一种用于预防森林火灾的烟雾检测装置的制作方法

本发明涉及森林火灾检测技术领域，具体涉及一种用于预防森林火灾的烟雾检测装置。

背景技术：

森林火灾是指失去人为控制，在林地内自由蔓延和扩展，对森林、森林生态系统和人类带来一定危害和损失的林火行为。森林火灾的发生过程一般可分为三个阶段：第一阶段、预热阶段，这时在外界火源的作用下，可燃物的温度缓慢上升，蒸发大量水蒸气，伴随产生大量的烟雾，部分可燃性气体挥发，可燃物处于燃烧前呈现收缩和干燥的状态；第二阶段、气体燃烧阶段，随着可燃物的温度急骤增加，可燃性气体被点燃，发出黄红色火焰，并产生二氧化碳和水蒸汽；第三阶段、木炭燃烧阶段，木炭燃烧即表面碳粒子燃烧，看不到火焰，只有炭火，最后产生灰分而熄灭。所以森林火灾必须坚持“打早、打小、打了”的基本原则。为有效地减少和预防森林火灾的发生，保护森林资源和人民群众生命财产安全，利用无人机进行森林防火巡查已经成为趋势，无人机具有灵活的空中巡查优势，不仅能缩短人力及成本支出，还能提高森林防火监测范围，对一些林区死角能够进行及时检测与布控，解决了地面巡护无法顾及的偏远地区发生林火的问题，同时还能保证对重大森林火灾现场的各种动态信息的准确把握和及时了解，进一步提高火情检测效率；还有红外视频监控技术，在普通视频监控的基础上增加了红外镜头、红外传感器、烟雾传感器和图像处理等模块，实现可见光和红外双光谱同时检测。由于无人机巡航由于处在一定的高度，对于森林枝叶繁茂的情况，很难监测到森林里的小火点，存在一定的安全隐患；红外视频监控技术需要在森林内部架设铁塔、监测站等设备，存在价格高、覆盖森林面积小的缺点。因此，亟需设计一种能综合解决上述问题的林火烟雾检测装置。为此，需要设计一种新的技术方案，能够克服上述现有技术存在的不足。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于预防森林火灾的烟雾检测装置，其能解决无人机巡航因森林树叶繁密、难以检测到森林里的小火点问题，同时还能减少在森林内部架设铁塔等设备，满足实际使用要求。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种用于预防森林火灾的烟雾检测装置，包括无人机和烟雾检测系统，所述烟雾检测系统包括太阳能供电模块、主控制器、gps定位模块、无线传输模块、警报模块以及传感器模块，所述太阳能供电模块为主控制器、gps定位模块、无线传输模块、警报模块以及传感器模块供电，所述gps定位模块、无线传输模块、警报模块以及传感器模块均分别与主控制器电连接；所述传感器模块包括烟雾传感器、温度传感器、湿度传感器以及光照传感器；所述无线传输模块包括无线接收模块和无线发送模块，所述无线接收模块安装在所述无人机上。

作为上述技术方案的改进，所述烟雾检测系统安装在烟雾检测装置内，所述烟雾检测装置包括检测器，所述检测器上设置有太阳能光伏电池板；所述警报系统包括警报灯，所述警报灯安装在所述检测器外侧。

作为上述技术方案的改进，所述检测器的两侧设置有固定带，所述固定带远离检测器的一端游离设置。

作为上述技术方案的改进，所述固定带为弹性材料制成，且所述固定带上设置有反光条。

作为上述技术方案的改进，所述烟雾检测装置设置有多个，且所述烟雾检测装置间隔设置在树木树干上。

作为上述技术方案的改进，所述无人机包括动力发电机和烟雾检测系统，所述警报模块包括警报灯，所述警报灯设置在所述无人机的下方底部。

进一步改进地，所述无人机上还设置有图像采集模块与图像存储模块，所述图像采集模块与图像存储模块均分别所述烟雾检测系统电连接；所述无人机的烟雾检测系统还与火警报警服务系统电连接，所述火警报警服务系统发射火警报警信息。

本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：

本发明所述的用于预防森林火灾的烟雾检测装置，使用可靠，防护效果好，将无人巡航和分散设置的烟雾检测装置有效地结合在一起，利用无人机巡航检测和各烟雾检测装置对森林内部火灾的检测，起到双重检测的效果，同时能够有效避免无人机巡航因地区大、枝叶繁密造成的检测失误问题，对于森林面积不大的森林区域，仅使用一架无人机即可实现本发明的检测目的，即能有效减少无人机的使用数量，减少防护成本和人力物力，满足实际使用要求。

