一种基于低轨卫星通信的分布式森林防护系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于低轨卫星通信的分布式森林防护系统及方法，涉及LoRa采集终端技术领域，其实现包括：在一个森林区域内采用分布式方式为树木佩戴LoRa采集终端，LoRa采集终端采集当前树木和附近环境的数据；布置LoRa网关，设定LoRa网关的管理范围，并收集该范围内所有LoRa采集终端的采集数据；LoRa网关通过低轨卫星将收集到的数据发送到云服务器；云服务器处理数据，通过数据中LoRa采集终端的ID查找其位置信息，随后发送到管理终端，管理终端以可视化的形式提供给用户发生树木盗伐和森林火灾的具体位置。本发明专利技术能够实现森林中树木的违法砍伐和森林防火等问题的精准远程监控，有效减少在森林山火防护等相关问题中人员和资金的投入。金的投入。金的投入。

【技术实现步骤摘要】
一种基于低轨卫星通信的分布式森林防护系统及方法


[0001]本专利技术涉及LoRa采集终端
，具体的说是一种基于低轨卫星通信的分布式森林防护系统及方法。

技术介绍

[0002]随着低轨卫星通信、远距离无线通信和太阳能新能源的相关技术的不断发展与进步，和目前频发的森林火灾与盗伐树木等问题，通过物联网技术实现无移动通信信号区域内树木的远程监控迫在眉睫。
[0003]当前技术环境下，应用较多的森林防护系统和方式多为护林员操控无人机进行巡查，并且根据情况进行手动上报巡查信息。还有部分落后地区没有无人机资源仍存在护林员实地巡查的现象。一方面无人机巡查人需要工作人员进行操控，并且无人机巡查森林存在覆盖范围较小的问题，需要操作人员进行观察并进行情况上报；另一方面，护林员实地巡查仍存在覆盖范围较小的问题，并且使用无人机巡查需要大量的资金投入。
[0004]传统的森林防护的方法，如无人机和护林员现场巡查等，均不能较为全面和精准的获得保护区内的实时数据，其中，无人机巡查系统虽然能够获得实时的局部区域的林区数据，但是无人机巡查系统在工作时间、全自动巡查和无人远程巡查等方面存在的问题仍然是阻碍该巡查方式普及的主要原因，不能够发挥无人机的机动性和灵活性；护林员现场巡查则费时费力。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对目前技术发展的需求和不足之处，提供一种基于低轨卫星通信的分布式森林防护系统及方法，以通过分布式LoRa采集终端实现森林中树木状态的远程可视化监控。
[0006]首先，本专利技术的一种基于低轨卫星通信的分布式森林防护系统，解决上述技术问题采用的技术方案如下：
[0007]一种基于低轨卫星通信的分布式森林防护系统，其包括通过低轨卫星进行通信的采集端和管理端，其中：
[0008]采集端包括LoRa采集终端、LoRa网关、采集端低轨卫星基站，
[0009]多个LoRa采集终端采用分布式方式固定在某个森林区域的树木上，用于采集当前所固定树木及其附近环境的数据，
[0010]LoRa网关管理设定范围内的LoRa采集终端，并收集设定范围内所有LoRa采集终端的采集数据，
[0011]采集端低轨卫星基站用于将LoRa网关收集的数据通过低轨卫星发送至管理端；
[0012]管理端包括管理端低轨卫星基站、云服务器、管理终端，
[0013]管理端低轨卫星基站接收采集端低轨卫星基站通过低轨卫星发送的数据，并进一步发送至云服务器，
[0014]云服务器处理数据，通过数据中LoRa采集终端的ID查找其位置信息，随后发送到管理终端，
[0015]管理终端以可视化的形式提供给用户发生树木盗伐和森林火灾的具体位置。
[0016]可选的，按照森林区域内树木的疏密程度，根据分布式要求，将多个LoRa采集终端固定在森林区域的观察点树木上。
[0017]可选的，LoRa采集终端通过IMU惯性测量单元对树木姿态数据进行检测，通过火焰传感器对森林是否发生火灾进行检测；
[0018]LoRa采集终端将检测到的当前树木姿态数据和附近环境数据通过LoRa协议发送到与之相连的LoRa网关。
[0019]可选的，采用太阳能电池板搭配储能锂电池的方式为LoRa采集终端提供电能供应。
[0020]可选的，管理端低轨卫星基站与云服务器之间、云服务器与管理终端之间均采用MQTT进行数据传输；
[0021]管理终端通过手机APP、WEB页面或桌面应用进行可视化显示。
[0022]其次，本专利技术的一种基于低轨卫星通信的分布式森林防护方法，解决上述技术问题采用的技术方案如下：
[0023]一种基于低轨卫星通信的分布式森林防护方法，其实现过程包括：
[0024]在一个森林区域内采用分布式方式为树木佩戴LoRa采集终端，LoRa采集终端采集当前树木和附近环境的数据；
[0025]布置LoRa网关，设定LoRa网关的管理范围，并收集该范围内所有LoRa采集终端的采集数据；
