测量可燃物含水率的网络系统的制作方法

本发明涉及可燃物含水率测量领域，特别涉及测量森林地区可燃物的含水率的网络系统。

背景技术：

目前，在森林火灾监测领域，火源探测和视频监控技术相对成熟。但是，这类技术手段仅限于火灾发生后的及时发现与监测。目前，对于火灾发生前的火险预警和发展趋势监测，我国主要采用人工对土壤、腐殖质和落叶的现场采样与测定，人力成本高、实时性不好。

产生森林火灾的三个主要条件分别是：森林可燃物、火源和助燃物。现阶段，森林火险预报建立在大环境气候下的森林气象因子的基础上，缺少森林内部各具体重点监测带的影响森林火灾发生的土壤环境、可燃物含水率和腐殖质层的实时、精细、精准的数据信息。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供测量可燃物含水率的网络系统，用于解决现有技术中的上述问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种测量可燃物含水率的网络系统，包括：至少一个测量点，其中，每个所述测量点包括：至少一种传感器；采集传输设备，通信连接所述至少一种传感器，用于控制所述至少一种传感器进行相应的测量，并将所述至少一种传感器的测量数据向外发送。

于本发明一实施例中，所述采集传输设备中设置有定位单元、自组网无线通信单元、民用无线网络通信单元、及卫星通信单元中的一种或多种组合。

于本发明一实施例中，所述采集传输设备在向外发送所述至少一种传感器的测量数据之前，分别减少各所述测量数据的测量误差，根据校正后的各测量数据计算出凋落物含水率以及与环境相关的腐殖质含水率和土壤含水率。

于本发明一实施例中，多个测量点的采集传输设备之间构成自组织通信网络，其中，某个测量点的采集传输设备作为所述自组织通信网络的管理节点；其他测量点的采集传输设备将各自的测量数据直接或经减小误差后发送至所述管理节点，并由所述管理节点向外发送。

于本发明一实施例中，所述管理节点的采集传输设备将接收的其他测量点的数据进行数据处理后向外发送，所述数据处理包括：分别减少各接收数据的测量误差，根据校正后的各接收数据计算出凋落物含水率以及与环境相关的腐殖质含水率和土壤含水率。

于本发明一实施例中，减少误差的方式包括：将各传感器的测量数据互为参考，通过土壤、腐殖质和落叶含水率变化的一致性来纠正各个测量数据的测量误差。

于本发明一实施例中，所述至少一种传感器包括：凋落物含水率传感器、腐殖质含水率传感器、土壤含水率传感器、红外含水率传感器、称重传感器、及空气温湿度传感器中的一种或多种组合。

于本发明一实施例中，所述凋落物含水率传感器、所述腐殖质传感器、及所述土壤含水率传感器通过外壳容器安装成一体或分开安装，埋入待测物质中。

于本发明一实施例中，所述凋落物含水率传感器、所述腐殖质传感器、及所述土壤含水率传感器以总线形式互联，且与所述采集传输设备连接。

于本发明一实施例中，所述总线形式包括：rs485或rs232。

于本发明一实施例中，所述凋落物含水率传感器、所述腐殖质传感器、及所述土壤含水率传感器通过间接法测量物质的含水率。

于本发明一实施例中，所述间接法包括：时域反射法、频域反射法、及驻波比法中的一种或多种组合。

于本发明一实施例中，所述红外含水率传感器和所述称重传感器安装于同一壳体内；其中，所述壳体的上方设置有顶盖，用于阻止外部凋落物进入所述壳体内；所述壳体内设置有可分离式容器，用于填装凋落物。

于本发明一实施例中，所述红外含水率传感器固定设置于所述顶盖的下方，并对准所述可分离容器中的凋落物。

于本发明一实施例中，所述称重传感器固定设置于所述壳体的下方，用于测量所述可分离式容器中的凋落物的重量。

于本发明一实施例中，所述红外含水率传感器和所述称重传感器都对所述壳体内的凋落物的含水率进行测量，测量结果互为补偿。

于本发明一实施例中，所述至少一个测量点的采集传输设备分别与信息服务中心通信连接，所述信息服务中心用于接收所述至少一个测量点的处理数据，据以进行森林火险分析。

于本发明一实施例中，所述网络系统还包括：电源补充装置供电，通信连接所述采集传输设备。

于本发明一实施例中，所述电源补充装置包括：生活供电所需的交流电源、天阳能电源、或风能电源。

如上所述，本发明的测量可燃物含水率的网络系统，通过对可燃物的含水率的监测，以及对相关的环境监测(例如：腐殖质层含水率和地表土壤含水率)，有助于实现森林可燃物干燥指数的判定、火险等级推演等，为森林防火提供有力的数据支持。

附图说明

图1显示为本发明一实施例中的测量可燃物含水率的网络系统示意图。

图2显示为本发明一实施例中的单个测量点的组成结构示意图。

图3显示为本发明一实施例中的多个测量点之间形成自组织通信网络示意图。

图4显示为本发明一实施例中的测量可燃物含水率网络系统的应用示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明提供一种用于可燃物含水率测量的网络监测系统1，尤其可以应用在测量森林地区各种植物凋落物的含水率，从而为森林火险等级分类或森林火灾预警提供可靠的数据支持。

