本實(shí)用新型涉及森林安全監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種基于移動通訊的森林安全監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

森林在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，它不僅能提供國家建設(shè)和人民生活所需的木材和林副產(chǎn)品，而且可以調(diào)節(jié)氣候，涵養(yǎng)水源，保持水土，防風(fēng)固沙，凈化空氣，減少噪聲等。但是近幾年經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展給森林的生態(tài)環(huán)境造成了巨大的傷害，一旦森林監(jiān)管力度不夠發(fā)生火災(zāi)將給生態(tài)系統(tǒng)帶來巨大的影響，同時對人民的生活也將產(chǎn)生危害，所以對于森林的野外安全預(yù)警監(jiān)測就顯得尤為重要。

目前國外對于森林監(jiān)測方面都投入了相當(dāng)多的精力和資金，使用了一系列高精尖的設(shè)備，不過大多造價昂貴，難以適應(yīng)我國森林資源監(jiān)測的實(shí)際需要。而現(xiàn)在國內(nèi)大多是由人工進(jìn)行了望觀察，不但準(zhǔn)確率低，而且還對了望員的人身安全造成威脅。

隨著計算機(jī)和無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，運(yùn)用移動通訊技術(shù)對野外森林進(jìn)行監(jiān)測也正變得越來越熱門，它的發(fā)展和運(yùn)用在很大程度上降低了林業(yè)部門對森林監(jiān)測的高投入并且優(yōu)化了對人力資源的利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對目前國內(nèi)森林安全監(jiān)測系統(tǒng)和方法的缺陷，本實(shí)用新型給出了一種全新、可靠、功能完善的監(jiān)測系統(tǒng)。這種系統(tǒng)能夠讓監(jiān)測子站實(shí)時檢測周邊環(huán)境并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集完成后可以利用GPRS網(wǎng)絡(luò)定時發(fā)送給監(jiān)控中心的遠(yuǎn)程監(jiān)控終端。遠(yuǎn)程監(jiān)控終端接收數(shù)據(jù)后進(jìn)行處理，與預(yù)設(shè)定的警戒值進(jìn)行比較判斷，若高于警戒值，就啟動自動報警機(jī)制。

本實(shí)用新型披露的技術(shù)方案為一種基于移動通訊的森林安全監(jiān)測系統(tǒng)，包括設(shè)于森林的多個監(jiān)測子站與設(shè)于監(jiān)控中心的遠(yuǎn)程監(jiān)控終端，監(jiān)測子站與遠(yuǎn)程監(jiān)控終端通過GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通訊，監(jiān)測子站定時對森林周邊環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)和圖片的采集，監(jiān)測子站包括中央微控制器模塊、溫度傳感器模塊、濕度傳感器模塊、煙霧傳感器模塊、圖片采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、GPRS模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、太陽能供電模塊，遠(yuǎn)程監(jiān)控終端即PC機(jī)，遠(yuǎn)程監(jiān)控終端包括主程序模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、圖片顯示模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、指令控制模塊、自動報警模塊。

