一种森林防火智能储水罐的制作方法

1.本实用新型涉及森林智能防火技术领域，具体为一种森林防火智能储水罐。


背景技术：

2.森林具有空气净化、固土保水、维持生态平衡、提供生产资源的作用。近年来，我国沙尘暴频发，荒漠化不断加剧，这与森林遭到破坏有着密切的联系。每年，全球会发生一定数量的森林火灾。森林火灾具有突发性、不确定性、短时间造成巨大毁坏的特点，如何有效预警森林火灾是人类一直面临的问题。
3.最初，人类采用建瞭望塔，用人工瞭望的方式预警森林火灾，这种方式，只能发现较大的林火；后来，对高森林火险等级的林区，采用空中巡航预警，空中巡航成本昂贵，加上巡航受气候、昼夜等因素影响较大，不能7
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24小时担当监测任务，由于空中巡航距地表的距离远，也同样很难发现隐火或者小火；目前，大部分森林林区基于无线/有线网络技术的远程无线监控系统，卫星遥感技术等已广泛应用于防火监控领域，但实际应用效果并不理想，不能解决火灾初期探测预警、防止蔓延、及早扑救的问题，且成本较高；
4.综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种森林防火智能储水罐，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.本技术实施例采用下述技术方案：
7.一种森林防火智能储水罐，包括主控芯片、供电电路、4g模块、gps模块以及信息采集模块；
8.所述主控芯片用于控制整个系统的任务调度；
9.所述供电电路包括主供电电路、单片机供电电路、4g模块供电电路以及gps供电电路；
10.所述主供电电路的输入端连接12v外部电源，所述主供电电路具有为信息采集模块提供12v工作电源的接口，同时所述主供电电路将接入的12v外部电源转换为5v电源；
11.所述单片机供电电路与所述主供电电路电性连接，所述单片机供电电路将主供电电路输出的5v电源转换为3.3v电源以为所述主控芯片提供工作电源；
12.所述4g模块供电电路与所述主供电电路电性连接，所述4g模块供电电路将主供电电路输出的5v电源转换为3.8v电源以为所述4g模块提供工作电源；
13.所述gps供电电路与所述主供电电路电性连接，所述gps供电电路将主供电电路输出的5v电源转换为3.3v电源以为所述gps模块提供工作电源；
14.所述4g模块与所述4g模块供电电路电性连接，所述gps模块与所述gps供电电路电性连接；
15.所述信息采集模块包括多个与所述主控芯片电性连接的模拟开关电路以及与模
拟开关电路连接的多个传感器电路，所述传感器电路与所述主供电电路的12v工作电源接口电性连接。
16.有益效果：
17.本实用新型通过烟感传感器和温度湿度传感器实时监测森林中是否存在火灾隐患，并将监测结果实时反馈至主控芯片，主控芯片通过4g模块将接收到的信号处理转换后上报后台服务器，后台工作人员可根据警报信息调用摄像头观察现场情况，做出应对措施，同时主控芯片可根据gps定位模块上传的位置信息来确定火灾地点，更加方便实施火灾救援，实现了火灾初期探测预警、防止蔓延、及早扑救的问题。
18.优选的，所述主控芯片的型号为hc32f460jcta，来完成控制系统的整体任务调度以及对各个单元的外设设备进行操控。
19.优选的，所述主供电电路包括12v外部电源接口以及稳压芯片，所述12v外部电源接口连接dc12v开关电源，所述12v外部电源接口与稳压芯片电性连接，所述稳压芯片的型号为lm2596-5.0，以将12v电压转换为5v电压；
20.所述4g模块供电电路包括第一降压芯片，所述第一降压芯片型号为mt2492，以将5v电压转换为3.8v电压；
