基于物联网GIS森林防火智能预警系统技术方案

一种基于物联网GIS森林防火智能预警系统，由火灾探测传感器网络、防火基站/网关和GIS预警系统构成，所述火灾探测传感器网络由分布在森林边界及林内的若干个传感器节点构成，所述每个传感器节点包括烟雾探测器、模拟信号放大单元、模数转换单元、低功耗中央处理单元、传感器、供电单元和WPAN基带单元，所述烟雾探测器、模拟信号放大单元、模数转换单元、低功耗中央处理单元依次相连，所述低功耗中央处理单元连接WPAN基带单元，所述WPAN基带单元连接防火基站/网关，所述防火基站/网关通过GPRS无线网络传输到GIS预警系统。本实用新型专利技术基于无线传感器网络技术，结合GIS、GPS技术，可实现全天候不间断持续性火灾监控，并提前预警的自动智能火险监控系统。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及防火预警
，尤其是一种基于物联网GIS森林防火智能预警系统。
技术介绍
森林火灾，是一种通常在林野间难以控制的火情。森林火灾通常是由闪电引起的，同时，也可能是由于人为疏忽、故意纵火、热浪、干旱等原因造成山火危机。自地球出现森林以来，森林火灾就伴随而生。全世界每年平均发生森林火灾20多万次，烧毁森林面积约占全世界森林总面积的1%。以上。中国现在每年平均发生森林火灾约1万多次，烧毁森林几十万至上百万公顷，其社会危害甚大。森林火灾会侵吞大片林木、侵害人民生命财产安全，并对地球资源及生态环境造成了巨大的危害。森林火灾不仅烧死、烧伤林木，直接减少森林面积，而且严重破坏森林结构和森林环境，导致森林生态系统失去平衡，森林生物量下降，生产力减弱，益兽益鸟减少，甚至造成人畜伤亡。高强度的大火，能破坏土壤的化学、物理性质，降低土壤的保水性和渗透性，使某些林地和低洼地的地下水位上升，因其沼泽化；另外，由于土壤表面炭化增温，还会加速火烧迹地干燥，导致阳性杂草丛生，不利森林更新或造成耐极端生态条件的低价值森林更替。目前在实际应用中并没有可行的事前预警方法，对森林火灾的处理方式仍停留在事后补救阶段，即在火险发生，并通常是在扩大后，再进行抢险救灾。这样既极大的增大了救灾难度，也增加了火灾造成的损失。同时，由于森林火灾是突发事件，需要持续性监控，因此从覆盖面积及成本等多方面的考虑，原始的人力巡山或航拍方式都不能满足森林防火的需求。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述不足，提供一种基于物联网GIS森林防火智能预警系统，可以实时监测森林环境信息并显示在监控中心的电视墙上，同时会通知相关人员进行火灾处理。本技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种基于物联网GIS森林防火智能预警系统，由火灾探测传感器网络、防火基站/网关和GIS预警系统构成，所述火灾探测传感器网络由分布在森林边界及林内的若干个传感器节点构成，所述每个传感器节点包括烟雾探测器、模拟信号放大单元、模数转换单元、低功耗中央处理单元、传感器、供电单元和WPAN基带单元，所述烟雾探测器、模拟信号放大单元、模数转换单元、低功耗中央处理单元依次相连，所述低功耗中央处理单元连接WPAN基带单元，所述WPAN基带单元连接防火基站/网关，所述防火基站/网关通过GPRS无线网络传输到GIS预警系统。而且，所述的供电单元采用电池。而且，所述的供电单元采用太阳能电池板。而且，所述的传感器节点还包括模拟信号处理单元和Flash存储器，所述模拟信号处理单元和Flash存储器分别连接低功耗中央处理单元。而且，所述的传感器包括温度传感器和湿度传感器，所述温度传感器和湿度传感器分别连接模拟信号处理单元。而且，所述的传感器节点还包括火焰探测器和温差探测器，所述火焰探测器和温差探测器分别连接模拟信号处理单元。而且，所述传感器节点还包括GPS定位单元，所述GPS定位单元连接模拟信号处理单元。本技术的优点和积极效果是：1、本技术利用传感技术、卫星定位、地理信息、人工智能等高新技术研制的物联网系统，可对监测区域实现全数字、全覆盖、全天候火情与盗林监测，可探测着火位置、蔓延面积、蔓延速度、蔓延方向和发展趋势，真正实现森林防火预警；可探测盗伐树木、环境温湿度、珍稀动植物等信息，构建起数字化森林的物联网络，可为森林防火、林木盗伐等提供实时、准确、科学的决策。2、本技术基于无线传感器网络技术，结合GIS、GPS技术，可实现全天候不间断持续性火灾监控，并提前预警的自动智能火险监控系统，获得处理森林火险的主动权，将灾难消灭在萌芽状态，或是在灾害还未扩大之前就及时进行遏制。