在本技術(shù)方案中，系統(tǒng)工作時，監(jiān)測子站定時采集環(huán)境數(shù)據(jù)和圖片并進(jìn)行打包，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)控終端。遠(yuǎn)程監(jiān)控終端對接收的數(shù)據(jù)解析后進(jìn)行分析和處理，當(dāng)發(fā)現(xiàn)森林處于發(fā)生火災(zāi)的危險時，啟動報警機(jī)制。除此以外，遠(yuǎn)程監(jiān)控終端也可以通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送AT指令隨時調(diào)取特定區(qū)域中監(jiān)控子站的采集數(shù)據(jù)和圖片。遠(yuǎn)程監(jiān)控終端在接收到數(shù)據(jù)后通過數(shù)據(jù)顯示模塊和圖片顯示模塊將森林環(huán)境數(shù)據(jù)和圖片顯示在電腦屏幕上。之后系統(tǒng)會啟動數(shù)據(jù)處理模塊，對接收來的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較判斷，當(dāng)采集的數(shù)據(jù)超過系統(tǒng)預(yù)設(shè)的警戒值時，表明此監(jiān)測子站處森林區(qū)域有發(fā)生火災(zāi)的可能，立即通過自動報警模塊向監(jiān)控中心的工作人員發(fā)出警告。除此之外，由于每個監(jiān)測子站都具有一個獨(dú)立且相對應(yīng)的ID號，遠(yuǎn)程監(jiān)控終端也可以通過指令控制模塊向指定的監(jiān)測子站發(fā)送AT指令，隨時采集特定森林區(qū)域的環(huán)境數(shù)據(jù)和圖片，方便工作人員進(jìn)行檢查。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，監(jiān)測子站有工作模式和睡眠模式兩種模式可供切換，可以最大限度減少監(jiān)測子站的功耗，在工作模式下，監(jiān)測子站根據(jù)之前設(shè)定好的程序，每隔一個小時采集一次數(shù)據(jù)并進(jìn)行發(fā)送；而在睡眠模式下，監(jiān)測子站將處于監(jiān)聽狀態(tài)，不再采集數(shù)據(jù)。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，監(jiān)測子站的中央微控制器模塊由STM32F103芯片及其外圍電路構(gòu)成，用于控制各傳感器定時采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸模塊送到數(shù)據(jù)存儲模塊和GPRS模塊。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，監(jiān)測子站的溫度傳感器模塊使用DS18B20，用于采集監(jiān)測子站周邊的環(huán)境溫度，濕度傳感器模塊使用DHT11，用于采集監(jiān)測子站周邊的環(huán)境濕度，煙霧傳感器模塊使用MQ2，用于采集監(jiān)測子站周邊環(huán)境的煙霧濃度，圖片采集模塊通過OV7725攝像頭定時采集圖像數(shù)據(jù)。

在工作過程中，圖像采集模塊先通過調(diào)用攝像頭抓拍圖像，然后發(fā)送到FIFO緩存單元，使之與中央微控制器模塊的波特率進(jìn)行匹配，再由FIFO緩存單元將數(shù)據(jù)包發(fā)送到中央微控制器模塊。監(jiān)測子站采集到的圖片信息以像素點(diǎn)的形式發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控終端，在遠(yuǎn)程監(jiān)控終端上將其自動轉(zhuǎn)換成BMP格式的圖片顯示出來。為了使監(jiān)測子站采集的圖像具有一定的可辨識性，監(jiān)測子站必須放置在光線較好的地方。實(shí)際上，攝像頭鏡頭越小看的越近，而視覺范圍越寬；反之，鏡頭越大看的越遠(yuǎn),但視覺范圍越窄。根據(jù)這一特性，監(jiān)測子站在安置數(shù)量上也有考究，否則圖像質(zhì)量會受到影響。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，監(jiān)測子站的數(shù)據(jù)傳輸模塊為溫濕度傳感器模塊、煙霧傳感器模塊、圖片采集模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、GPRS模塊提供必要的數(shù)據(jù)傳輸通道，其中溫濕度傳感器模塊和煙霧傳感器模塊通過RS232接口與中央微控制器模塊進(jìn)行相連，圖片采集模塊通過SCCB總線與中央微控制器模塊進(jìn)行相連，GPRS模塊與中央微控制器模塊采用全雙工串行接口進(jìn)行連接，GPRS模塊采用SIM800H模塊，用于監(jiān)測子站與遠(yuǎn)程監(jiān)控終端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與指令發(fā)送，數(shù)據(jù)存儲模塊使用SD卡，用于監(jiān)測子站對檢測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲備份，以便工作人員到森林現(xiàn)場取回備份數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析研究 。

GPRS模塊采用SIM800H模塊，用于監(jiān)測子站與遠(yuǎn)程監(jiān)控終端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與指令發(fā)送，GPRS模塊在上電后將通過第三方客戶端連接至外網(wǎng)，通過特定的AT指令將我們所需的數(shù)據(jù)包發(fā)送到指定的域名，經(jīng)過內(nèi)網(wǎng)映射，發(fā)送到指定的遠(yuǎn)程IP端口，從而達(dá)到傳送數(shù)據(jù)的功能。在本實(shí)用新型中，數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸采用TCP協(xié)議，具有較高的可靠性。

