基于物联网的森林消防车微环境实时监测系统设计开发

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随着我国社会的全面发展,人们对于生态环境的关注程度也随之提高,而对森林资源的保护是其中的重要一环。本文针对森林火险预测预报及林火扑救辅助指挥,设计了一套森林消防车车载微环境实时监测系统。实现了消防车周边风速风向、空气温度、空气湿度、CO2浓度、CO浓度、烟雾浓度、大气压力等微环境参数及地理信息的实时监测。采用北斗卫星通信技术实现了车辆周边微环境信息的无死角实时联网。并将接收的数据进行挖掘,建立了火灾识别的简易模型。本系统能够提高森林巡检的效率,同时装有本系统的消防车对于偏远林区火灾以及小规模火灾也具有相当的使用价值。本文主要完成的工作如下:(1)在充分分析目前国内外森林防火监测手段、监测通信、火灾指挥通信以及森林消防车等领域现状的基础上,提出了一套基于卫星通信技术的森林消防车车载微环境实时监测系统的设计。(2)采用我国自主研发的北斗卫星定位系统来实现本系统的定位以及信息传输,利用两组风速风向测量传感器及车速传感器,建立了车辆空间三维姿态校正模型,设计了 一套在任何角度条件下都可以测量水平风速风向测量的系统。(3)对系统进行硬件设计以及相关的软件设计。硬件设计主要包括各模块的电路原理图设计以及制版等工作。软件部分包括基于C语言的STM32单片机主程序以及基于Fatfs的文本存储程序的编写以及上位机的管理软件设计。(4)通过火灾模拟试验、静态风速实验、通信可靠性试验以及系统整体性能试验等一系列实验对本系统进行性能测试。本系统能较准确地采集传输信息,稳定性也得到了验证。(5)利用火灾模拟试验得到的数据结果作为实验数据样本,并对数据进行预处理。运用BP神经网络以及SVM两种不同的算法对样本数据做了训练并检验,并分别得到火灾识别模型。通过对检验结果的比对,基于BP神经网络的模型火灾正确识别率更高,性能更加优越,达到了 98.67%。最后将模型打包成应用程序并制作GUI界面。
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