附图说明

图1为发明所述用于预防森林火灾的烟雾检测装置的烟雾检测系统的系统结构图；

图2为发明所述用于预防森林火灾的烟雾检测装置无人机系统结构图；

图3为本发明所述用于预防森林火灾的烟雾检测装置烟雾检测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。

如图1至图3所示，为本发明所述的用于预防森林火灾的烟雾检测装置结构示意图。

实施例1

如图1所示，一种用于预防森林火灾的烟雾检测装置，包括无人机和烟雾检测系统，所述烟雾检测系统包括太阳能供电模块30、主控制器10、gps定位模块40、无线传输模块50、警报模块60以及传感器模块，所述太阳能供电模块30为主控制器10、gps定位模块40、无线传输模块50、警报模块60以及传感器模块供电，所述gps定位模块40、无线传输模块50、警报模块60以及传感器模块均分别与主控制器10电连接；gps定位模块通过mmcx天线不断接收gps定位卫星发送的导航电文，通过gps定位模块进行处理，并且输出串口ttl电平信号与主ap进行通讯，传输nmea-0183格式的信息流，主cpu通过处理nmea-0183格式的定位信息、地面度数信息等卫生信息返回给用户显示，gps定位模块不需要sim卡，不需要连接网络，只要在户外，就能随时随地的准确定位，在森林防火中采用该模块，定位精度高，速度快，发生火灾时，能快速将火灾的位置信息反馈到无人机，快速进行灭火工作。

进一步改进地，所述传感器模块包括烟雾传感器20、温度传感器21、湿度传感器22以及光照传感器23；所述温度传感器21和湿度传感器22用于检测森林周围环境的温度和湿度，烟雾传感器20用于检测周围环境的烟雾浓度，光照传感器23用于检测周围环境的光照强度；当上述温度传感器21、湿度传感器22、烟雾传感器20以及光照传感器23其中一个或多个的测定值超出设定值时，主控制器10控制警报模块60启动。

进一步改进地，所述无线传输模块50包括无线接收模块和无线发送模块，所述无线接收模块安装在所述无人机上；无线发送模块与无线接收模块相配合使用，无线发送模块用于将采集的环境信息发送至无线接收模块，主控制器对接受的信息进行处理并根据处理结果发送相应的指令；上述无线传输为光纤传输，通过视频及控制信号转换为激光信号在光线中传输，具有传输距离远、衰减小，抗干扰性能好，适合远距离传输的特点，本发明预防森林火灾的烟雾检测装置采用光纤传输，减少因距离过远造成的检测中断现象。

其中，所述烟雾检测系统安装在烟雾检测装置内，展开如图3所示，所述烟雾检测装置包括检测器1，所述检测器1上设置有太阳能光伏电池板12；太阳能是由太阳内部氢原子发生氢氦聚变释放放出巨大核能而产生的，来自太阳的辐射能量，本发明采用太阳能电池板将太阳能转换成电能，为本发明烟雾检测装置供电，有效利用可再生能源，高效环保；通过太阳能供电具有安全保险的特点，由于森林面积较大，不可能每天对烟雾检测装置进行检查，当某些烟雾检测装置的电量过低时，不可能及时发现，因此太阳能电池的使用，有效避免上述情况的发生，提高安全性和可靠性。

具体地，所述警报系统60包括警报灯61，所述警报灯61安装在所述检测器1外侧，这里的警报系统采用发光二极管和蜂鸣器实现报警目的，发光二极管即led，是一个微小的电灯泡，但是不同于常见的白炽灯泡，发光二极管没有灯丝，而且不会特别热，仅仅是由半导体材料里的电子移动而使其发光，因此这里使用发光二极管作为警报灯，不会散发过多的热量，森林环境不会产生影响；所述检测器1的两侧设置有固定带2，所述固定带2远离检测器1的一端游离设置；所述固定带2为弹性材料制成，且所述固定带2上设置有反光条21。

其中，所述烟雾检测装置设置有多个，且所述烟雾检测装置间隔设置在树木树干上。根据森林区域的大小确定烟雾检测装置的数量，对于森林枝叶比较茂密的地区，可选择性增加烟雾检测装置的数量，这里以30米为宜，即每隔30米左右的距离放置一个烟雾检测装置；这里采用弹性材料制成的固定带，避免对树木生长造成影响，使用时直接将游离的固定带两端打结，捆绑在树干上即可；在固定带上还设置有反光条21，利用反光条的反光性能，便于人为找到火灾地点。