在本實(shí)用新型中，太陽能供電模塊用于給監(jiān)測子站供電。太陽能電池是一種對光有響應(yīng)并能將光能轉(zhuǎn)換成電能的器件，在天氣晴朗時，太陽能電池通過光電轉(zhuǎn)化，一邊給蓄電池充電，一邊給監(jiān)測設(shè)備提供電能；在光照條件不允許的時候，如雨天、多云天氣時，將會由蓄電池給監(jiān)測設(shè)備供電。

本實(shí)用新型的有益效果：本實(shí)用新型基于移動通訊的森林安全監(jiān)測系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)控終端對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和判斷，若相應(yīng)的參數(shù)超出預(yù)設(shè)的警戒值，則啟動自動報警模塊發(fā)出警告，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有性能可靠、實(shí)時性高、預(yù)防報警超前等顯著特點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的總體設(shè)計框圖

圖2是本實(shí)用新型的系統(tǒng)軟件設(shè)計模塊框圖。

圖3是本實(shí)用新型的監(jiān)測子站的設(shè)計框圖。

具體實(shí)施方式

為了加深對本實(shí)用新型的理解，下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述，該實(shí)施例僅用于解釋本實(shí)用新型，并不對本實(shí)用新型的保護(hù)范圍構(gòu)成限定。

實(shí)施例：如圖1、圖2和圖3所示，一種基于移動通訊的森林安全監(jiān)測系統(tǒng)，包括設(shè)于森林的多個監(jiān)測子站與設(shè)于監(jiān)控中心的遠(yuǎn)程監(jiān)控終端，監(jiān)測子站與遠(yuǎn)程監(jiān)控終端通過GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通訊，監(jiān)測子站定時對森林周邊環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)和圖片的采集，監(jiān)測子站包括中央微控制器模塊、溫度傳感器模塊、濕度傳感器模塊、煙霧傳感器模塊、圖片采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、GPRS模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、太陽能供電模塊，遠(yuǎn)程監(jiān)控終端即PC機(jī)，遠(yuǎn)程監(jiān)控終端包括主程序模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、圖片顯示模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、指令控制模塊、自動報警模塊。

在本實(shí)施例中，監(jiān)測子站有工作模式和睡眠模式兩種模式可供切換，可以最大限度減少監(jiān)測子站的功耗，在工作模式下，監(jiān)測子站根據(jù)之前設(shè)定好的程序，每隔一個小時采集一次數(shù)據(jù)并進(jìn)行發(fā)送；而在睡眠模式下，監(jiān)測子站將處于監(jiān)聽狀態(tài)，不再采集數(shù)據(jù)。監(jiān)測子站的中央微控制器模塊由STM32F103芯片及其外圍電路構(gòu)成，用于控制各傳感器定時采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸模塊送到數(shù)據(jù)存儲模塊和GPRS模塊。監(jiān)測子站的溫度傳感器模塊使用DS18B20，用于采集監(jiān)測子站周邊的環(huán)境溫度，濕度傳感器模塊使用DHT11，用于采集監(jiān)測子站周邊的環(huán)境濕度，煙霧傳感器模塊使用MQ2，用于采集監(jiān)測子站周邊環(huán)境的煙霧濃度，圖片采集模塊通過OV7725攝像頭定時采集圖像數(shù)據(jù)。