附图说明图1是本技术连接框图示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术实施例做进一步详述：如图1所示，本技术所述的一种基于物联网GIS森林防火智能预警系统，由火灾探测传感器网络、防火基站/网关和GIS预警系统构成，所述火灾探测传感器网络由分布在森林边界及林内的若干个传感器节点构成，所述每个传感器节点包括烟雾探测器、模拟信号放大单元、模数转换单元、低功耗中央处理单元、传感器、供电单元和WPAN基带单元，所述烟雾探测器、模拟信号放大单元、模数转换单元、低功耗中央处理单元依次相连，所述低功耗中央处理单元连接WPAN基带单元，所述WPAN基带单元连接防火基站/网关，所述防火基站/网关通过GPRS无线网络传输到GIS预警系统；所述的供电单元采用电池；所述的供电单元采用太阳能电池板；所述的传感器节点还包括模拟信号处理单元和Flash存储器，所述模拟信号处理单元和Flash存储器分别连接低功耗中央处理单元；所述的传感器包括温度传感器和湿度传感器，所述温度传感器和湿度传感器分别连接模拟信号处理单元；所述的传感器节点还包括火焰探测器和温差探测器，所述火焰探测器和温差探测器分别连接模拟信号处理单元；所述传感器节点还包括GPS定位单元，所述GPS定位单元连接模拟信号处理单元。所述的供电单元连接烟雾探测器、模拟信号放大单元、模数转换单元、低功耗中央处理单元、传感器和WPAN基带单元，分别为各个单元进行供电。本系统通过部署一定密度的传感器节点，采集所需的环境信息数据，从而实现对整个被测森林的监控。传感器节点上除用于进行数据采集的温度传感器、湿度传感器、烟雾探测器、火焰探测器、温差探测器等传感单元之外，还配备有无线通信单元用于无线网络搭建；内置的GPS定位单元可以系统中标记探测器节点的具体位置。无线的温度传感器、湿度传感器、烟雾探测器、火焰探测器、温差探测器将自身采集到的环境数据进行处理，通过分析烟雾浓度、火焰光、短时间内温差与温度、湿度等数据，确定森林火险等级以及是否有火险存在，在需要时，传感器节点可通过传感器节点与防火基站/网关组成的网络或其他传输途径，向远端GIS预警系统的软件终端报告。防火基站/网关作为传感器节点与GIS预警系统内监控平台的通信桥梁，一方面向远端的用户软件终端转发传感器节点的传感器、探测器信息和报警信号；另一方面负责在传感器节点网络中执行用户软件终端的控制命令。防火基站/网关即可以作为一个独立设备，也可以集成传感模块，作为一个可进行数据采集的传感器节点存在。在险情发生时，系统的自动预警系统进行响应，通知系统软件终端处的工作人员，利用地理信息系统（GIS）直观查看火险位置。相关人员可以第一时间获得远处森林深处的火险报告，并及时进行处理，从而在灾情扩大之前采取有力措施。系统的用户软件终端为用户提供与无线传感器节点及网络的交互平台。通过终端软件，用户可以主动查询所部署传感器节点处的实施环境信息。系统也可以根据不同的定制需求，扩展联动网络、手机等多种报警渠道，实现用户在任何地点都可以实时了解森林的相关情况。地理信息系统GIS技术已经有相对深厚的技术基础，可以稳定有效的支持本系统涉及的功能实现。全球定位系统GPS可以为地球表面绝大部分户外地区提供准确的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于物联网GIS森林防火智能预警系统，其特征在于：由火灾探测传感器网络、防火基站/网关和GIS预警系统构成，所述火灾探测传感器网络由分布在森林边界及林内的若干个传感器节点构成，所述每个传感器节点包括烟雾探测器、模拟信号放大单元、模数转换单元、低功耗中央处理单元、传感器、供电单元和WPAN基带单元，所述烟雾探测器、模拟信号放大单元、模数转换单元、低功耗中央处理单元依次相连，所述低功耗中央处理单元连接WPAN基带单元，所述WPAN基带单元连接防火基站/网关，所述防火基站/网关通过GPRS无线网络传输到GIS预警系统。

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网GIS森林防火智能预警系统，其特征在于：由火灾探测传感器网络、防火基站/网关和GIS预警系统构成，所述火灾探测传感器网络由分布在森林边界及林内的若干个传感器节点构成，所述每个传感器节点包括烟雾探测器、模拟信号放大单元、模数转换单元、低功耗中央处理单元、传感器、供电单元和WPAN基带单元，所述烟雾探测器、模拟信号放大单元、模数转换单元、低功耗中央处理单元依次相连，所述低功耗中央处理单元连接WPAN基带单元，所述WPAN基带单元连接防火基站/网关，所述防火基站/网关通过GPRS无线网络传输到GIS预警系统。
2.根据权利要求1所述的基于物联网GIS森林防火智能预警系统，其特征在于：所述的供电单元采用电池。
3.根据权利要求1所述的基于物联网GIS森林防火智能预警系统，其特征在于：所述的供电单元采用太阳能电...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛振刚，
申请(专利权)人：天津市军联科技有限公司，
类型：新型
国别省市：天津;12