智能森林火災(zāi)報(bào)警及火勢(shì)延緩系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（濱州學(xué)院，山東濱州市，256600）信 威 張思淼

1 引言

森林火災(zāi)是一種突發(fā)性強(qiáng)、破壞力大、處置救助較為困難的自然災(zāi)害，森林火災(zāi)的控制是世界性的難題。究其原因是因?yàn)樯只馂?zāi)發(fā)現(xiàn)不及時(shí)且在火災(zāi)發(fā)生的初期最容易被控制的時(shí)期沒有得到有效的控制。針對(duì)發(fā)現(xiàn)不及時(shí)以及無法及時(shí)控制火災(zāi)的問題，本產(chǎn)品通過使用溫度檢測(cè)、煙霧檢測(cè)、風(fēng)向檢測(cè)等技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制環(huán)境的情況，在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情并及時(shí)預(yù)警，通過STC89C52單片機(jī)控制和使用GSM技術(shù)向相關(guān)部門發(fā)出信息，使損失降到最低。同時(shí)本產(chǎn)品運(yùn)用的是太陽能發(fā)電，節(jié)能環(huán)保且能全天候監(jiān)測(cè)，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(chǎng)所。森林火災(zāi)突發(fā)性強(qiáng)、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(duì)森林火災(zāi)可極大程度上解決緩解并控制火勢(shì)蔓延，產(chǎn)品通過傳感器感知到災(zāi)情的具體訊息（風(fēng)向、溫度等）后第一時(shí)間通過GSM模塊向相關(guān)部門發(fā)送具體情況，單片機(jī)會(huì)控制智能反應(yīng)模塊噴射滅火材料以延緩火勢(shì)蔓延，從而最大限度的控制火情，減小損失。同時(shí)使火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警應(yīng)用技術(shù)向著高可靠、低誤報(bào)和網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和森林防火信息化需求的逐漸升級(jí)，新的火災(zāi)探測(cè)器也不斷出現(xiàn);在現(xiàn)有的各種火災(zāi)報(bào)警和消防監(jiān)控設(shè)備中，大多數(shù)場(chǎng)所的火災(zāi)檢測(cè)，都采用常規(guī)的火災(zāi)探測(cè)報(bào)警的方法，相比而言該智能系統(tǒng)有著本質(zhì)的區(qū)別和創(chuàng)新，火災(zāi)發(fā)現(xiàn)更智能，險(xiǎn)情的處理更迅速，做到了集智能化，信息化，小型化于一身，應(yīng)用場(chǎng)景也十分廣泛即可應(yīng)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(chǎng)所。加上利用太陽能資源，提供用電支持，為在外場(chǎng)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(shì)的蔓延，并及時(shí)把求救信息發(fā)送給相關(guān)部門，即最大化降低火災(zāi)造成的損失。不論各地區(qū)形勢(shì)的嚴(yán)峻程度該系統(tǒng)都會(huì)以大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行推算環(huán)境參數(shù)，最終根據(jù)設(shè)定的閾值是否已達(dá)到來模擬出相應(yīng)的求救措施，幫助各地區(qū)在有效的空間和時(shí)間里，實(shí)現(xiàn)最大的作用，同時(shí)也避免了火災(zāi)蔓延造成的巨大損失。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1，系統(tǒng)由中央處理模塊STC89C52單片機(jī)、溫度傳感器檢測(cè)模塊、煙霧傳感模塊、風(fēng)向檢測(cè)模塊、GSM模塊和舵機(jī)模塊組成。

圖1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)實(shí)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(zāi)；

2.2 軟件設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)的智能森林火勢(shì)延緩報(bào)警系統(tǒng)采用嵌入式設(shè)計(jì)，是將STC89C52單片機(jī)作為控制核心，協(xié)調(diào)各個(gè)模塊，其中模塊包含太陽能充電模塊、檢測(cè)模塊、信息計(jì)算發(fā)送模塊、智能反應(yīng)模塊。太陽能充電模塊是對(duì)系統(tǒng)提供電量，維持系統(tǒng)的正常運(yùn)作。檢測(cè)模塊利用溫度檢測(cè)、離子煙霧檢測(cè)、風(fēng)向檢測(cè)。信息計(jì)算發(fā)送模塊針對(duì)檢測(cè)模塊所檢測(cè)的數(shù)值計(jì)算后把求救信息通過SIM900 GSM模塊發(fā)送至相關(guān)部門。智能反應(yīng)模塊可根據(jù)STC89C52單片機(jī)的命令來指示SG90s9g舵機(jī)噴灑滅火材料等預(yù)防措施。軟件流程圖如圖2：

3 總結(jié)

本文通過STC89C52單片機(jī)和多個(gè)傳感器實(shí)現(xiàn)了智能火災(zāi)報(bào)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(shí)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(huì)存儲(chǔ)于蓄電池內(nèi)，從而保證產(chǎn)品續(xù)航的穩(wěn)定性。災(zāi)情情況檢測(cè)模塊使用風(fēng)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(shí)檢測(cè)到災(zāi)情發(fā)生的具體情況（煙霧濃度大小、發(fā)生地點(diǎn)、實(shí)時(shí)風(fēng)向等）并形成電信號(hào)交由單片機(jī)處理。系統(tǒng)核心以STC89C52單片機(jī)和GSM模塊為核心，將災(zāi)情情況檢測(cè)系統(tǒng)傳來的信息處理匯總并由GSM模塊向相關(guān)部門發(fā)送警報(bào)信息,并由單片機(jī)向智能反應(yīng)模塊發(fā)送具體反應(yīng)類型。系統(tǒng)能夠針對(duì)著火區(qū)域周圍使用SG90s 9g舵機(jī)來噴灑和投射超細(xì)干粉和泡沫材料來延緩火勢(shì)蔓延。

圖2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)