森林火災(zāi)無線傳感監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種森林火災(zāi)無線傳感監(jiān)測系統(tǒng)?；馂?zāi)是破壞性極大的災(zāi)害，是危及森林資源、威脅人類生存環(huán)境最為嚴(yán)重、處置難度較大的災(zāi)害之一，也是影響經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素。一種森林火災(zāi)無線傳感監(jiān)測系統(tǒng)，其組成包括：太陽能供電系統(tǒng)（3）、無線接收模塊（4），太陽能供電系統(tǒng)與電源處理模塊（2）連接，電源處理模塊分別與數(shù)據(jù)存儲模塊（5）、RS-232通信接口（7）、實(shí)時時鐘模塊（1）連接、傳感器模擬信號采集接口（6）、驅(qū)動控制輸出模塊（8）和無線接收模塊連接，實(shí)時時鐘模塊與無線接收模塊連接，無線接收模塊與驅(qū)動控制輸出模塊連接。本實(shí)用新型應(yīng)用于森林防火系統(tǒng)。
【專利說明】
森林火災(zāi)無線傳感監(jiān)測系統(tǒng)
[0001 ] 技術(shù)領(lǐng)域:
[0002]本實(shí)用新型涉及一種森林火災(zāi)無線傳感監(jiān)測系統(tǒng)。
[0003]【背景技術(shù)】:
[0004]火災(zāi)是破壞性極大的災(zāi)害，是危及森林資源、威脅人類生存環(huán)境最為嚴(yán)重、處置難度較大的災(zāi)害之一，也是影響經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素。我國是森林火災(zāi)多發(fā)的國家之一，由于自然與歷史的原因，火災(zāi)發(fā)生頻率較高，對森林資源和生態(tài)環(huán)境造成的損失難以估量。同時，由于氣候異常、林區(qū)可燃物積累、野外火源增加等多種因素，更加造成森林火災(zāi)危險系數(shù)增加，使林業(yè)部門的森林防火工作面臨更多挑戰(zhàn)。
[0005]傳統(tǒng)的人工巡山的防火方式過于簡陋，只能做一些防備措施，不能主動實(shí)時監(jiān)控森林的具體情況。一般認(rèn)為，晴朗、高溫和大風(fēng)天氣常使森林中可燃物的含水量下降到40%以下，這時最易發(fā)生森林火災(zāi)。了解森林火災(zāi)發(fā)生所需的條件，防火系統(tǒng)設(shè)計就有跡可循。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0007]本實(shí)用新型的目的是提供一種森林火災(zāi)無線傳感監(jiān)測系統(tǒng)。
[0008]上述的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0009]—種森林火災(zāi)無線傳感監(jiān)測系統(tǒng)，其組成包括:太陽能供電系統(tǒng)、無線接收模塊，所述的太陽能供電系統(tǒng)與電源處理模塊連接，所述的電源處理模塊分別與數(shù)據(jù)存儲模塊、RS-232通信接口、實(shí)時時鐘模塊連接、傳感器模擬信號采集接口、驅(qū)動控制輸出模塊和所述的無線接收模塊連接，所述的實(shí)時時鐘模塊與所述的無線接收模塊連接，所述的無線接收模塊與所述的驅(qū)動控制輸出模塊連接。
[0010]所述的森林火災(zāi)無線傳感監(jiān)測系統(tǒng)，所述的傳感器模擬信號采集接口和所述的數(shù)據(jù)存儲模塊分別與所述的無線接收模塊連接，所述的無線接收模塊與所述的RS-232通信接口連接。
[0011]所述的森林火災(zāi)無線傳感監(jiān)測系統(tǒng)，所述的無線接收模塊為JN5121-000-M02模塊有一個電源放大器和低噪聲放大器，所述的RS-232通信接口的通信芯片為MAX3222，所述的實(shí)時時鐘模塊主要器件采用PCF8563時鐘芯片。
[0012]所述的森林火災(zāi)無線傳感監(jiān)測系統(tǒng)，所述的太陽能供電系統(tǒng)采用太陽能供電單元，所述的太陽能供電單元由太陽能電池組、充電控制器和蓄電池組組成。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果:
[0014]1.本實(shí)用新型針對傳統(tǒng)人工巡山的森林防火方式過于簡陋、不能主動實(shí)時掌握森林情況的現(xiàn)狀，考慮到森林地形的特殊性，采用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞椒ǎ詿o線控制器JN5121-000-M02模塊為監(jiān)測節(jié)點(diǎn)核心，最大程度地擴(kuò)展了監(jiān)測范圍。該系統(tǒng)可實(shí)時監(jiān)測森林的環(huán)境指標(biāo)，對提尚森林防火、滅火的效率具有積極的意義。
