《基于单片机的森林火灾报警系统》文献综述
- 引言
森林火灾是世界性的林业重大灾害之一, 全球每年森林火灾的发生次数约在22万次以上, 每年烧毁森林面积超过640万hm2 , 约占世界森林覆盖率的0.23%以上。我国是一个少林国家, 森林覆盖率为18.21%, 而我国的森林火灾也比较严重, 据统计自1950 ～ 2005年, 我国森林火灾发生的次数累计可达750039次之多, 累计发生火灾面积达3980.93万hm2 , 平均每年发生的森林火灾次数13393次, 平均每年发生的火灾面积71.08万hm2 , 占森林总面积的5%[1，2] 。森林大火能烧毁森林及林下植物资源,危害野生动物、影响微生物的生长和森林土壤、引起水土流失、污染河流和空气, 乃至危害人们的生命财产安全[3]。
- 研究的目的与意义
中国是森林火灾多发的国家, 森林火灾每年都对资源和环境造成严重的损失。为了防治森林火灾, 除了研究如何扑救外, 预测火灾的发生、发展也是一个重要课题。由于森林火灾的发生和发展要受到气象条件、植被条件、地形条件和人类活动等的影响, 通过对这些影响因素的分析就可以得到火灾信息, 从而预测火灾的发生、发展情况, 指导森林火灾的防治[4]。全球范围内每年有22万起森林火灾发生,我国更是森林火灾多发的国家,这主要是由于我国地形的多样化和气候的多样化所造成的。虽然近十几年来,国家不断采取措施,但这些措施的成效不大。因此,怎样更有效地预防和监测森林火灾,已经成为不仅是我国,乃至世界上许多国家森林防火部门的重要研究内容，建立有效的森林防火监控系统对减少灾害的发生具有重大的现实意义。移动机器人应用于森林火灾巡检和防控将成为重要手段，森林火灾报警系统是这类机器人的关键部分，课题的研究对森林消防机器人系统研发具有一定的实际意义和研究价值[5]。
单片机作为森林火灾报警系统的核心，随着微处理技术的快速发展，低价位、低功耗、高性能的小型单片机比比皆是。采用单片机后，许多以前需要硬件完成的功能，现在可以通过软件程序控制实现，使探测器测量与控制较普通的硬件实现更加容易，电路结构更加简单，增加了电路的可靠性[6]。
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国内外研究现状
- 国外研究现状
从19世纪90年代至20世纪50年代感温探测器一直占主导地位，火灾自动报警系统处于初级发展阶段;20世纪50年代初，瑞士物理学家埃斯特迈尔成功研制出离子型感烟探测器;到20世纪70年代末，光电元器件技术取得突破，光电感烟探测器应运而生;20世纪80年代初，日本开始研究实验模拟量火灾探测器，最为典型的是1991年日本学者提出神经网络用于火源探测的问题;1994年瑞士推Algo Rex火灾探测系统，该系统采用了神经网络、模糊逻辑相结合，共同决策。
（1）基于嵌入式专家森林火灾报警系统
整个系统由信息采集模块、智能控制模块、GPRS模块和远程监控端4部分组成。信息采集模块包括摄影机、照度传感器和温度传感器完成对火情及环境信息的采集；专家控制模块包括ARM芯片和专家系统，完成对采集的信息进行数据处理，并利用人工智能技术进行分析；GPRS通讯模块用于控制远程无线通讯[7]，采用收发短信和Internet进行远程通信实现对现场的监控[8]。：系统主要完成监控和报警2个功能。①监控，以ARM微处理器为核心的控制器通过采集图像、光照度及环境温度等传感器的信息进行智能分析，判断是否有火灾信息，并且时时向固定手机用户和监控中心传送监控图像信息。② 报警，当专家系统模块发现火警后，立即通过GPRS和Internet网络将火警信息告知远程监控中心，并向固定的手机用户发送火警信息。
以嵌入式ARM技术和现代通信CPRS技术为基础，以专家系统和数据融合技术为核心，研究与设计的嵌人式专家森林火灾报警系统，省去了复杂的图像处理过程，实现了智能化，使其火灾误报率大大降低，报警响应速度显著提高，使森林火灾报警技术达到了一个新的水平[9]。
（2）基于Zigbee技术的森林火灾自动报警系统
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