21.所述gps供电电路和单片机供电电路均包括有第二降压芯片，所述第二降压芯片型号为ldo降压芯片bl9193-33baprn，以将5v电压转换为3.3v电压。
22.优选的，所述信息采集模块包括有风速风向传感器电路、水位传感器电路、烟感传感器电路、温度湿度传感器电路和集雨传感器电路，所述信息采集模块中的传感器电路均通过485总线与主控芯片之间双向通信连接，通过设置的多种传感器，能够对外部的环境进行全面的监测，使后台的工作人员能够清楚地知道各种环境信息，方便后台人员准确、快速的做出判断。
23.优选的，所述主控芯片通过信号线连接有用于向主控芯片提供储水罐倾倒状态的倾倒传感器，所述主控芯片还连接有若干个用于显示各个模块运行状态的程序运行指示灯。
24.优选的，所述4g模块采用air724ug型号芯片且与主控芯片之间通信连接，所述air724ug芯片还连接有用于显示联网状态的联网指示灯。
25.优选的，所述gps模块采用atgm336h5n-31模块且与主控芯片之间双向通信连接，所述atgm336h5n-31模块还连接有用于显示定位模块运行状态的定位指示灯。
26.优选的，所述主控芯片上设置有两个与485总线相连接的串口，所述主控芯片采用模拟开关来实现串口的切换。
附图说明
27.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
28.图1为本实用新型的整体硬件框图；
29.图2为本实用新型的主供电电路原理图；
30.图3为本实用新型的单片机模块供电电路原理图；
31.图4为本实用新型的4g模块供电电路原理图；
32.图5为本实用新型的gps模块供电电路原理图；
33.图6为本实用新型的风速风向传感器的供电电路原理图；
34.图7为本实用新型的水位传感器的供电电路原理图；
35.图8为本实用新型的烟感传感器的供电电路原理图；
36.图9为本实用新型的温度传感器的供电电路原理图；
37.图10为本实用新型的集雨传感器的供电电路原理图；
38.图11为本实用新型的倾倒传感器的供电电路原理图。
具体实施方式
39.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实施例及相应的附图对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
40.以下结合附图，详细说明本技术各实施例提供的技术方案。
41.请参阅图1-11，一种森林防火智能储水罐；包括主控芯片、供电电路、4g模块、gps模块以及信息采集模块；
42.主控芯片用于控制整个系统的任务调度；
43.供电电路包括主供电电路、单片机供电电路、4g模块供电电路以及gps供电电路；
44.主供电电路的输入端连接12v外部电源，主供电电路具有为信息采集模块提供12v工作电源的接口，同时主供电电路将接入的12v外部电源转换为5v电源；
45.单片机供电电路与主供电电路电性连接，单片机供电电路将主供电电路输出的5v电源转换为3.3v电源以为主控芯片提供工作电源；
46.4g模块供电电路与主供电电路电性连接，4g模块供电电路将主供电电路输出的5v电源转换为3.8v电源以为4g模块提供工作电源；
47.gps供电电路与主供电电路电性连接，gps供电电路将主供电电路输出的5v电源转换为3.3v电源以为gps模块提供工作电源；
48.4g模块与4g模块供电电路电性连接，gps模块与gps供电电路电性连接；
49.信息采集模块包括多个与主控芯片电性连接的模拟开关电路以及与模拟开关电路连接的多个传感器电路，传感器电路与主供电电路的12v工作电源接口电性连接；
50.主控芯片的型号为hc32f460jcta；
51.主供电电路包括12v外部电源接口以及稳压芯片，12v外部电源接口连接dc12v开关电源，12v外部电源接口与稳压芯片电性连接，稳压芯片的型号为lm2596-5.0，以将12v电压转换为5v电压；