[0015]本實(shí)用新型無線傳感網(wǎng)絡(luò)用于森林防火系統(tǒng)，需要在森林里人工散布節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)通過自組織方式構(gòu)成無線網(wǎng)絡(luò)，以協(xié)作的方式感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中所需要的信息，實(shí)現(xiàn)對任意地點(diǎn)的信息在任意時間的采集、處理和分析。典型的傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)由分布式傳感器節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)、互聯(lián)網(wǎng)和用戶界面等組成。在這個網(wǎng)絡(luò)中，傳感器節(jié)點(diǎn)通過多跳中繼方式將數(shù)據(jù)傳到路由器上，由路由器將收集的數(shù)據(jù)通過Internet或者衛(wèi)星傳到遠(yuǎn)程控制中心進(jìn)行集中處理。
[0016]本實(shí)用新型系統(tǒng)所有ZigBee節(jié)點(diǎn)都采用同樣的電路設(shè)計，通過寫入相應(yīng)的程序來完成不同功能。所有節(jié)點(diǎn)都是由JN5121-000-M02模塊、RS-232通信接口模塊、驅(qū)動控制輸出模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、模擬信號處理電路、實(shí)時時鐘模塊、電源處理模塊和太陽能供電單元共同組成。系統(tǒng)中的ZigBee節(jié)點(diǎn)所采用的JN5121-000-M02模塊可以實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離的無線通信，在空曠地段通信距離超過I 000 m。所有節(jié)點(diǎn)采用太陽能供電單元供電，開關(guān)電源為DC/DC MAX1837。模擬信號處理模塊具有通用的傳感器接口，無論是模擬信號，還是脈沖數(shù)字信號都能得到很好的處理，可以靈活地經(jīng)過設(shè)置接入具有標(biāo)準(zhǔn)輸出的傳感器。驅(qū)動控制電路實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場脈沖電磁閥的開閉控制。
[0017]本實(shí)用新型具有低成本、易實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)傳輸可靠和低功耗等特點(diǎn)，非常適合于森林火災(zāi)監(jiān)測。系統(tǒng)采用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，以最大限度地覆蓋需要監(jiān)測的區(qū)域，實(shí)時監(jiān)測區(qū)域的環(huán)境因子，并根據(jù)數(shù)據(jù)變化及時發(fā)現(xiàn)易著火點(diǎn)的精確位置，真正為林火防治降低成本，提高效率。
[0018]【附圖說明】:
[0019]附圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]附圖2是RS-232通信接口電路通信芯片的硬件連接圖。
[0021]附圖3是實(shí)實(shí)時鐘模塊的電路連接圖。
[0022]附圖4是數(shù)據(jù)存儲模塊電路連接圖。
[0023]附圖5是驅(qū)動控制輸出模塊電路連接圖。
[0024]附圖6是無線接收模塊電路連接圖。
[0025]【具體實(shí)施方式】:
[0026]實(shí)施例1:
[0027]—種森林火災(zāi)無線傳感監(jiān)測系統(tǒng)，其組成包括:太陽能供電系統(tǒng)3、無線接收模塊4，所述的太陽能供電系統(tǒng)與電源處理模塊2連接，所述的電源處理模塊分別與數(shù)據(jù)存儲模塊5、RS-232通信接口 7、實(shí)時時鐘模塊I連接、傳感器模擬信號采集接口 6、驅(qū)動控制輸出模塊8和所述的無線接收模塊連接，所述的實(shí)時時鐘模塊與所述的無線接收模塊連接，所述的無線接收模塊與所述的驅(qū)動控制輸出模塊連接。
[0028]實(shí)施例2:
[0029]根據(jù)實(shí)施例1所述的森林火災(zāi)無線傳感監(jiān)測系統(tǒng)，所述的傳感器模擬信號采集接口和所述的數(shù)據(jù)存儲模塊分別與所述的無線接收模塊連接，所述的無線接收模塊與所述的RS-232通信接口連接。
[0030]實(shí)施例3:
[0031]根據(jù)實(shí)施例1或2所述的森林火災(zāi)無線傳感監(jiān)測系統(tǒng)，所述的無線接收模塊為JN5121-000-M02模塊有一個電源放大器和低噪聲放大器，所述的RS-232通信接口的通信芯片為MAX3222，所述的實(shí)時時鐘模塊主要器件采用PCF8563時鐘芯片。
[0032]實(shí)施例4:
[0033]根據(jù)實(shí)施例1或2或3所述的森林火災(zāi)無線傳感監(jiān)測系統(tǒng)，所述的太陽能供電系統(tǒng)采用太陽能供電單元，所述的太陽能供電單元由太陽能電池組、充電控制器和蓄電池組組成。
[0034]實(shí)施例5:
[0035]N5121-000-M02模塊有一個電源放大器和低噪聲放大器，可加大通信距離。JN5121無線收發(fā)器工作在2.4 GHz頻段，內(nèi)部有128位AES加密的安全處理器;可以進(jìn)行硬件處理MAC地址加速和報文地址檢查，提升通信報文的產(chǎn)生速度，硬件處理報文自動確認(rèn)以及報文的CRC生成;此外，模塊內(nèi)部集成了電源管理芯片和晶振休眠，可降低協(xié)同功耗。
[0036]實(shí)施例6:
[0037]通信芯片選用的是MAX3222JAX3222使用單一電源電壓Vcc，電壓值在3.3?