更为具体的方案为，所述无人机包括动力发电机和烟雾检测系统，动力发电机用于驱动无人机飞行，所述警报模块60包括警报灯61，所述警报灯61设置在所述无人机的下方底部；如图2所示，所述无人机上还设置有图像采集模块70与图像存储模块80，所述图像采集模块70与图像存储模块80均分别所述烟雾检测系统电连接；所述图像采集模块采用cmos传感器，cmos传感器具有较小的几何尺寸，每个像素传感单元都有自己的缓冲放大器，可以非常方便的将ad转换器等辅助电路集成到芯片内部，其外围电路简单，功耗低，编程方便，容易实现对帧频、曝光时间、图像尺寸等的控制，为视频图像采集提供了一种低成本高本质的解决方式，这里使用cmos传感器，可有效对图像进行采集和处理，为本发明预防森林火灾的烟雾检测装置的可靠性提供保障。

此外，所述无人机的烟雾检测系统还与火警报警服务系统90电连接，所述火警报警服务系统90发射火警报警信息；所述火警报警服务系统用于将火灾信息发送至当地森林防火管理部门，这里直接将烟雾检测系统与火警报警服务系统相连接，在检测出发生火灾的同时，同时也可直接将火灾信息发送至森林防火指挥中心，防止报警不及时导致的火灾蔓延和放大情况发生。

实施例2

本实施例采取的技术方案如图1所示，其它技术方案与实施例1相同，一种用于预防森林火灾的烟雾检测装置，包括无人机和烟雾检测系统，所述烟雾检测系统包括太阳能供电模块30、主控制器10、gps定位模块40、无线传输模块50、警报模块60以及传感器模块，所述太阳能供电模块30为主控制器10、gps定位模块40、无线传输模块50、警报模块60以及传感器模块供电，所述gps定位模块40、无线传输模块50、警报模块60以及传感器模块均分别与主控制器10电连接；所述传感器模块包括烟雾传感器20、温度传感器21、湿度传感器22以及光照传感器23；所述无线传输模块50包括无线接收模块和无线发送模块，所述无线接收模块安装在所述无人机上；上述各模块的特点和作用原理均与实施例1中的相同(这里不做重复说明)。

具体地，所述烟雾检测系统安装在烟雾检测装置内，如图3所示，所述烟雾检测装置包括检测器1，所述检测器1上设置有太阳能光伏电池板12；所述警报系统60包括警报灯61，所述警报灯61安装在所述检测器1外侧；所述检测器1的后方设置有螺钉，所述螺钉设置有两个，分别设置在所述检测器1的后方两侧。使用时，直接将本发明的烟雾检测装置通过螺钉安装在树干上，由于螺钉比较细，对树木生长不会造成影响，而且，烟雾检测装置安装距离以30米为佳，所以对树木的影响很小。

实施例2与实施例1相比，具有快速、省事的优点，由于对树木树皮造成微小的创伤，不考虑对树木生长影响的情况下，优先考虑实施例2的技术方案；考虑对树木生长造成创伤的情况下，即珍贵树木或对树皮要求较高的树木，优先考虑实施例1的技术方案；因此在使用时可以根据实际情况选择实施例1的技术方案或者实施例2的技术方案，以达到更好的使用效果。

综合所述：本发明提供的预防森林火灾的烟雾检测装置，将无人机和分散在森林内部的多个烟雾检测装置相结合，烟雾检测装置在各自的位置上进行检测周围环境的情况，通过无线发送模块将监测的火灾信息发送至无人机的无线接收模块，同时无人机也通过其中的烟雾检测系统对森林火灾进行统一的检测，在接受各烟雾检测装置的同时，也在进行整体森林的检测，各司其职，对预防森林火灾进行两方面的检测，使得检测准确；另外能有效减少无人机的使用数量，对于森林面积较小的森林仅使用一架无人机即可实现检测目的。本发明预防森林火灾的烟雾检测装置，能有效降低生产成本；同时减少因森林树木繁茂而出现的检测不力的情况发生，预防效果好，有效预防森林火灾的发生，减少人力物力财力的消耗。

以上内容是结合具体的实施例对本发明所作的详细说明，不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明保护的范围。