器，火焰探測模塊利用紫外線通過金屬的光電效果和瓦斯乘法效果來發現火星源，檢測林區內是否有火星，將檢測到的數位訊號傳送到無線傳感器Ⅰ中，無線傳感器Ⅰ通過無線傳輸數據的方式傳送到無線傳感器Ⅰ實現無線數據傳輸，火焰探測模塊的H_OUT端輸出信號到無線傳感器Ⅰ的P0_3口。

所述太陽能供電模塊的輸出端連接著無線傳感器Ⅰ的輸入端，太陽能供電模塊採用當光線照射太陽電池(太陽能光電板)表面時，一部分光子被矽材料吸收；光子的能量傳遞給了矽原子，使電子發生了越遷，成為自由電子在P-N結兩側集聚形成了電位差，當外部接通電路時，在該電壓的作用下，將會有電流流過外部電路產生一定的輸出功率進行供電。

所述無線傳感器Ⅰ的輸出端連接著燈光報警模塊的輸入端，無線傳感器Ⅰ根據探測模塊檢測到的信息進行報警，當檢測到煙霧信號、火焰信號、高溫信號時，燈光報警模塊採用警鈴和LED，燈光報警模塊與無線傳感器Ⅱ通過I/O相連接到無線傳感器Ⅰ的P0_0引腳。

所述GPS定位模塊的輸出端連接著無線傳感器Ⅰ的輸入端，GPS定位模塊接收來自衛星的定位信息，根據接收到的定位信息可知檢測端的具體位置，將位置信息通過SDA、SCL端傳送到無線傳感器Ⅰ的P1_6、P1_7引腳。

所述電源模塊的輸出端連接著無線傳感器Ⅱ的輸入端，電源模塊用於無線傳感器Ⅱ進行供電，通過電源模塊將標準220V電源進行降壓、濾波、穩壓等處理，從VCC口輸出15V電源為無線傳感器Ⅱ進行供電。

所述無線傳感器Ⅱ的輸出端連接著顯示模塊的輸入端，顯示模塊採用LCD1602液晶顯示屏，顯示模塊用於顯示無線傳感器Ⅱ接收到的傳送來的溫度、煙霧、火焰、定位信號，顯示模塊的D0、D1、D2、D、D4、D5、D6、D7端與無線傳感器Ⅱ的P1_0、P1_1、P1_2、P1_3、P1_4、P1_5、P1_6、P1_7引腳相連接，用來顯示數據；顯示模塊的RS端與無線傳感器Ⅱ的P2_0引腳相連接，用來控制數據命令；顯示模塊的R/W端與無線傳感器Ⅱ的P2_1引腳相連接，用來控制讀寫操作；顯示模塊的使能端E與無線傳感器Ⅱ的P2_2引腳相連接；無線傳感器Ⅱ的P2_0、P2_1、P2_2引腳用於控制顯示模塊中的數碼管的選通狀態。

所述無線傳感器Ⅱ的輸出端連接著報警模塊的輸入端，無線傳感器Ⅱ接收到無線傳感器Ⅰ傳送到的檢測信號，當接收到的檢測信號為報警信號時，通過報警模塊發出報警提示，在監測端進行報警提醒，報警模塊採用警鈴和LM386晶片，報警模塊與無線傳感器Ⅱ通過B_OUT相連接到無線傳感器Ⅱ的P0_0引腳。

所述無線傳感器Ⅰ和無線傳感器Ⅱ通過無線通信的方式連接，無線傳感器Ⅰ、無線傳感器Ⅱ均採用CC2530晶片，無線傳感器Ⅰ和無線傳感器Ⅱ通過設定相同的通信協議進行無線數據通信。

具體實施方式二：

結合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12說明本實施方式，所述感煙探測模塊採用A5367煙霧傳感器。電離煙霧探測器需要很少的外部元件，很容易被配置供電。聲音報警「產生」由一個壓電元件。使用一個外部電阻在點一調整為特定的集煙腔的靈敏度。選擇從B點的電阻，以減少在定時器mode.A電阻的靈敏度VSS或VDD可添加到指向C引腳修改電池低電壓閾值與D標記的組件價值會有所不同，根據所使用的壓電揚聲器。內部定時器可以在使用不同的配置，允許減少煙霧探測器靈敏度的時期，簡稱定時器模式內部測試電路允許持有電過程中的反饋和OSC第引腳為低電平，低電量檢測，然後降低VDD和監測HORN1針。