研究顯示，森林地區(qū)日最高氣溫是該地區(qū)是否發(fā)生火災(zāi)的主要指標(biāo)，林火發(fā)生的可能時段一般是白天氣溫出現(xiàn)最高的時段，高溫加速可燃物自身含水率降低使其容易接近燃點(diǎn)。一般氣溫在30攝氏度左右常有林火發(fā)生，因此設(shè)定溫度警戒值為30攝氏度。濕度傳感器模塊使用DHT11，用于采集監(jiān)測子站周邊的環(huán)境濕度，環(huán)境相對濕度越大，則可燃物的含水率越高，通常相對濕度高于75%不易發(fā)生火災(zāi)，55%—75%可能發(fā)生火災(zāi)，55%以下容易發(fā)生火災(zāi)，30%以下可能會發(fā)生特大火災(zāi)，因此設(shè)定濕度警戒值為相對濕度的60%。采集模塊通過OV7725攝像頭定時采集圖像數(shù)據(jù)。在工作過程中，圖像采集模塊先通過調(diào)用攝像頭抓拍圖像，然后發(fā)送到FIFO緩存單元，使之與中央微控制器模塊的波特率進(jìn)行匹配，再由FIFO緩存單元將數(shù)據(jù)包發(fā)送到中央微控制器模塊。監(jiān)測子站采集到的圖片信息以像素點(diǎn)的形式發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控終端，在遠(yuǎn)程監(jiān)控終端上將其自動轉(zhuǎn)換成BMP格式的圖片顯示出來。為了使監(jiān)測子站采集的圖像具有一定的可辨識性，監(jiān)測子站必須放置在光線較好的地方。實(shí)際上，攝像頭鏡頭越小看的越近，而視覺范圍越寬；反之，鏡頭越大看的越遠(yuǎn),但視覺范圍越窄。根據(jù)這一特性，監(jiān)測子站在安置數(shù)量上也有考究，否則圖像質(zhì)量會受到影響。本實(shí)用新型的目的是觀測周邊環(huán)境是否有火災(zāi)火光情況，所以清晰度要求不是很高，本實(shí)用新型的攝像頭采用6MM，90度角的鏡頭，可以觀測半徑10m范圍內(nèi)的地方，觀測火光可放大至20m，這樣一公頃土地全覆蓋需要放置25個攝像頭。

在本實(shí)施例中，監(jiān)測子站的數(shù)據(jù)傳輸模塊為溫濕度傳感器模塊、煙霧傳感器模塊、圖片采集模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、GPRS模塊提供必要的數(shù)據(jù)傳輸通道，其中溫濕度傳感器模塊和煙霧傳感器模塊通過RS232接口與中央微控制器模塊進(jìn)行相連，圖片采集模塊通過SCCB總線與中央微控制器模塊進(jìn)行相連，GPRS模塊與中央微控制器模塊采用全雙工串行接口進(jìn)行連接，GPRS模塊采用SIM800H模塊，用于監(jiān)測子站與遠(yuǎn)程監(jiān)控終端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與指令發(fā)送，數(shù)據(jù)存儲模塊使用SD卡，用于監(jiān)測子站對檢測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲備份，以便工作人員到森林現(xiàn)場取回備份數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析研究。GPRS模塊采用SIM800H模塊，用于監(jiān)測子站與遠(yuǎn)程監(jiān)控終端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與指令發(fā)送，GPRS模塊在上電后將通過第三方客戶端連接至外網(wǎng)，通過特定的AT指令將我們所需的數(shù)據(jù)包發(fā)送到指定的域名，經(jīng)過內(nèi)網(wǎng)映射，發(fā)送到指定的遠(yuǎn)程IP端口，從而達(dá)到傳送數(shù)據(jù)的功能。在本實(shí)用新型中，數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸采用TCP協(xié)議，具有較高的可靠性。

太陽能供電模塊用于給監(jiān)測子站供電，太陽能電池是一種對光有響應(yīng)并能將光能轉(zhuǎn)換成電能的器件，在天氣晴朗時，太陽能電池通過光電轉(zhuǎn)化，一邊給蓄電池充電，一邊給監(jiān)測設(shè)備提供電能；在光照條件不允許的時候，如雨天、多云天氣時，將會由蓄電池給監(jiān)測設(shè)備供電。在系統(tǒng)中，為了使監(jiān)測子站的太陽能供電模塊最大限度的轉(zhuǎn)換光能成電能并進(jìn)行供電，同時避免由于雨水受潮，人為因素等原因造成監(jiān)測子站的損壞，監(jiān)測子站的安裝地點(diǎn)具有特定的要求。在實(shí)際使用時，監(jiān)測子站需要安置在采光較好的地方，同時距離地面有一定的高度并且安裝在特定的保護(hù)外殼中，這樣可以避免雨天潮濕和人為受損，增加監(jiān)測子站的使用壽命。

以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。