森林火災(zāi)的搶險(xiǎn)工作一直是一項(xiàng)非常艱難的任務(wù)，因?yàn)槠涞匦坞y以讓一般的消防設(shè)施展開工作，也因火情容易受周圍環(huán)境尤其是天氣的影響，不容易掌控。所以，不但要對撲救工作提到相應(yīng)的設(shè)施，更應(yīng)該在事先做好預(yù)防工作，做到早發(fā)現(xiàn)，撲滅。而在廣茂的森林中，如何做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)呢?
森林大火
傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警器，用于學(xué)校、商場、工廠、家庭等地的主要以點(diǎn)為原始能源。而福州大學(xué)物理與信息工程學(xué)院的王志達(dá)與余永城等人認(rèn)為，森林防火的難度在于依靠電力防火難以實(shí)現(xiàn)，他提出用太陽能作為防火報(bào)警器的原始能源。
森林地區(qū)地形險(xiǎn)惡，條件惡劣，造成架設(shè)電力線困難以及成本高等諸多問題加大了深林防火的難度。然而太陽能作為一種清潔、高效和永不衰竭的新能源，完全可以為深林防火所用。
王志達(dá)與余永城等人在漢斯《光電子》2012年6月的期刊上發(fā)表了一篇文章，介紹了一種太陽能森林防火報(bào)警器的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)以單片機(jī)STC12C4052AD為主控芯片，并設(shè)計(jì)DC/DC變換電路。利用煙霧傳感器和溫度傳感器進(jìn)行火災(zāi)探測，實(shí)現(xiàn)高分貝報(bào)警功能。該項(xiàng)目可應(yīng)用于森林地形惡劣，或者電力線難以施工區(qū)域的防火報(bào)警，系統(tǒng)成本低廉，具有實(shí)用價(jià)值和市場商業(yè)價(jià)值。而用攝像頭監(jiān)測到森林中的明火或濃煙時(shí),火勢已經(jīng)很大,仍然會造成嚴(yán)重?fù)p失。此外,攝像頭受天氣影響大,且如果林中沒有信號,就無法實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。
太陽能防火報(bào)警器實(shí)驗(yàn)圖
用太陽能電池板能實(shí)現(xiàn)對蓄電池的充電管理、對森林中火災(zāi)信號檢測以及報(bào)警功能。該報(bào)警可應(yīng)用于鄉(xiāng)村附近或者有人煙的森林中，這樣發(fā)生火災(zāi)時(shí)，報(bào)警器能夠起到及時(shí)報(bào)警的作用。由于警報(bào)聲在大型森林中傳輸距離較短。警報(bào)作用不明顯。一旦系統(tǒng)產(chǎn)生誤報(bào)，將會造成人力物力的極大浪費(fèi)。因此，王志達(dá)他們提出了以下兩點(diǎn)改進(jìn)方法及建議：
1)為了減小系統(tǒng)應(yīng)用的局限性，系統(tǒng)可以加上無線傳輸模塊(此系統(tǒng)將作為終端)，將火災(zāi)信號通過無線傳到控制室，由控制室的系統(tǒng)(中心系統(tǒng))進(jìn)行報(bào)警。無線傳輸模塊有兩種方案：一是采用GSM將信號發(fā)送出去;二是在森林中構(gòu)建一個(gè)Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)。
2)為了提高系統(tǒng)的可靠性，可采取如下兩個(gè)措施：一是采用多傳感器的配合檢測，可以考慮加入模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法以獲取可靠信息，提高系統(tǒng)的可靠性;二是在檢測到火災(zāi)時(shí)，將現(xiàn)場圖像數(shù)據(jù)傳輸出去，進(jìn)行人工確認(rèn)是否發(fā)生火災(zāi)，提高系統(tǒng)可靠性。
四月初，重慶市研發(fā)“基于物聯(lián)網(wǎng)的安全預(yù)警技術(shù)研究及應(yīng)用”的項(xiàng)目，就與此設(shè)計(jì)很相似。此項(xiàng)目包含了無線早期紅外火災(zāi)探測器、森林防盜聲源探測器、安全預(yù)警無線傳感網(wǎng)絡(luò)終端等一系列物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)產(chǎn)品。主要利用紅外線進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測,采用自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù),因此不會受到天氣、信號的干擾。
“安裝在樹上的探測器就像是‘千里眼’,每個(gè)的可監(jiān)控范圍在15畝以內(nèi)。”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人告訴記者,一般來說,在它5米以內(nèi)點(diǎn)燃打火機(jī),或者在10米以內(nèi)有紙巾被點(diǎn)燃,出現(xiàn)了火苗持續(xù)10秒以上,它都能“看”到并立即報(bào)警,將信息傳送回遠(yuǎn)程監(jiān)控中心,同時(shí)還會以短信方式通知護(hù)林員,盡可能地把火災(zāi)事故扼殺在搖籃里。
除了“千里眼”,還有“順風(fēng)耳”。據(jù)介紹,項(xiàng)目研發(fā)的森林防盜聲源探測器,采用有效的鏈鋸伐木聲源探測識別方法,和火災(zāi)探測器類似,如果有人盜伐樹木,它也會立馬“聽”到并報(bào)警。這不僅實(shí)現(xiàn)了保障了林業(yè)安全,也有效地減輕了護(hù)林員的負(fù)擔(dān)。在能源供應(yīng)方面，主要統(tǒng)統(tǒng)高能鋰電池，可連續(xù)工作3-5年，另外也能接收太陽能供電，從而延長了供電時(shí)間。
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