[发明专利]一种森林火灾快速监测定位系统及其监测定位方法

说明书

技术领域

本发明属于森林防火设备领域，具体涉及一种森林火灾快速监测定位系统及其监测定位方法。

背景技术

森林是地球之肺，是维持人类生存和发展的必需资源，森林在保护地球生态平衡的过程中起着无可替代的作用。但是近些年来，森林火灾频繁发生，对森林生态系统造成了严重威胁。森林火灾不仅会烧死大批林木、减少森林面积、严重破坏森林结构和森林环境，而且还将会导致森林生物种类和数量的严重下降。传统森林火灾监测方式存在的智能化程度较低、实时性较差等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种森林火灾快速监测定位系统及其监测定位方法，智能化程度高、实时性好，以解决现有技术中存在的问题。

本发明采取的技术方案为：一种森林火灾快速监测定位系统，包括终端节点和网关节点，终端节点和网关节点间通过ZigBee无线模块连接，终端节点包括控制器一和与控制器连接的温湿度传感器和烟雾传感器，网关节点包括控制器二，控制器二通过3G网络模块连接到监控中心。

优选的，上述控制器一和控制器二采用STM32F103控制器芯片。

优选的，上述ZigBee无线模块采用CC2530芯片。

优选的，上述温湿度传感器采用SHT10温湿度传感器。

优选的，上述烟雾传感器采用MQ-2S芯片。

一种森林火灾快速监测定位系统的监测定位方法，该方法为：通过温湿度传感器和烟雾传感器实时监测环境的温湿度，并将温湿度通过无线模块和3G网络模块实时传递给监控中心，首先，通过终端节点的温湿度传感器和烟雾传感器监测区域内的火情，并将火情采集参数传送给路由节点，路由节点负责将多个节点收集到的参数信息进行一次打包处理，并发送到网关节点，再由网关节点通过3G网络模块发送至Internet，最终到达远程火情监控中心，监控中心通过质心定位算法计算出采集结点位置即为火灾发生位置。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明通过温度传感器和温湿度传感器实时监控森林情况，并通过ZigBee无线模块和3G网络模块连接到远程监控中心，实现远程的实时监控和智能监控，提高森林监控管理的科学性，提高及时处理的能力，本发明还具有控制简单、成本低的特点，质心定位算法进行火情位置的定位，根据网络连通度计算未知节点位置，相对于基于距离定位,该方法降低了节点硬件要求，降低了节点能耗，受环境因素影响较小，且其定位精度足以满足森林火灾报警的要求。

附图说明

图1是本发明的网关节点控制结构示意图；

图2是本发明的终端节点控制结构示意图；

图3是本发明的控制连接结构示意图；

图4是网关节点接收流程图；

图5是网关节点发送流程图；

图6是质心原理图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。

实施例1：如图1-图6所示，一种森林火灾快速监测定位系统，包括终端节点和网关节点，终端节点和网关节点间通过ZigBee无线模块连接，终端节点包括控制器一和与控制器连接的温湿度传感器和烟雾传感器，网关节点包括控制器二，控制器二通过3G网络模块连接到监控中心。

优选的，上述控制器一和控制器二采用STM32F103控制器芯片，STM32F103拥有12位的AD通道。

优选的，上述ZigBee无线模块采用CC2530芯片，选择CC2530芯片作为ZigBee模块的核心，CC2530芯片集成单片机、ADC、无线通信模块于一体，能够支持最新的Zigbee协议，具有低功耗、低成本、高可靠性等优势。由于森林中通信环境复杂，对ZigBee模块的通信距离会产生较大影响，故采用CC2591芯片作为功率放大芯片来放大节点发射功率、增加节点通信距离。

优选的，上述温湿度传感器采用SHT10温湿度传感器，具有计量精确度高、速度快、耗电量小、抗干扰能力强等优点。

优选的，上述烟雾传感器采用MQ-2S芯片，选择MQ-2S芯片作为监测森林监测区域内可燃气体浓度的传感器元件，这种传感器可监测森林区域中多种可燃性气体的密度，是一个能够应用于多种监控场合、价格低廉、使用寿命长、稳定性强、响应恢复快的传感器。