[發明專利]多層溫濕度傳感終端及其林區布設方法

無效

• 申請號: 200910050314.1
• 申請日: 2009-04-30
• 公開（公告）號: CN101556190A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發明（設計）人: 張雷;王建宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01K7/00
• 分類號: G01K7/00;G01D21/00;G01S1/02;G08C17/02
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 郭 英

技術領域：

本發明屬于森林地表面可燃物溫濕度測定及其無線傳輸的技術領域，具體是通過布設在林區的多層溫度和濕度傳感器，在數據采集后通過無線傳感網絡實時匯總，從而實現長期測定森林地表面的可燃物和火災誘發環境評估與預報應用。

背景技術：

林火的種類分為地表火、樹冠火和地下火。地表火是最常見的一種林火，火沿著森林地表面蔓延。根據其蔓延速度不同可分為急進地表火和穩進地表火，這取決于可燃物的溫濕度與氣象條件。可燃物所在環境的溫度和濕度是森林火災形成的基本要素，利用可燃物溫濕度和氣象條件進行森林地表面的長期監測與火災預報是一個主要方法。

可燃物的溫濕度是影響森林火災發生的一個直接因素，而可燃物溫濕度變化又是多種氣象要素綜合作用的結果。因此，測定可燃物的溫濕度應在森林地表面布設溫度、濕度傳感器，并且需要大面積的長期定點觀測。這樣才能測定枯枝落葉、倒木等死可燃物的溫濕度，也能測定草木、灌木、喬木以及空氣的溫濕度。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種能長期測定森林地表面可燃物(包括空氣)溫濕度的多層傳感組，在GNSS定位接收機(可以是如GPS的單一接收機，也可以是GPS/北斗等多模式接收機)和無線發射器的集成下實現大面積林區的監測與數據實時發送匯總，形成多層溫濕度傳感終端及其無線傳感網絡的監測系統。

本發明的系統設計方法是將多層溫濕度傳感組、GNSS定位接收機和無線發射器集成為一體的林區傳感監測終端，借助無線傳感網絡(如ZigBee技術、ISM頻段的無線數傳技術等)來實時采集與傳輸系統。其中：

(1)林區傳感監測終端

6、7，8、9，10、11是三組溫度(量程為-55℃～125℃)、濕度傳感器(量程為0％RH～95％RH)，根據森林地表面可燃物的厚度(一般為50厘米)進行自由調節，自下而上分別靠近地表面、可燃物中間層、可燃物頂部空氣層。12是固定插入地表的鋼鐵三交叉。3為太陽能板(已集成備用電池)，作為供電電源。4是空心柱子，里面布設電氣線路。5是集成處理器(如單片機、DSP等)、GNSS接收機(可以是如GPS的單一接收機，也可以是GPS/北斗等多模式接收機)、無線發射器為一體的主控單元，負責實時采集溫濕度數據、位置數據后發送。1是GNSS接收機的接收天線。2是無線發射器的發射天線。

(2)由無線中繼器實現信號傳輸

由于無線發射器信號發射的距離有限，在一定區域內需要信號中繼。因此，無線中繼器專門負責將一定面積范圍內的傳感監測終端信號采集并逐個傳遞，直至將所有的監測數據匯總到監控中心。

本發明的創新點在于：

(1)本發明設計的林區傳感監測終端充分考慮了森林地表面可燃物的堆積情況和誘發森林火災的環境特性，優化了溫濕度傳感器的單一組合，實現分層布設與監測。

(2)配合林區傳感監測終端的隨機布設，GNSS接收機將所在位置信息融入采集的溫濕度數據，易于數據分析的定點定位和基于GIS應用的監控中心建設。尤其是融入北斗接收機，由于北斗一代具備短消息功能，在特殊時候可以起用數據的北斗衛星鏈路。

本發明的技術效果：

(1)各個傳感監測終端可以長期采集所在位置的典型地表面溫濕度情況，按照一定的編號與時間間隔通過無線中繼器匯總，這樣布設的監測方式可以覆蓋整片森林。

(2)由于GNSS接收機的存在，每個傳感監測終端可以清晰地描繪在基于GIS的電子地圖上。對于發生異常信號或火情時可以就近分析溫濕度，不僅能實現定量監測分析，而且能長期記錄做災后的科研研究。

附圖說明：

圖1是林區傳感監測終端的設計示意圖；

圖中：1——GNSS接收機的接收天線；

2——無線發射天線；

3——太陽能板(已集成備用電池)；

4——空心柱子；

5——集成主控單元；

6——可燃物頂部空氣層的溫度傳感器；

7——可燃物頂部空氣層的濕度傳感器；

8——可燃物中間層的溫度傳感器；

9——可燃物中間層的濕度傳感器；

10——地表面的溫度傳感器；

11——地表面的濕度傳感器；

12——鋼鐵三交叉。

具體實施方式：