一种基于无人机的森林火灾监控预警系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于无人机的森林火灾监控预警系统，包括无人机和搭载在所述无人机上的监控预警装置，所述监控预警装置包括第一控制器、火灾监控预警单元、无人机控制单元和电池监控单元，所述火灾监控预警单元包括第二控制器，所述第二控制器接有图像采集与处理模块和无线通信模块，所述无人机控制单元包括GPS模块、三轴加速度传感器、气压传感器、地磁传感器，电机调速器模块和飞行器电机模块。本实用新型专利技术结构简单、设计合理，利用现代摄影测量技术和GPS导航技术联合进行火灾自动识别，在按照预设的飞行航线上实时监测地面是否存在着火点，采用无线通信的方式，适合于森林大范围移动信号的发送，并具有电池电压监控功能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机的森林火灾监控预警系统
本技术属于消防安全
，具体涉及一种基于无人机的森林火灾监控预警方法。
技术介绍
森林火灾是全球性的林业重要灾害之一，每年都会造成林业资源的重大损失和大范围的环境污染。传统的森林防火监测，主要采用地面巡护、人工瞭望台观察、远程视频监控和卫星遥感方式。其中，地面巡护监测范围小，许多交通不便的地方难以巡护；瞭望台观察效果过于依赖瞭望员的经验，准确率低、误差大，并且易受地形地势限制，覆盖范围小、存在火灾监测死角；卫星遥感监测森林火灾是近些年来比较普遍的森林火险监测手段，具有覆盖范围大、及时迅速、连续完整的特点，然而该方法也存在着遥感图像分辨率不足、灵活性差等问题，利用无人机进行森林火灾监测可以克服上述缺陷，其部署方便、数据采集快捷、信息丰富以及技术成本较低。因此需要一种基于无人机的森林火灾监控预警方法，利用现代摄影测量技术进行火灾自动识别，实现对森林火灾信息进行全面、细致、准确地监测，可对森林火灾预警和扑救指挥工作提供实用的决策参考信息，并具有电池电量监控功能，降低设备丢失和损坏的风险。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于无人机的森林火灾监控预警方法，其结构简单、设计合理，利用现代摄影测量技术和GPS导航技术联合进行火灾自动识别，在按照预设的飞行航线上实时监测地面是否存在着火点，采用无线通信的方式，适合于森林大范围移动信号的发送，并具有电池电压监控功能，使用操作方便，实用性强，使用效果好，便于推广使用。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种基于无人机的森林火灾监控预警系统，其特征在于：包括无人机和搭载在所述无人机上的监控预警装置，所述监控预警装置包括第一控制器、火灾监控预警单元、无人机控制单元和电池监控单元，所述火灾监控预警单元包括与第一控制器相接的第二控制器，所述第二控制器接有图像采集与处理模块和无线通信模块，所述无人机控制单元包括执行机构、与第一控制器输入端相接的传感器机构和与第一控制器输入端相接的GPS模块，所述传感器机构包括三轴加速度传感器、气压传感器和地磁传感器，所述执行机构包括与第一控制器输出端相接的电机调速器模块和与电机调速器模块相接的飞行器电机模块，所述电池监控单元包括用于给第一控制器提供电能的供电电池以及设置在第一控制器和供电电池之间的电池电压监测模块。上述的一种基于无人机的森林火灾监控预警系统，其特征在于：所述电机调速器模块包括4个电机调速器，所述飞行器电机模块包括4个飞行器电机。上述的一种基于无人机的森林火灾监控预警系统，其特征在于：所述无线通信模块包括芯片SIM800C和插入芯片SIM800C的SIM卡，所述芯片SIM800C通过插座与第二控制器的通信引脚相接。上述的一种基于无人机的森林火灾监控预警系统，其特征在于：所述图像采集与处理模块包括型号为ZC0301的摄像头，所述型号为ZC0301的摄像头通过USB端口与第二控制器的通信引脚相接。上述的一种基于无人机的森林火灾监控预警系统，其特征在于：所述第二控制器采用OK6410型开发板，处理器型号为S3C6410。上述的一种基于无人机的森林火灾监控预警系统，其特征在于：所述三轴加速度传感器为芯片MPU6050，所述芯片MPU6050的SDA引脚经电阻R4与+3.3V电压端相接，所述芯片MPU6050的SCL引脚经电阻R5与+3.3V电压端相接，所述芯片MPU6050的AUX-DA引脚、AUX-CL引脚、AD0引脚和INT引脚均与第一控制器相接，所述芯片MPU6050的VDD引脚与+3.3V电压端相接。上述的一种基于无人机的森林火灾监控预警系统，其特征在于：所述气压传感器为芯片MS5611，所述芯片MS5611的VDD引脚分两路，一路与电容C1的一端相接，另一路与+3.3V电压端相接，所述芯片MS5611的GND引脚分两路，一路与电容C1的另一端相接，另一路接地，所述芯片MS5611的SCLK引脚和SDI引脚均与第一控制器相接。上述的一种基于无人机的森林火灾监控预警系统，其特征在于：所述地磁传感器为芯片HMC5883L，所述芯片HMC5883L的VDD引脚分三路，一路与电容C2的一端相接，另一路与电容C3的一端相接，第三路与+3.3V电压端相接；所述芯片HMC5883L的VDDI0引脚分两路，一路与电容C4的一端相接，另一路与+3.3V电压端相接；所述芯片的SCL引脚、SDA引脚和DRDY引脚均与第一控制器相接；所述电容C2的另一端、电容C3的另一端和电容C4的另一端均接地。上述的一种基于无人机的森林火灾监控预警系统，其特征在于：所述GPS模块为模块LEA-5H。