一種有效的森林火災監測系統的製作方法

2023-05-06 10:50:44

本發明創造涉及森林火災監測領域，具體涉及一種有效的森林火災監測系統。

背景技術：

近年來，森林火災頻繁發生，不僅使林區人民的生命財產安全受到威脅，也破壞了森林結構，降低林區樹木的密度和利用價值。森林火災的破壞性、多發性、森林資源的重要性及目前我國森林資源匱乏使得我國森林防火極為重要，因此減少森林火災的發生，既可減少森林火災帶來的危害和損失，又保護了生態環境。森林火災前期的及時發現，是減少森林火災損失的前提和保障，本發明提供一種有效的森林火災監測系統，能夠通過對森林火災參數信息的有效監測，實現森林火災的及時發現，實現在森林火災發生的初期就可以對森林火災進行滅火，很大程度上減輕了森林火災的損失。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明旨在提供一種有效的森林火災監測系統。

本發明創造的目的通過以下技術方案實現：

一種有效的森林火災監測系統，包括火情參數監測模塊、遠程火情監控中心和報警模塊，所述火情參數監測模塊用於監測森林中各項火情參數信息，並通過無線傳感器網絡將所述火情參數信息傳送到遠程火情監控中心，所述遠程火情監控中心對接收到的參數信息進行數據處理和分析，並將處理後的數據和設置好的閾值進行比較，當數據超出設置閾值時即令報警模塊進行報警。

本發明創造的有益效果：提出一種有效的森林火災監測系統，通過在森林裡的不同位置處安放傳感器實現對森林火災參數信息的實時採集，繼而對採集得到的參數信息進行處理和分析，判斷森林是否有火災發生，有效幫助人們及時發現森林火災的發生並在火災初期進行滅火，大大減輕了火災損失並加大了消防員的安全保障。

附圖說明

利用附圖對發明創造作進一步說明，但附圖中的實施例不構成對本發明創造的任何限制，對於本領域的普通技術人員，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據以下附圖獲得其它的附圖。

圖1是本發明結構示意圖；

圖2是本發明的火情參數監測模塊結構示意圖；

圖3是本發明的數據傳輸單元的結構示意圖。

附圖標記：

火情參數監測模塊1；遠程火情監控中心2；報警模塊3；火情參數採集單元11；數據傳輸單元12；能耗控制子單元121；網絡設置子單元122。

具體實施方式

結合以下實施例對本發明作進一步描述。

參見圖1、圖2和圖3，本實施例的一種有效的森林火災監測系統，包括火情參數監測模塊1、遠程火情監控中心2和報警模塊3，所述火情參數監測模塊1用於監測森林中各項火情參數信息，並通過無線傳感器網絡將所述火情參數信息傳送到遠程火情監控中心2，所述遠程火情監控中心2對接收到的參數信息進行數據處理和分析，並將處理後的數據和設置好的閾值進行比較，當數據超出設置閾值時即令報警模塊3進行報警。

本優選實施例提出一種有效的森林火災監測系統，通過在森林裡的不同位置處安放傳感器實現對森林火災參數信息的實時採集，繼而對採集得到的參數信息進行處理和分析，判斷森林是否有火災發生，有效幫助森林監管員及時發現森林火災的發生並在火災初期進行滅火，大大減輕了火災損失並加大了消防員的安全保障。

優選地，所述火情參數監測模塊1包括火情參數採集單元11和數據傳輸單元12，所述火情參數採集單元11由各類傳感器節點組成，用於採集森林中各項火情參數數據，所述數據傳輸單元12通過無線傳感器網絡將傳感器節點採集得到的數據傳輸到遠程火情監控中心。

優選地，在森林中每隔一段距離設置一個監測點，在每個監測點上設置一組火情參數採集單元11，所述火情參數採集單元11包括溫度傳感器、溼度傳感器、煙霧檢測器、火焰檢測器和可燃氣體濃度檢測傳感器。

本優選實施例設置火情參數監測模塊，實現森林中火情參數的有效採集和傳輸，為遠程火情監控中心提供數據保證。

優選地，所述數據傳輸單元12採用無線傳感器網絡進行傳感器節點之間數據的傳輸，包括能耗控制子單元121和網絡設置子單元122，所述能耗控制子單元121根據網絡中傳感器節點能量的高低確定傳輸數據的傳感器節點，所述網絡設置子單元122採用一種改進的蟻群算法進行無線傳感器網絡的路由設計。

優選地，所述能耗控制子單元121根據網絡中傳感器節點能量的高低確定數據傳輸的傳感器節點，定義傳感器節點k在t時的參數值為pk(t)，傳感器節點k與臨近傳感器節點l之間的路徑距離為dkl，傳感器節點k處理數據的能力為vk，傳感器節點k剩餘的能量值為ek，傳感器節點k的初始能量值為ek，則pk(t)的表達式為：

式中，σ和τ分別為對應參數項的權重值；

定義傳感器節點的工作閾值為p，只有當傳感器節點k的參數值滿足pk(t)>p時啟動傳感器節點k。

本優選實施例設置能耗控制子單元，根據網絡中傳感器節點能量的高低決定能量較高的傳感器節點進行數據傳輸，使得網絡中傳感器節點剩餘能力趨於平衡，延長了網絡的使用周期，提高了監測的可靠性。

優選地，所述網絡設置子單元122用於進行無線傳感器網絡的路由設計，引入傳感器節點參數值改進蟻群算法中的信息素更新規則，具體包括：

a.在蟻群算法中，螞蟻m選擇從傳感器節點k到傳感器節點l的概率為：

式中，am＝(0,1,…,n-1)是螞蟻m可選節點集合，τkl(t)是鏈路lkl的信息素強度，是能見度因素，α是算法中信息素參數，且α≥0，β是算法中能見度參數，且β≥0。

b.當螞蟻m從傳感器節點k轉到傳感器節點l，路徑lkl上的信息素更新為：

τkl(t+1)＝(1-ρ)τkl(t)+ρτ0

式中，τkl(t)為路徑lkl更新前的信息素，τkl(t+1)為路徑lkl更新後的信息素，ρ為信息素揮發係數，ρ∈[0,1]，τ0為信息素的初始值；

c.當螞蟻m到達目的傳感器節點時，最優路徑lkl的信息素的全局信息素更新為：

τkl(t+1)＝(1-ρ)τkl(t)+ρδτkl

式中，τkl(t)為路徑lkl更新前的信息素，τkl(t+1)為路徑lkl更新後的信息素，ρ為信息素的揮發係數且ρ∈[0,1]，δτkl(t)表示路徑lkl上的信息素濃度增量，h是經過路徑的螞蟻的數量，δτkld(t)為第d只螞蟻在時刻t留在路徑lkl上的信息素，pk(t)為t時刻時傳感器節點k的參數值，pl(t)為t時刻時傳感器節點l的參數值。

本優選實施例在蟻群算法中引入無線傳感器剩餘能力為參數，應用改進的蟻群信息素更新規則進行傳感器網絡的最優路由路徑的信息素更新，很大程度上延長了無線傳感器網絡的壽命。

最後應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對本發明保護範圍的限制，儘管參照較佳實施例對本發明作了詳細地說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的實質和範圍。