森林火災(zāi)的搶險工作一直是一項非常艱難的任務(wù)，因為其地形難以讓一般的消防設(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，如何做到及時發(fā)現(xiàn)呢?
森林大火
傳統(tǒng)的火災(zāi)報警器，用于學(xué)校、商場、工廠、家庭等地的主要以點為原始能源。而福州大學(xué)物理與信息工程學(xué)院的王志達與余永城等人認為，森林防火的難度在于依靠電力防火難以實現(xiàn)，他提出用太陽能作為防火報警器的原始能源。
森林地區(qū)地形險惡，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警器的設(shè)計。系統(tǒng)以單片機STC12C4052AD為主控芯片，并設(shè)計DC/DC變換電路。利用煙霧傳感器和溫度傳感器進行火災(zāi)探測，實現(xiàn)高分貝報警功能。該項目可應(yīng)用于森林地形惡劣，或者電力線難以施工區(qū)域的防火報警，系統(tǒng)成本低廉，具有實用價值和市場商業(yè)價值。而用攝像頭監(jiān)測到森林中的明火或濃煙時,火勢已經(jīng)很大,仍然會造成嚴重損失。此外,攝像頭受天氣影響大,且如果林中沒有信號,就無法實現(xiàn)監(jiān)控。
太陽能防火報警器實驗圖
用太陽能電池板能實現(xiàn)對蓄電池的充電管理、對森林中火災(zāi)信號檢測以及報警功能。該報警可應(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，報警器能夠起到及時報警的作用。由于警報聲在大型森林中傳輸距離較短。警報作用不明顯。一旦系統(tǒng)產(chǎn)生誤報，將會造成人力物力的極大浪費。因此，王志達他們提出了以下兩點改進方法及建議：
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))進行報警。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，將現(xiàn)場圖像數(shù)據(jù)傳輸出去，進行人工確認是否發(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”的項目，就與此設(shè)計很相似。此項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。主要利用紅外線進行實時監(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’,每個的可監(jiān)控范圍在15畝以內(nèi)。”項目負責(zé)人告訴記者,一般來說,在它5米以內(nèi)點燃打火機,或者在10米以內(nèi)有紙巾被點燃,出現(xiàn)了火苗持續(xù)10秒以上,它都能“看”到并立即報警,將信息傳送回遠程監(jiān)控中心,同時還會以短信方式通知護林員,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”到并報警。這不僅實現(xiàn)了保障了林業(yè)安全,也有效地減輕了護林員的負擔(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，從而延長了供電時間。
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