上述的一种基于无人机的森林火灾监控预警系统，其特征在于：所述第一控制器为芯片STM32F103RCT6。本技术与现有技术相比具有以下优点：1、本技术的结构简单、设计合理，实现及使用操作方便。2、本技术利用现代摄影测量技术和GPS导航技术联合进行火灾自动识别，图像采集与处理模块可实时监控森林火灾，避免了利用烟雾传感器、温度传感器和火焰传感器等传感器由于环境变化影响监控的可靠性和准确性，传送监控画面，GPS模块可准确快速的获得火灾位置数据，无人机在按照预设的飞行航线上实时监测地面是否存在着火点，实现对森林火灾信息进行全面、细致、准确地监测，对森林火灾预警和扑救指挥工作提供实用的决策参考信息。3、本技术具有电池电压监控功能，当供电电池电量低于供电阈值时，第一控制器发出返航命令，控制飞行器电机的工作，使无人机返航，降低无人机应供电不足降落在森林中，减小了设备丢失和损坏的风险。4、本技术采用无线通信的方式，将森林火灾信息及时发送到接收端，覆盖范围广、移动性好，适合于森林大范围移动信号的发送。综上所述，本技术结构简单、设计合理，利用现代摄影测量技术和GPS导航技术联合进行火灾自动识别，在按照预设的飞行航线上实时监测地面是否存在着火点，采用无线通信的方式，适合于森林大范围移动信号的发送，并具有电池电压监控功能，使用操作方便，实用性强，使用效果好，便于推广使用。下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本技术的电路原理框图。图2为本技术第一控制器的电路原理图。图3为本技术三轴加速度传感器的电路原理图。图4为本技术气压传感器的电路原理图。图5为本技术地磁传感器的电路原理图。附图标记说明:1—第一控制器；2—第二控制器；3—图像采集与处理模块；4—无线通信模块；5—三轴加速度传感器；6—气压传感器；7—地磁传感器；8—GPS模块；9—供电电池；10—电池电压监测模块；11—电机调速器模块；12—飞行器电机模块。具体实施方式如图1所示，本技术包括无人机和搭载在所述无人机上的监控预警装置，所述监控预警装置包括第一控制器1、火灾监控预警单元、无人机控制单元和电池监控单元，所述火灾监控预警单元包括与第一控制器1相接的第二控制器2，所述第二控制器2接有图像采集与处理模块3和无线通信模块4，所述无人机控制单元包括执行机构、与第一控制器1输入端相接的传感器机构和与第一控制器1输入端相接的GPS模块8，所述传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无人机的森林火灾监控预警系统，其特征在于：包括无人机和搭载在所述无人机上的监控预警装置，所述监控预警装置包括第一控制器(1)、火灾监控预警单元、无人机控制单元和电池监控单元，所述火灾监控预警单元包括与第一控制器(1)相接的第二控制器(2)，所述第二控制器(2)接有图像采集与处理模块(3)和无线通信模块(4)，所述无人机控制单元包括执行机构、与第一控制器(1)输入端相接的传感器机构和与第一控制器(1)输入端相接的GPS模块(8)，所述传感器机构包括三轴加速度传感器(5)、气压传感器(6)和地磁传感器(7)，所述执行机构包括与第一控制器(1)输出端相接的电机调速器模块(11)和与电机调速器模块(11)相接的飞行器电机模块(12)，所述电池监控单元包括用于给第一控制器(1)提供电能的供电电池(9)以及设置在第一控制器(1)和供电电池(9)之间的电池电压监测模块(10)。

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机的森林火灾监控预警系统，其特征在于：包括无人机和搭载在所述无人机上的监控预警装置，所述监控预警装置包括第一控制器(1)、火灾监控预警单元、无人机控制单元和电池监控单元，所述火灾监控预警单元包括与第一控制器(1)相接的第二控制器(2)，所述第二控制器(2)接有图像采集与处理模块(3)和无线通信模块(4)，所述无人机控制单元包括执行机构、与第一控制器(1)输入端相接的传感器机构和与第一控制器(1)输入端相接的GPS模块(8)，所述传感器机构包括三轴加速度传感器(5)、气压传感器(6)和地磁传感器(7)，所述执行机构包括与第一控制器(1)输出端相接的电机调速器模块(11)和与电机调速器模块(11)相接的飞行器电机模块(12)，所述电池监控单元包括用于给第一控制器(1)提供电能的供电电池(9)以及设置在第一控制器(1)和供电电池(9)之间的电池电压监测模块(10)。2.按照权利要求1所述的一种基于无人机的森林火灾监控预警系统，其特征在于：所述电机调速器模块(11)包括4个电机调速器，所述飞行器电机模块(12)包括4个飞行器电机。3.按照权利要求1所述的一种基于无人机的森林火灾监控预警系统，其特征在于：所述无线通信模块(4)包括芯片SIM800C和插入芯片SIM800C的SIM卡，所述芯片SIM800C通过插座与第二控制器(2)的通信引脚相接。4.按照权利要求1所述的一种基于无人机的森林火灾监控预警系统，其特征在于：所述图像采集与处理模块(3)包括型号为ZC0301的摄像头，所述型号为ZC0301的摄像头通过USB端口与第二控制器(2)的通信引脚相接。5.按照权利要求1所述的一种基于无人机的森林火灾监控预警系统，其特征在于：所述第二控制器(2)采用OK6410型开发板，处理器型号为S3C6...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝文君，李红岩，王奕琛，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61