[0026]LoRa网关通过低轨卫星将收集到的数据发送到云服务器；
[0027]云服务器处理数据，通过数据中LoRa采集终端的ID查找其位置信息，随后发送到管理终端，管理终端以可视化的形式提供给用户发生树木盗伐和森林火灾的具体位置。
[0028]可选的，按照森林区域内树木的疏密程度，根据分布式要求将LoRa采集终端固定在森林区域的观察点树木上。
[0029]可选的，LoRa采集终端通过IMU惯性测量单元对树木姿态数据进行检测，通过火焰传感器对森林是否发生火灾进行检测，随后将检测到的当前树木姿态数据和附近环境数据通过LoRa协议发送到与之相连的LoRa网关。
[0030]可选的，采用太阳能电池板搭配储能锂电池的方式为LoRa采集终端提供电能供应。
[0031]可选的，管理终端通过手机APP、WEB页面或桌面应用进行可视化显示。
[0032]本专利技术的一种基于低轨卫星通信的分布式森林防护系统及方法，与现有技术相比具有的有益效果是：
[0033](1)本专利技术能够实现森林中树木的违法砍伐和森林防火等问题的精准远程监控，且监控数据可以在WEB页面、桌面应用或者移动端APP中进行可视化显示，为森林保护提供一套现代化的科学防线，有效减少在森林山火防护等相关问题中人员和资金的投入；
[0034](2)本专利技术使用太阳能供电和LoRa通信的方式能够有效解决在森林中无法为采集终端提供电源和移动通信信号的问题，地面低轨卫星基站可以将LoRa网关收集到的终端设
备的数据通过低轨卫星发送到管理终端供用户可视化使用；
[0035](3)本专利技术适用于无需建设大量地面设施作为基准设备，无需架设大量的通信线路和电源线路，通过无线通信和太阳能电池板即可使设备正常工作。
附图说明
[0036]附图1是本专利技术实施例一的结构组成图；
[0037]附图2是本专利技术实施例一中采集端的结构组成图；
[0038]附图3是本专利技术实施例一中管理端的结构组成图。
具体实施方式
[0039]为使本专利技术的技术方案、解决的技术问题和技术效果更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述。
[0040]实施例一：
[0041]结合附图1、2、3，本实施例提出一种基于低轨卫星通信的分布式森林防护系统，其包括通过低轨卫星进行通信的采集端和管理端。
[0042]采集端包括LoRa采集终端、LoRa网关、采集端低轨卫星基站，其中：
[0043]按照森林区域内树木的疏密程度，根据分布式要求，将多个LoRa采集终端固定在森林区域的观察点树木上，LoRa采集终端通过IMU惯性测量单元对树木姿态数据进行检测，通过火焰传感器对森林是否发生火灾进行检测；
[0044]LoRa网关管理设定范围内的LoRa采集终端，并收集设定范围内所有LoRa采集终端的检测数据；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于低轨卫星通信的分布式森林防护系统，其特征在于,其包括通过低轨卫星进行通信的采集端和管理端，其中：采集端包括LoRa采集终端、LoRa网关、采集端低轨卫星基站，多个LoRa采集终端采用分布式方式固定在某个森林区域的树木上，用于采集当前所固定树木及其附近环境的数据，LoRa网关管理设定范围内的LoRa采集终端，并收集设定范围内所有LoRa采集终端的采集数据，采集端低轨卫星基站用于将LoRa网关收集的数据通过低轨卫星发送至管理端；管理端包括管理端低轨卫星基站、云服务器、管理终端，管理端低轨卫星基站接收采集端低轨卫星基站通过低轨卫星发送的数据，并进一步发送至云服务器，云服务器处理数据，通过数据中LoRa采集终端的ID查找其位置信息，随后发送到管理终端，管理终端以可视化的形式提供给用户发生树木盗伐和森林火灾的具体位置。2.根据权利要求1所述的一种基于低轨卫星通信的分布式森林防护系统，其特征在于，按照森林区域内树木的疏密程度，根据分布式要求，将多个LoRa采集终端固定在森林区域的观察点树木上。3.根据权利要求1所述的一种基于低轨卫星通信的分布式森林防护系统，其特征在于，LoRa采集终端通过IMU惯性测量单元对树木姿态数据进行检测，通过火焰传感器对森林是否发生火灾进行检测；LoRa采集终端将检测到的当前树木姿态数据和附近环境数据通过LoRa协议发送到与之相连的LoRa网关。4.根据权利要求1所述的一种基于低轨卫星通信的分布式森林防护系统，其特征在于，采用太阳能电池板搭配储能锂电池的方式为LoRa采集终端提供电能供应。5.根据权利要求1所述的一种基于低轨卫星通信的分布式森林防...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明圣，朱翔宇，胡佳，金长新，魏子重，
申请(专利权)人：山东浪潮科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：