基于NB-IoT的山地果园火灾预警系统的制作方法

本发明涉及一种预警系统，特别是一种减少人力物力、方便检测火灾险情及时预警的基于nb-iot的山地果园火灾预警系统。

背景技术：

山地果园就容易引发森林火灾。森林火灾是一种突发性强且破坏性强的自然灾害,据统计，华中和华南地区发生森林火灾的次数频繁,且平均每年造成大量的人员伤亡和经济损失,这些还只是直接损失，火灾造成的间接损失更是无法估计。除此之外，火灾发生后采用的应对方案倘若不当，更会破坏当地的生态环境，难以恢复。所以我们必须认真严肃地对待这件事情。

为了减少火灾给人们带来的身理伤害和财产损失，如何去提前预防火灾变成了首当其冲去解决的问题。为了解决这个问题，我国目前采用的应对策略如下：

(1)创建专业的联防组织，由护林员或森林警察定时定点进行巡逻监视；

(2)建立瞭望台，派专员驻守，监控整个山地果园的情况；

(3)航空巡护，在重点区域使用飞机在其上空监测整个区域的情况，若发生紧急事件，便可迅速通报；

(4)卫星监控，可监测的范围更加广阔，并且二十四小时不间断监控。

以上的应对策略虽然有效预警了火灾，但是同时也造成了大量人力资源的损耗。随着科学技术的进步与发展，融合了传感器、无线通信技术、集成电路等技术的火灾预警系统应运而生。这类新兴的火灾预警系统通常具备精准化、自动化、智能化的特点，并具有广阔的市场应用前景。

根据山地果园实际的需求入手，结合相应的传感器和通信技术于山地火灾预警系统，有效提升了相关产业的自动化和智能化，使得对火灾的预警处理更加的方便，使得相关部门对异常环境参数的监测手段更加完善；对于人力资源的利用也有了更好的分配方式，护林员和森林警察也不必天天巡护监测，减少不必要的劳动量。

综合上述所有情况，设计一个可以及时对火灾进行实时提醒的火灾预警系统，能够减少火灾带来的负面影响，并且应用前景广阔，因此研究一个智能化的火灾预警系统具有一定的现实意义。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种减少人力物力、方便检测火灾险情及时预警的基于nb-iot的山地果园火灾预警系统。

本发明解决其技术问题所采用技术方案是：基于nb-iot的山地果园火灾预警系统，包括数据采集模块、数据传输模块、数据处理服务器以及火警响应模块，所述的数据处理服务器分别与所述的数据传输模块和火警响应模块连接，所述的数据采集模块与所述的数据传输模块连接；

所述的数据采集模块，采集山地果园的火灾环境数据；

所述的数据传输模块，采用nb-iot模块将火灾环境数据传送给数据服务器；

所述的数据处理服务器接收数据传输模块传送的火灾环境数据，进行分析处理后，给火警响应模块相应的指令；

所述的火警响应模块，按照数据处理服务器的指令进行相应的响应。

进一步的，为更好地实现本发明，特别采用下述设置：所述的数据采集模块包括stc15w408as单片机、烟雾传感器mq-2以及温度传感器ds18b20，所述的烟雾传感器mq-2和维度传感器ds18b20均与所述的stc15w408as单片机连接；所述的stc15w408as单片机与所述的nb-iot模块连接。

进一步的，为更好地实现本发明，特别采用下述设置：一个所述的烟雾传感器mq-2和一个温度传感器ds18b20为一组，在山地果园均匀布置多组。

进一步的，为更好地实现本发明，特别采用下述设置：所述的nb-iot模块通过蜂窝网络与数据处理服务器连接。

进一步的，为更好地实现本发明，特别采用下述设置：所述的nb-iot模块包括依次连接的usrnb75、双排插针以及与数据处理服务器连接的user。

进一步的，为更好地实现本发明，特别采用下述设置：所述的usrnb75上设置有worknet、gpio、reloadreset、power以及串口。

进一步的，为更好地实现本发明，特别采用下述设置：所述的user上设置有i/o口、电话卡、电源以及ttl。

进一步的，为更好地实现本发明，特别采用下述设置：所述的数据采集模块包括zigbee芯片、烟雾传感器mq-2以及温度传感器ds18b20，所述的烟雾传感器mq-2和维度传感器ds18b20均与所述的zigbee芯片连接；所述的zigbee芯片与所述的nb-iot模块连接。

进一步的，为更好地实现本发明，特别采用下述设置：所述的数据处理服务器采用云服务器。

进一步的，为更好地实现本发明，特别采用下述设置：所述的火警响应模块包括管理员模块、火警模块。

本发明的有益效果是：本发明的基于nb-iot的山地果园火灾预警系统，通过数据采集模块、数据传输模块、数据处理服务器以及火警响应模块等的配合，能够及时方便地获取山地果园火灾险情警报，既减少了人力物力的投入，又提高了响应效率，减少了生命财产的损失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的基于nb-iot的山地果园火灾预警系统的一种结构框图；

图2是本发明的基于nb-iot的山地果园火灾预警系统的nb-iot模块的一种结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全面的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例1：

如图1所示，本发明的基于nb-iot的山地果园火灾预警系统，包括数据采集模块、数据传输模块、数据处理服务器以及火警响应模块，所述的数据处理服务器分别与所述的数据传输模块和火警响应模块连接，所述的数据采集模块与所述的数据传输模块连接；