请参阅图1，本发明的网络监测系统1包括：至少一个测量点101，所述至少一个测量点101与信息服务中心102通信连接，从而将可燃物含水率的数据发送至所述信息服务中心102，以供所述信息服务中心102利用所述可燃物含水率的数据掌握可能引起森林火灾的必要条件的发展趋势，并提早采取积极有效措施，例如：进行森林火险等级分类或森林火灾预警等，从而预防或减少森林火灾的发生。

请参阅图2，每个测量点集成了采集传输设备201、多种传感器、及电源补充装置208，其中，所述多种传感器包括：凋落物含水率传感器202、腐殖质含水率传感器203、土壤含水率传感器204、红外含水率传感器205、称重传感器206、温湿度传感器207等；电源补充装置208可以是生活供电所需的交流电源、天阳能电源或风能电源等。

采集传输设备201可以安装在固定支架9上，还可以安装在其他可能够用于位置固定的树木说装置上。采集传输设备201中集成了定位单元、无线自组网通信单元、民用无线网络通信单元等(包括但不限于2g、3g、4g等无线网络)；在无民用无线网络覆盖的地区，采集传输设备201还可增加卫星通信单元。采集传输设备201的外部连接有多种天线201-1，每一种天线201-1分别对应于上述的一种定位单元和通信单元，从而实现相应功能。

优选的，采集传输设备201通过线缆与测量点所集成的各个传感器连接，同时，采集传输设备201还通过所述线缆给各个传感器供电、控制各个传感器完成信息的采集等。

具体的：在采集传输设备201的控制下，各个传感器将监测到的相应信息发送至所述采集传输设备201。随后，所述采集传输设备201负责对这些信息进行分析、温度补偿和数据融合等处理，例如：通过传感器融合算法，减小单一种类传感器的测量误差等。所述采集传输设备201在对传感器的监测数据进行综合校正后，根据校正后的数据计算出凋落物含水率以及与环境相关的腐殖质和地表土壤含水率的数值。最后，采集传输设备201通过民用无线网络或者卫星通信网络等将计算出的这些数值上报至所述信息服务中心102。

以下将详细说明各个传感器的实施方式：

凋落物含水率传感器202、腐殖质含水率传感器203和土壤含水率传感器204可以通过外壳容器安装成一体，或者分开单独安装，埋入待测物质中，其具体埋入位置可根据凋落物、腐殖质和地表土壤的深度进行调整。此外，这三种传感器之间优选为以总线的形式互联，并和采集传输设备201连接，所述总线的形式包括但不限于rs485、rs232等连接方式。

在一实施例中，凋落物含水率传感器202、腐殖质含水率传感器203和土壤含水率传感器204通过间接法测量物质的含水率，例如：采用时域反射法、频域反射法和驻波比法等的其中一种、两种以上的组合进行测量。

红外含水率传感器205和称重传感器206可安装在同一套壳体上，所述壳体需要透风透雨水，其上方设置有顶盖，用于阻止外部凋落物进入所述壳体中，其内部设置有可分离式容器，用于填装凋落物。红外含水率传感器205固定设置在所述壳体上方的顶盖下，对准内部容器中的凋落物，利用凋落物中水分对特定红外波段的吸收，间接测量凋落物中的含水率。称重传感器206固定设置在所述壳体下方，对内部可分离式容器中的凋落物重量进行测量，间接推算凋落物中的含水率。集成安装在同一壳体上的红外传感器205和称重传感器206，都对壳体容器内的凋落物含水率进行测量，使得测量结果可以互为补偿，从而提高测量精度。

需要说明的是，所述网络监测系统中使用的凋落物含水率传感器202、腐殖质含水率传感器203、土壤含水率传感器204、红外含水率传感器205、称重传感器206、温湿度传感器207等传感器的测量数据互为参考，通过土壤、腐殖质和落叶含水率变化的一致性来纠正可能存在的测量误差，例如：利用温湿度传感器207测量得到的温度信息，可对凋落物含水率传感器202、腐殖质含水率传感器203、土壤含水率传感器204、红外含水率传感器205、称重传感器206这几个传感器的测量数据进行温度补偿；又例如：红外含水率传感器205和称重传感器206测量的凋落物含水率可以和传感器凋落物含水率传感器202、腐殖质含水率传感器203、土壤含水率传感器204测量的凋落物、腐殖质和土壤含水率互为参考，取出和变化趋势相一致的测量值，从而减小测量误差。

请参阅图3至图4，当本发明的网络监测系统中布设有多个测量点a、b、c、d、e时，所述多个测量点的采集传输设备之间构建无线自组织通信网络，并由其中一个测量点(如图2中的a所示)的采集传输设备完成对无线自组织网络的管理，其他各测量点b、c、d、e的采集信息则在管理节点a处汇聚。在一实施方式中，管理节点a的采集传输设备会对收到的其他各测量点b、c、d、e的采集传输设备的处理结果再进行二次加工，例如：通过多测量点传感器融合算法，减小测量点因非典型性环境差异(短期积水等)带来的传感器测量偏差等。完成对传感器数据的综合校正后，管理节点a的采集传输设备计算出凋落物含水率以及与环境相关的腐殖质和地表土壤含水率的数值，并通过民用无线网络或者卫星通信网络等上报至信息服务中心。

综上所述，本发明的测量可燃物含水率的网络系统，有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。