基于无线传感器网络的森林防火监控系统技术方案

本发明专利技术提供了基于无线传感器网络的森林防火监控系统，该系统包括监测模块、监控中心；监测模块用于采集森林防火监测区域内的环境监测数据并发送至监控中心。

【技术实现步骤摘要】
基于无线传感器网络的森林防火监控系统
本专利技术涉及森林防火
，具体涉及基于无线传感器网络的森林防火监控系统。
技术介绍
森林作为地球上不可替代的自然资源，在人类生存和发展中占有重要地位。森林火灾的发生不仅会对林业建设、生态环境造成严重影响，更会影响到一个国家的经济建设及社会的长久治安，影响到人民的生命财产安全，给国家及人民造成巨大经济损失。森林火灾具有蔓延快、扑救困难、突发性强等特点，一旦发生险情，很难受到控制，同时由于森林面积巨大，地形复杂，很难判断引燃的位置。因此，建立合理的森林防火监控系统，并对森林火灾进行预防尤为重要。目前，国内通常采用的监控方法有地面巡护、瞭望台监测、航空巡护、卫星遥感等。地面巡护和瞭望台监测需要经验丰富的瞭望员大范围的监控，不仅受地形地势的限制，覆盖面小，且有死角和空白，效率非常低。航空巡护和卫星遥感则受自然条件限制，且成本极高。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供基于无线传感器网络的森林防火监控系统。本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：提供了基于无线传感器网络的森林防火监控系统，该系统包括监测模块、监控中心；监测模块用于采集森林防火监测区域内的环境监测数据，监测模块包括单个汇聚节点、四个中继节点和多个传感器节点，所述汇聚节点部署于设定的森林防火监测区域的中心位置，四个中继节点设置于森林防火监测区域中的不同位置，且四个中继节点与汇聚节点之间的距离相同，所述多个传感器节点按照实际监测需要部署于所述森林防火监测区域内；传感器节点负责采集环境监测数据并将环境监测数据发送至其中一个中继节点，中继节点将接收的环境监测数据单跳发送至汇聚节点，汇聚节点汇聚所接收的环境监测数据，并发送至所述监控中心。在一种能够实现的方式中，传感器节点设有传感器模块，传感器模块包括以下传感器的一种或多种：风向传感器，用于采集森林防火区域的风向信息；视频摄像传感器，用于采集森林防火区域的视频信息；烟雾传感器，用于采集森林防火区域环境中的烟雾浓度信息；温湿度传感器，用于采集森林防火区域的环境温度和湿度信息。其中，所述监控中心负责接收监测模块传输过来的数据，实时获取森林防火监控区域的环境信息及位置信息，当烟雾浓度及温湿度超过设定值时发出报警，监控中心便立即做出相应的应对措施。在一种能够实现的方式中，所述监控中心包括用于存储环境监测数据的存储单元、用于显示环境监测数据的显示单元，以及用于分析环境监测数据是否超出对应的设定阈值的分析单元；所述监控中心还包括自动预警单元，用于在环境监测数据超出对应的设定阈值时发出报警。本专利技术的有益效果为：利用无线传感器网络技术组成森林防火监控系统，减少了人工布设监测点的复杂性和难度，适用于人迹罕至、地形复杂的原始森林；采用风向传感器、温湿度传感器、烟雾浓度传感器及视频摄像传感器能够全面监测森林环境，将火灾防患于未发生之前，起到预防作用。附图说明利用附图对本专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1是本专利技术一个示例性实施例的基于无线传感器网络的森林防火监控系统的结构示意框图；图2是本专利技术一个示例性实施例的监控中心的结构示意框图。附图标记：监测模块1、监控中心2、存储单元10、显示单元20、分析单元30、自动预警单元40。具体实施方式结合以下实施例对本专利技术作进一步描述。参见图1，本专利技术实施例提供了基于无线传感器网络的森林防火监控系统，该系统包括监测模块1、监控中心2；监测模块1用于采集森林防火监测区域内的环境监测数据，监测模块1包括单个汇聚节点、四个中继节点和多个传感器节点，所述汇聚节点部署于设定的森林防火监测区域的中心位置，四个中继节点设置于森林防火监测区域中的不同位置，且四个中继节点与汇聚节点之间的距离相同，所述多个传感器节点按照实际监测需要部署于所述森林防火监测区域内；传感器节点负责采集环境监测数据并将环境监测数据发送至其中一个中继节点，中继节点将接收的环境监测数据单跳发送至汇聚节点，汇聚节点汇聚所接收的环境监测数据，并发送至所述监控中心2。在一种能够实现的方式中，传感器节点设有传感器模块，传感器模块包括以下传感器的一种或多种：风向传感器，用于采集森林防火区域的风向信息；视频摄像传感器，用于采集森林防火区域的视频信息；烟雾传感器，用于采集森林防火区域环境中的烟雾浓度信息；温湿度传感器，用于采集森林防火区域的环境温度和湿度信息。其中，所述监控中心2负责接收监测模块1传输过来的数据，实时获取森林防火监控区域的环境信息及位置信息，当烟雾浓度及温湿度超过设定值时发出报警，监控中心2便立即做出相应的应对措施。在一种能够实现的方式中，如图2所示，所述监控中心2包括用于存储环境监测数据的存储单元10、用于显示环境监测数据的显示单元20，以及用于分析环境监测数据是否超出对应的设定阈值的分析单元30；所述监控中心2还包括自动预警单元40，用于在环境监测数据超出对应的设定阈值时发出报警。其中阈值条件的设定，可以根据实际情况进行设置。在一种实施方式中，可针对不同环境监测数据设置不同的标准阈值，当环境监测数据超出对应的标准阈值判定该环境监测数据为异常，进而输出报警信息。其中，该报警信息可包括异常的环境监测数据，和/或异常的环境监测数据产生的位置。本专利技术上述实施例的有益效果为：利用无线传感器网络技术组成森林防火监控系统，减少了人工布设监测点的复杂性和难度，适用于人迹罕至、地形复杂的原始森林；采用风向传感器、温湿度传感器、烟雾浓度传感器及视频摄像传感器能够全面监测森林环境，将火灾防患于未发生之前，起到预防作用。在一种能够实现的方式中，将多个传感器节点按照实际监测需要部署于所述森林防火监测区域内后，将森林防火监测区域平均划分为多个方形的网格区域，按照监测需求强度为每个网格区域分配监测重要等级，所述的监测重要等级包括低级重要、中级重要和高级重要，设置低级重要对应的理论覆盖密度为0.8，中级重要对应的理论覆盖密度为1.0，高级重要对应的理论覆盖密度为1.2，计算每个网格区域为满足理论覆盖密度而需要部署的传感器节点数量，设Ti表示第i个网格区域为满足理论覆盖密度而需要部署的传感器节点数量，所述第i个网格区域中实际已部署的传感器节点数量为Ti0，若Ti0＜Ti，则在所述第i个网格区域中添加部署Ti-Ti0个传感器节点。本实施例将多个传感器节点按照实际监测需要部署于所述森林防火监测区域内后，将森林防火监测区域平均划分为多个方形的网格区域，并基于监测需求强度为每个网格区域设置相应的理论覆盖密度，并按照理论覆盖密度计算网格区域应该设置的传感器节点数量，在实际部署的传感器节点数量小于该应该设置的传感器节点数量时，继续增添传感器节点。其中，传感器节点模型采用布尔感知模型，传感器节点感知半径异构，任意传感器节点的感知半径在[Fmin，Fmax]范围内，其中Fmax和Fmin分为传感器节点感知半径的上下限；Ti的计算公式为：式中，Gi为所述第i个网格区域对应设置的理论覆盖密度，Ki为所述第i个网格区域的面积大小；int为取整函数。本实施例能够使得每个网格区域中的传感器节点部署都能够达到一定的网络覆盖密度，保障本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于无线传感器网络的森林防火监控系统，其特征是，包括监测模块、监控中心；监测模块用于采集森林防火监测区域内的环境监测数据，监测模块包括单个汇聚节点、四个中继节点和多个传感器节点，所述汇聚节点部署于设定的森林防火监测区域的中心位置，四个中继节点设置于森林防火监测区域中的不同位置，且四个中继节点与汇聚节点之间的距离相同，所述多个传感器节点按照实际监测需要部署于所述森林防火监测区域内；传感器节点负责采集环境监测数据并将环境监测数据发送至其中一个中继节点，中继节点将接收的环境监测数据单跳发送至汇聚节点，汇聚节点汇聚所接收的环境监测数据，并发送至所述监控中心。