5.5 V范圍內(nèi)都能正常工作，額定電流為300 μΑ，可完成TTL與RS-232兩種電平之間的轉(zhuǎn)換。另外，它還可以通過引腳控制驅(qū)動器和接收器的工作狀態(tài)，啟動或禁止自動降低功能，使其工作在不同的能耗，從而達(dá)到降低功耗的目的。
[0038]實(shí)施例7:
[0039]存儲電路模塊，鐵存儲器(FRAM)是一種非易失性隨機(jī)存取儲存器，它既可以進(jìn)行非易失性數(shù)據(jù)存儲，又可以像RAM—樣操作。在此，系統(tǒng)采用鐵存儲器FM25L256，它是具有先進(jìn)鐵電技術(shù)制造的32 kB非易失性存儲器。FM25L256以總線速度進(jìn)行寫操作，無須延時，僅需幾百納秒；當(dāng)數(shù)據(jù)寫入芯片后，下一個總線周期可以立即開始而無須進(jìn)行數(shù)據(jù)輪詢。此夕卜，F(xiàn)M25L256具有無限的讀寫次數(shù)，且操作功耗非常低，工作電壓在2.7?3.6 V之間，工作靜態(tài)電流低至5 μΑ。
[0040]實(shí)施例8:
[0041 ]實(shí)時時鐘模塊主要器件采用PCF8563時鐘芯片，它是低功耗的CMOS實(shí)時時鐘/日歷芯片，提供I個可編程時鐘輸出、I個中斷輸出和掉電檢測器，所有的地址和數(shù)據(jù)通過I2C總線接口串行傳遞。該芯片為系統(tǒng)提供時間基準(zhǔn)，可以根據(jù)設(shè)置值采集數(shù)據(jù)，定時存入數(shù)據(jù)存儲器，同時也能喚醒微控制器進(jìn)行自動采集，滿足對實(shí)時時鐘芯片的各種需要。
[0042]實(shí)施例9:
[0043]由于普通電池不能滿足系統(tǒng)長時間的要求，因此，系統(tǒng)采用太陽能供電單元。該單元由太陽能電池組、充電控制器和蓄電池組組成。充電控制器的基本作用是為蓄電池提供最佳的使用壽命，同時保護(hù)蓄電池，避免發(fā)生過充電和過放電現(xiàn)象。
【主權(quán)項】
1.一種森林火災(zāi)無線傳感監(jiān)測系統(tǒng)，其組成包括:太陽能供電系統(tǒng)、無線接收模塊，其特征是:所述的太陽能供電系統(tǒng)與電源處理模塊連接，所述的電源處理模塊分別與數(shù)據(jù)存儲模塊、RS-232通信接口、實(shí)時時鐘模塊連接、傳感器模擬信號采集接口、驅(qū)動控制輸出模塊和所述的無線接收模塊連接，所述的實(shí)時時鐘模塊與所述的無線接收模塊連接，所述的無線接收模塊與所述的驅(qū)動控制輸出模塊連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的森林火災(zāi)無線傳感監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是:所述的傳感器模擬信號采集接口和所述的數(shù)據(jù)存儲模塊分別與所述的無線接收模塊連接，所述的無線接收模塊與所述的RS-232通信接口連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的森林火災(zāi)無線傳感監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是:所述的無線接收模塊為JN5121-000-M02模塊有一個電源放大器和低噪聲放大器，所述的RS-232通信接口的通信芯片為MAX3222，所述的實(shí)時時鐘模塊主要器件采用PCF8563時鐘芯片。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的森林火災(zāi)無線傳感監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是:所述的太陽能供電系統(tǒng)采用太陽能供電單元，所述的太陽能供電單元由太陽能電池組、充電控制器和蓄電池組組成。
【文檔編號】G08B17/00GK205541235SQ201620055203
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月21日
【發(fā)明人】于輝
【申請人】于輝