52.4g模块供电电路包括第一降压芯片，第一降压芯片型号为mt2492，以将5v电压转换为3.8v电压；
53.gps供电电路和单片机供电电路均包括有第二降压芯片，第二降压芯片型号为ldo降压芯片bl9193-33baprn，以将5v电压转换为3.3v电压；
54.信息采集模块包括有风速风向传感器电路、水位传感器电路、烟感传感器电路、温度湿度传感器电路和集雨传感器电路，风速风向传感器电路连接有风速风向传感器，水位
传感器电路连接有水位传感器，烟感传感器电路连接有烟感传感器，温度湿度传感器电路连接有温度湿度传感器，集雨传感器电路连接有集雨传感器，信息采集模块中的传感器电路均通过485总线与主控芯片之间双向通信连接，主控芯片通过信号线连接有用于向主控芯片提供储水罐倾倒状态的倾倒传感器，主控芯片还连接有若干个用于显示各个模块运行状态的程序运行指示灯；
55.4g模块采用air724u6型号芯片且与主控芯片之间通信连接，air724u6芯片还连接有用于显示联网状态的联网指示灯，4g模块air724u6与服务器进行通信，将传感器信息及设备信息传输到后台；
56.6ps模块采用atgm336h5n一31模块且与主控芯片之间双向通信连接，6ps定位模块用于获取设备的位置信息并通过4g模块上传服务器，atgm336h5n一31模块还连接有用于显示定位模块运行状态的定位指示灯；
57.主控芯片上设置有两个与485总线相连接的串口，主控芯片采用模拟开关来实现串口的切换，由于本系统在户外运行，为了确保设备运行稳定，传感器均采用485通信方式，并具有防水功能，主控芯片串口有限，因此主板采用模拟开关方案用来切换串口，将外部的485串口汇集在两个串口上，解决串口不足问题，节省成本；
58.通过风速风向、温度湿度传感器实时监测森林各处的环境变量，并将监测结果实时反馈至主控芯片，主控芯片通过4g模块将接收到的信号处理转换后上报后台服务器，通过结合各点的环境信息为后台工作人员快捷、准确地做出判断来提供数据支持；
59.通过烟感传感器和温度湿度传感器实时监测环境中是否存在火灾隐患，并将监测结果实时反馈至主控芯片，主控芯片通过4g模块将接收到的信号处理转换后上报后台服务器，后台工作人员可根据警报信息调用摄像头观察现场情况，做出应对措施，同时主控芯片可根据gps定位模块上传的位置信息来确定火灾地点，更加方便实施火灾救援；
60.通过温度湿度传感器可以实时监测环境的温湿度来判断当前环境是否下雨，如果正在下雨，通过控制储水罐上的集雨阀打开从而来收集雨水，并通过储水罐内设置的水位传感器来判断当前储水量，并上报后台服务器，能够使后台工作人员时刻了解储水罐内的水量信息，未下雨时关闭集雨阀，以此来减少水分蒸发流失。储水罐倾倒时上报状态并做出警报；
61.本实用新型通过gps定位模块上传位置信息，通过温度、湿度、烟雾、风速风向、倾倒等传感器实时监测环境变量，上传高温、烟雾、储水罐倾倒、大风等报警信息，为系统提供信息支持，温度及烟雾传感器可为判断火灾是否发生提供依据，火灾发生且收到报警后可通过后台调用关联摄像头实时观测现场情况，并通过后台系统查看风速风向、温湿度、烟雾浓度等环境信息，以及火灾发生点附近的储水系统自身的储水量及是否倾倒判断当前设备点能否为消防系统提供充足水源。
62.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。

技术特征：