所述的数据采集模块，采集山地果园的火灾环境数据；

所述的数据传输模块，采用nb-iot模块将火灾环境数据传送给数据服务器；

所述的数据处理服务器接收数据传输模块传送的火灾环境数据，进行分析处理后，给火警响应模块相应的指令；

所述的火警响应模块，按照数据处理服务器的指令进行相应的响应。本发明的基于nb-iot的山地果园火灾预警系统，通过数据采集模块、数据传输模块、数据处理服务器以及火警响应模块等的配合，能够及时方便地获取山地果园火灾险情警报，既减少了人力物力的投入，又提高了响应效率，减少了生命财产的损失。于nb-iot的山地果园火灾预警系统可以完成对山地果园的现场温度、燃烧时的烟雾浓度的环境参数的采集，并且实现环境参数的无线传输；火灾报警系统的数据处理服务器端可以获取环境参数并且对采集到的环境参数进行分析判断，若超出设定的阀值，便会进行预警。

实施例2：

作为优选的，为更好地实现本发明，在上述实施例的基础上进一步优化，特别采用下述设置：所述的数据采集模块包括stc15w408as单片机、烟雾传感器mq-2以及温度传感器ds18b20，所述的烟雾传感器mq-2和维度传感器s18b20均与所述的stc15w408as单片机连接；所述的stc15w408as单片机与所述的nb-iot模块连接。stc15w408as是一款基于51内核的增强型单片机，机器周期为一般51单片机的8～12倍。由于火灾预警系统需要控制许多模块，这对单片机的运算能力有较高的要求。除此之外，stc15w408as自带高速a/d转换器(30万次/秒),由于采用了mq-2烟雾传感器的aout端口，需要对数据进行a/d转换，所以选择这款单片机可以是电路设计更加简洁。

实施例3：

作为优选的，为更好地实现本发明，在上述实施例的基础上进一步优化，特别采用下述设置：一个所述的烟雾传感器mq-2和一个温度传感器ds18b20为一组，在山地果园均匀布置多组。烟雾传感器采用的是一款半导体气敏传感器mq-2，它采用气敏材料二氧化锡，其特点是清洁空气中电导率较低，mq-2的4脚输出随烟雾浓度变化的直流信号，当传感器所处环境存在可燃气体时传感器的电导率随空气可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。mq-2气体传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想。这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。所述的ds18b20温度传感器，具有以下特点：能够支持的电压范围为3.0～5.5v；单一接口形式，单片机只需一根线就可实现与ds18b20的双向通信；测量温度范围在-55℃～+125℃之间，在-10～+80℃时精度为±0.5℃；负压特性，当电源极性接反时，芯片会不能工作，不会因为发热而烧毁。

实施例4：

作为优选的，为更好地实现本发明，在上述实施例的基础上进一步优化，特别采用下述设置：所述的nb-iot模块通过蜂窝网络与数据处理服务器连接。选择nb-iot模块进行数据的传输有以下几个优点：

深度覆盖：与lte相比，nb-iot约有20db增益的提高，即使在地下车库、地下室、地下管道、地下隧道等地方也能做到很好的覆盖。

海量连接：nb-iot的一个扇区能够支持约5万个连接，在同一基站的情况下，nb-iot比现有移动通信技术有50-100倍终端接入量的提升。

超低功耗：nb-iot主要应用于小数据量、小速率的场景，nb-iot终端功耗低，以保障设备电池更长的使用寿命。目前主流设计方案的nb-iot终端模块待机时间长达10年。

较低成本：速率低、功耗低、带宽低带来的是低成本优势。速率低就不需要设备有大缓存，所以nb-iot设备缓存小、数字信号处理(dsp)芯片配置低；功耗低，意味着射频设计要求低；因为带宽低，就不需要复杂的均衡算法，这些因素使得nb-iot芯片可以做得足够小，模块的成本也随之降低。

稳定可靠：nb-iot系统直接部署于已经商用的gsm网络或lte网络，可与现有网络共用基站以降低网络部署成本，同时仅需要200khz频段带宽，以保证传统业务和物联网业务稳定、可靠运行。

实施例5：

作为优选的，为更好地实现本发明，在上述实施例的基础上进一步优化，特别采用下述设置：所述的nb-iot模块包括依次连接的usrnb75、双排插针以及与数据处理服务器连接的user。

实施例6：

作为优选的，为更好地实现本发明，在上述实施例的基础上进一步优化，特别采用下述设置：所述的usrnb75上设置有worknet、gpio、reloadreset、power以及串口。

实施例7：

作为优选的，为更好地实现本发明，在上述实施例的基础上进一步优化，特别采用下述设置：所述的user上设置有i/o口、电话卡、电源以及ttl。

实施例8：

作为优选的，为更好地实现本发明，在上述实施例的基础上进一步优化，特别采用下述设置：所述的数据采集模块包括zigbee芯片、烟雾传感器mq-2以及温度传感器ds18b20，所述的烟雾传感器mq-2和维度传感器ds18b20均与所述的zigbee芯片连接；所述的zigbee芯片与所述的nb-iot模块连接。stc15w408as单片机只能控制一个节点，可以用zigbee的芯片来代替，一个zigbee可以连接多个节点，只需要一个nb-iot模块传输数据，可以让整个系统的费用减少。

实施例9：

作为优选的，为更好地实现本发明，在上述实施例的基础上进一步优化，特别采用下述设置：所述的数据处理服务器采用云服务器。采用云服务器可以减少服务器的投入，节约大量成本。

实施例10：

作为优选的，为更好地实现本发明，在上述实施例的基础上进一步优化，特别采用下述设置：所述的火警响应模块包括管理员模块、火警模块。在设置时可以设置几级响应模式，如果只有小范围的烟雾传感器和温度传感器检测异常则只需要响应管理员模块即可，管理员及时前往处理；如果大范围的烟雾传感器和温度传感器检测异常则响应管理员模块的同时响应火警模块，管理人员和消防队人员都能够及时前往，排除险情。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。