具體實施方式三：

結合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12說明本實施方式，所述感溫探測模塊採用TN9溫度傳感器。TN9溫度傳感器解決了傳統測溫中需接觸的問題，並且具備響應速度快、測量精度高、測量範圍廣和可同時測量環境溫度和目標溫度的特點，配合單片機測量距離可以達到30m的紅外線的溫度測量。其主要功能：紅外線自動測溫、測溫理想距離可達60m、響應時間比較快，該溫度傳感器可與RS232C接口，可與單片機相連。

具體實施方式四：

結合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12說明本實施方式，所述火焰探測模塊採用R2868傳感器。在火星產生瞬間能夠準確地發現，並且對非可見光的高傳輸的電暈現象可以完全解除。R2868是利用紫外線UV TRON通過金屬的光電效果和瓦斯乘法效果來發現火星源。它可以探測185到260個不同的狹窄光譜敏感源。它對可見光完全沒有感應，也不需要過濾器任何可見光(不像半導體探測器)。它具有很小的體積和很寬敏感角度(擇向性)，並能快速準確地發現從火焰被發出的弱紫外線。

具體實施方式五：

結合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12說明本實施方式，所述無線傳感器Ⅰ、無線傳感器Ⅱ均採用CC2530晶片。CC2530晶片是用於2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee和RF4CE應用的一個真正的片上系統解決方案。它能夠以非常低的總的材料成本建立強大的網絡節點。CC2530結合了領先的RF收發器的優良性能，業界標準的增強型8051CPU，系統內可編程快閃記憶體，8-KBRAM和許多其它強大的功能。CC2530晶片有四種不同的快閃記憶體版本：CC2530F32/64/128/256，分別具有32/64/128/256KB的快閃記憶體。CC2530晶片具有不同的運行模式，使得它尤其適應超低功耗要求的系統。運行模式之間的轉換時間短進一步確保了低能源消耗

具體實施方式六：

結合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12說明本實施方式，所述GPS定位模塊採用NEO-6M晶片。GPS定位模塊，又稱全球衛星定位系統，是一個中距離圓型軌道衛星導航系統。它可以為地球表面絕大部分地區(98％)提供準確的定位、測速和高精度的時間標準。系統由美國國防部研製和維護，可滿足位於全球任何地方或近地空間的軍事用戶連續精確的確定三維位置、三維運動和時間的需要。該系統包括太空中的24顆GPS衛星；地面上1個主控站、3個數據注入站和5個監測站及作為用戶端的GPS接收機。最少只需其中3顆衛星，就能迅速確定用戶端在地球上所處的位置及海拔高度；所能收聯接到的衛星數越多，解碼出來的位置就越精確。NEO-6M晶片具有u-blox 6定位引擎、更快的捕獲速度，帶有AssistNow Autonomous功能、抗幹擾技術、易於與u-blox無線模塊集成、採用可靠的LCC封裝，製造性價比高的特點。

具體實施方式七：

結合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12說明本實施方式，所述顯示模塊採用LCD1602液晶顯示屏。LCD1602也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若干個5×7或者5×11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形。LCD1602顯示屏是指顯示的內容為16×2，即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊。

本實用新型一種基於無線傳輸的森林防火檢測預警系統的工作原理為：檢測端通過感煙探測模塊檢測煙霧信號，通過感溫探測模塊檢測高溫信號，通過火焰探測模塊檢測火光信號，檢測到信號後傳送到無線傳感器Ⅰ，無線傳感器Ⅰ控制燈光報警模塊在森林的檢測端進行發聲和燈光閃爍兩種方式報警，GPS定位模塊將檢測端的位置信號和報警信號一起通過與無線傳感器Ⅱ設置相同的協議將信號傳送到無線傳感器Ⅱ，無線傳感器Ⅱ接收到報警信號，在監測端的顯示模塊上顯示出傳送來的信號，並通過報警模塊進行報警提醒。檢測端通過太陽能供電模塊進行供電，使檢測端的各模塊能夠進行檢測工作；監測端通過電源模塊為各模塊進行供電。

雖然本實用新型已以較佳的實施例公開如上，但其並非用以限定本實用新型，任何熟悉此技術的人，在不脫離本實用新型的精神和範圍內，都可以做各種改動和修飾，因此本實用新型的保護範圍應該以權利要求書所界定的為準。