智能森林火災報警及火勢延緩系統(tǒng)的設計

（濱州學院，山東濱州市，256600）信 威 張思淼

1 引言

森林火災是一種突發(fā)性強、破壞力大、處置救助較為困難的自然災害，森林火災的控制是世界性的難題。究其原因是因為森林火災發(fā)現(xiàn)不及時且在火災發(fā)生的初期最容易被控制的時期沒有得到有效的控制。針對發(fā)現(xiàn)不及時以及無法及時控制火災的問題，本產(chǎn)品通過使用溫度檢測、煙霧檢測、風向檢測等技術實時監(jiān)測控制環(huán)境的情況，在第一時間發(fā)現(xiàn)險情并及時預警，通過STC89C52單片機控制和使用GSM技術向相關部門發(fā)出信息，使損失降到最低。同時本產(chǎn)品運用的是太陽能發(fā)電，節(jié)能環(huán)保且能全天候監(jiān)測，不僅適用于森林防火，也可用于石油、化工、煤炭、電力、冶金、電子等工業(yè)企業(yè)，以及煤氣廠、液化石油氣站等生產(chǎn)和貯存可燃性氣體的場所。森林火災突發(fā)性強、破壞力大，一旦發(fā)生不但森林資源損失巨大且在救援過程中極易造成人員傷亡。本產(chǎn)品針對森林火災可極大程度上解決緩解并控制火勢蔓延，產(chǎn)品通過傳感器感知到災情的具體訊息（風向、溫度等）后第一時間通過GSM模塊向相關部門發(fā)送具體情況，單片機會控制智能反應模塊噴射滅火材料以延緩火勢蔓延，從而最大限度的控制火情，減小損失。同時使火災自動報警應用技術向著高可靠、低誤報和網(wǎng)絡化、智能化方向發(fā)展。

隨著科學技術的進步和森林防火信息化需求的逐漸升級，新的火災探測器也不斷出現(xiàn);在現(xiàn)有的各種火災報警和消防監(jiān)控設備中，大多數(shù)場所的火災檢測，都采用常規(guī)的火災探測報警的方法，相比而言該智能系統(tǒng)有著本質的區(qū)別和創(chuàng)新，火災發(fā)現(xiàn)更智能，險情的處理更迅速，做到了集智能化，信息化，小型化于一身，應用場景也十分廣泛即可應用于森林密集的地方，植物園，也適用于石油、化工、煤炭、電力、冶金、電子等工業(yè)企業(yè)，或者煤氣廠、液化石油氣站等生產(chǎn)和貯存可燃性氣體的場所。加上利用太陽能資源，提供用電支持，為在外場所提供便利。本系統(tǒng)最核心的創(chuàng)新是能夠智能化的延緩火勢的蔓延，并及時把求救信息發(fā)送給相關部門，即最大化降低火災造成的損失。不論各地區(qū)形勢的嚴峻程度該系統(tǒng)都會以大數(shù)據(jù)技術進行推算環(huán)境參數(shù)，最終根據(jù)設定的閾值是否已達到來模擬出相應的求救措施，幫助各地區(qū)在有效的空間和時間里，實現(xiàn)最大的作用，同時也避免了火災蔓延造成的巨大損失。

2 系統(tǒng)設計

2.1 硬件設計

本系統(tǒng)硬件設計的結構框圖如圖1，系統(tǒng)由中央處理模塊STC89C52單片機、溫度傳感器檢測模塊、煙霧傳感模塊、風向檢測模塊、GSM模塊和舵機模塊組成。

圖1 系統(tǒng)硬件設計

本系統(tǒng)實現(xiàn)的功能有：①電源模塊：為本系統(tǒng)提供穩(wěn)定的能源供給；②煙霧濃度傳感器模塊：判斷森林中是否產(chǎn)生了煙霧，是否存在發(fā)生火災；

2.2 軟件設計

本次設計的智能森林火勢延緩報警系統(tǒng)采用嵌入式設計，是將STC89C52單片機作為控制核心，協(xié)調各個模塊，其中模塊包含太陽能充電模塊、檢測模塊、信息計算發(fā)送模塊、智能反應模塊。太陽能充電模塊是對系統(tǒng)提供電量，維持系統(tǒng)的正常運作。檢測模塊利用溫度檢測、離子煙霧檢測、風向檢測。信息計算發(fā)送模塊針對檢測模塊所檢測的數(shù)值計算后把求救信息通過SIM900 GSM模塊發(fā)送至相關部門。智能反應模塊可根據(jù)STC89C52單片機的命令來指示SG90s9g舵機噴灑滅火材料等預防措施。軟件流程圖如圖2：

3 總結

本文通過STC89C52單片機和多個傳感器實現(xiàn)了智能火災報警系統(tǒng)。太陽能充電模塊以太陽能板和蓄電池為主要核心，晴天時太陽能板收集的電能除了維持系統(tǒng)本身功耗外剩余電量將會存儲于蓄電池內，從而保證產(chǎn)品續(xù)航的穩(wěn)定性。災情情況檢測模塊使用風向傳感器RS485、離子煙霧傳感器UL2179.5、PT100溫度傳感器等傳感器及時檢測到災情發(fā)生的具體情況（煙霧濃度大小、發(fā)生地點、實時風向等）并形成電信號交由單片機處理。系統(tǒng)核心以STC89C52單片機和GSM模塊為核心，將災情情況檢測系統(tǒng)傳來的信息處理匯總并由GSM模塊向相關部門發(fā)送警報信息,并由單片機向智能反應模塊發(fā)送具體反應類型。系統(tǒng)能夠針對著火區(qū)域周圍使用SG90s 9g舵機來噴灑和投射超細干粉和泡沫材料來延緩火勢蔓延。

圖2 系統(tǒng)軟件設計