【技术特征摘要】
1.基于无线传感器网络的森林防火监控系统，其特征是，包括监测模块、监控中心；监测模块用于采集森林防火监测区域内的环境监测数据，监测模块包括单个汇聚节点、四个中继节点和多个传感器节点，所述汇聚节点部署于设定的森林防火监测区域的中心位置，四个中继节点设置于森林防火监测区域中的不同位置，且四个中继节点与汇聚节点之间的距离相同，所述多个传感器节点按照实际监测需要部署于所述森林防火监测区域内；传感器节点负责采集环境监测数据并将环境监测数据发送至其中一个中继节点，中继节点将接收的环境监测数据单跳发送至汇聚节点，汇聚节点汇聚所接收的环境监测数据，并发送至所述监控中心。2.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的森林防火监控系统，其特征是，传感器节点设有传感器模块，传感器模块包括以下传感器的一种或多种：风向传感器，用于采集森林防火区域的风向信息；视频摄像传感器，用于采集森林防火区域的视频信息；烟雾传感器，用于采集森林防火区域环境中的烟雾浓度信息；温湿度传感器，用于采集森林防火区域的环境温度和湿度信息。3.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的森林防火监控系统，其特征是，所述监控中心负责接收监测模块传输过来的数据，实时获取森林防火监控区域的环境信息及位置信息，当烟雾浓度及温湿度超过设定值时发出报警，监控中心便立即做出相应的应对措施。4.根据权利要求3所述的基于无线传感器网络的森林防火监控系统，其特征是，所述监控中心包括用于存储环境监测数据的存储单元、用于显示环境监测数据的显示...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：东莞绿邦智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44