1.一种森林防火智能储水罐，其特征在于，包括主控芯片、供电电路、4g模块、gps模块以及信息采集模块；所述主控芯片用于控制整个系统的任务调度；所述供电电路包括主供电电路、单片机供电电路、4g模块供电电路以及gps供电电路；所述主供电电路的输入端连接12v外部电源，所述主供电电路具有为信息采集模块提供12v工作电源的接口，同时所述主供电电路将接入的12v外部电源转换为5v电源；所述单片机供电电路与所述主供电电路电性连接，所述单片机供电电路将主供电电路输出的5v电源转换为3.3v电源以为所述主控芯片提供工作电源；所述4g模块供电电路与所述主供电电路电性连接，所述4g模块供电电路将主供电电路输出的5v电源转换为3.8v电源以为所述4g模块提供工作电源；所述gps供电电路与所述主供电电路电性连接，所述gps供电电路将主供电电路输出的5v电源转换为3.3v电源以为所述gps模块提供工作电源；所述4g模块与所述4g模块供电电路电性连接，所述gps模块与所述gps供电电路电性连接；所述信息采集模块包括多个与所述主控芯片电性连接的模拟开关电路以及与模拟开关电路连接的多个传感器电路，所述传感器电路与所述主供电电路的12v工作电源接口电性连接。2.根据权利要求1所述的森林防火智能储水罐，其特征在于，所述主控芯片的型号为hc32f460jcta。3.根据权利要求1所述的森林防火智能储水罐，其特征在于，所述主供电电路包括12v外部电源接口以及稳压芯片，所述12v外部电源接口连接dc12v开关电源，所述12v外部电源接口与稳压芯片电性连接，所述稳压芯片的型号为lm2596-5.0，以将12v电压转换为5v电压；所述4g模块供电电路包括第一降压芯片，所述第一降压芯片型号为mt2492，以将5v电压转换为3.8v电压；所述gps供电电路和单片机供电电路均包括有第二降压芯片，所述第二降压芯片型号为ldo降压芯片bl9193-33baprn，以将5v电压转换为3.3v电压。4.根据权利要求1所述的森林防火智能储水罐，其特征在于，所述信息采集模块包括有风速风向传感器电路、水位传感器电路、烟感传感器电路、温度湿度传感器电路和集雨传感器电路，所述信息采集模块中的传感器电路均通过485总线与主控芯片之间双向通信连接。5.根据权利要求1所述的森林防火智能储水罐，其特征在于，所述主控芯片通过信号线连接有用于向主控芯片提供储水罐倾倒状态的倾倒传感器，所述主控芯片还连接有若干个用于显示各个模块运行状态的程序运行指示灯。6.根据权利要求1所述的森林防火智能储水罐，其特征在于，所述4g模块采用air724ug型号芯片且与主控芯片之间通信连接，所述air724ug芯片还连接有用于显示联网状态的联网指示灯。7.根据权利要求1所述的森林防火智能储水罐，其特征在于，所述gps模块采用atgm336h5n-31模块且与主控芯片之间双向通信连接，所述atgm336h5n-31模块还连接有用于显示定位模块运行状态的定位指示灯。
8.根据权利要求1所述的森林防火智能储水罐，其特征在于，所述主控芯片上设置有两个与485总线相连接的串口，所述主控芯片采用模拟开关来实现串口的切换。

技术总结
本实用新型涉及森林智能防火技术领域，且公开了一种森林防火智能储水罐，包括主控芯片、供电电路、4G模块、GPS模块以及信息采集模块；所述主控芯片用于控制整个系统的任务调度；所述供电电路包括主供电电路、单片机供电电路、4G模块供电电路以及GPS供电电路。该森林防火智能储水罐，通过烟感传感器和温度湿度传感器实时监测森林中是否存在火灾隐患，并将监测结果实时反馈至主控芯片，主控芯片通过4G模块将接收到的信号处理转换后上报后台服务器，后台工作人员可根据警报信息调用摄像头观察现场情况，做出应对措施，同时主控芯片可根据GPS定位模块上传的位置信息来确定火灾地点，实现了火灾初期探测预警、防止蔓延、及早扑救的问题。的问题。的问题。


技术研发人员：李闯 陈冬冬 韩朝帅 陈宾宾 张家瑞 杨红杰 孙浩坷 祝晓
受保护的技术使用者：郑州博观电子科技有限公司
技术研发日：2023.03.06
技术公布日：2023/9/1