森林防火未来太阳能无线兼备

4月中旬，国家森林防火指挥部将川、滇发布高森林火险橙色警报改为红色。而就在4月20中午，云南玉溪市红塔区就发生森林火灾，大火持续两天，过火面积达54公顷，而起火原因还有待查明。此次火灾不但造成森林大面积烧毁，还动用了900余人力，和两架直升机(米-26和小松鼠各1架)才扑灭，可谓劳民伤财。

　　森林火灾的抢险工作一直是一项非常艰难的任务，因为其地形难以让一般的消防设施展开工作，也因火情容易受周围环境尤其是天气的影响，不容易掌控。所以，不但要对扑救工作提到相应的设施，更应该在事先做好预防工作，做到早发现，扑灭。而在广茂的森林中，如何做到及时发现呢?

　　森林大火

　　传统的火灾报警器，用于学校、商场、工厂、家庭等地的主要以点为原始能源。而福州大学物理与信息工程学院的王志达与余永城等人认为，森林防火的难度在于依靠电力防火难以实现，他提出用太阳能作为防火报警器的原始能源。

　　森林地区地形险恶，条件恶劣，造成架设电力线困难以及成本高等诸多问题加大了深林防火的难度。然而太阳能作为一种清洁、高效和永不衰竭的新能源，完全可以为深林防火所用。

　　王志达与余永城等人在汉斯《光电子》2012年6月的期刊上发表了一篇文章，介绍了一种太阳能森林防火报警器的设计。系统以单片机STC12C4052AD为主控芯片，并设计DC/DC变换电路。利用烟雾传感器和温度传感器进行火灾探测，实现高分贝报警功能。该项目可应用于森林地形恶劣，或者电力线难以施工区域的防火报警，系统成本低廉，具有实用价值和市场商业价值。而用摄像头监测到森林中的明火或浓烟时,火势已经很大,仍然会造成严重损失。此外,摄像头受天气影响大,且如果林中没有信号,就无法实现监控。

　　太阳能防火报警器实验图

　　用太阳能电池板能实现对蓄电池的充电管理、对森林中火灾信号检测以及报警功能。该报警可应用于乡村附近或者有人烟的森林中，这样发生火灾时，报警器能够起到及时报警的作用。由于警报声在大型森林中传输距离较短。警报作用不明显。一旦系统产生误报，将会造成人力物力的极大浪费。因此，王志达他们提出了以下两点改进方法及建议：

　　1)为了减小系统应用的局限性，系统可以加上无线传输模块(此系统将作为终端)，将火灾信号通过无线传到控制室，由控制室的系统(中心系统)进行报警。无线传输模块有两种方案：一是采用GSM将信号发送出去;二是在森林中构建一个Zigbee无线网络。

　　2)为了提高系统的可靠性，可采取如下两个措施：一是采用多传感器的配合检测，可以考虑加入模糊神经网络算法以获取可靠信息，提高系统的可靠性;二是在检测到火灾时，将现场图像数据传输出去，进行人工确认是否发生火灾，提高系统可靠性。

　　四月初，重庆市研发“基于物联网的安全预警技术研究及应用”的项目，就与此设计很相似。此项目包含了无线早期红外火灾探测器、森林防盗声源探测器、安全预警无线传感网络终端等一系列物联网核心技术产品。主要利用红外线进行实时监测,采用自组织网络技术,因此不会受到天气、信号的干扰。

　　“安装在树上的探测器就像是‘千里眼’,每个的可监控范围在15亩以内。”项目负责人告诉记者,一般来说,在它5米以内点燃打火机,或者在10米以内有纸巾被点燃,出现了火苗持续10秒以上,它都能“看”到并立即报警,将信息传送回远程监控中心,同时还会以短信方式通知护林员,尽可能地把火灾事故扼杀在摇篮里。

　　除了“千里眼”,还有“顺风耳”。据介绍,项目研发的森林防盗声源探测器,采用有效的链锯伐木声源探测识别方法,和火灾探测器类似,如果有人盗伐树木,它也会立马“听”到并报警。这不仅实现了保障了林业安全,也有效地减轻了护林员的负担。在能源供应方面，主要统统高能锂电池，可连续工作3-5年，另外也能接收太阳能供电，从而延长了供电时间。

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