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基于短波技术的无线森林火灾报警系统研究

作　者: 李霞
导　师: 郭勇
学　校: 成都理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 森林火灾 红外成像 DSP 短波 无线传输
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


森林火灾是破坏森林的一大罪魁，全球每年因森林火灾造成的经济、财产损失数以亿计。因此，最大限度地减少森林火灾造成的损失，是各国政府都很重视的一项工作。森林火灾突发性强、破坏性大，如果能在火灾的潜伏期将其发现，并将其消灭在萌芽中，那么它对森林的危害，对人民生命财产安全构成的危险将大大降低。本文即是针对这一需要，提出了一种基于短波技术的无线森林火灾报警系统，利用红外热像仪对监测林区进行火情监测，监测采集的信息经DSP处理后，将可能发生火灾的信息，利用短波进行无线传输，监控中心接收到报警信号后，对其进行判断是否真的有潜在火灾，根据实际情况采取措施。该系统集林区的火情信息（红外视频）的采集、处理、传输为一体，结合GIS地理信息系统，通过前端监测点，利用数字载重云台带动红外摄像仪来采集数据（监测林区的温度），利用数字云台采集经度、纬度等地理信息，经预处理后将信息发送给DSP，DSP对其进行调制后，经短波电台发送出去。当红外热像仪采集的温度超过某一最大值（可以对红外摄像仪进行温度门限设置），红外热像仪就会将其采集到的信息发送给后面的处理模块，处理模块将信息发送给后方的监控中心，监控人员即可根据实际情况作出处理。该系统包括两大部分：前端监测点和后方监控中心。前端监测点采用高精度、日夜两用的红外热像仪，透雾能力强，工作温度范围宽，不受雨雪天气的影响，可全天候工作；采用可编程逻辑器件FPGA对信号进行预处理，利用TMS320C6416DSP强大的处理能力对信号进行处理，利用短波电台通过天线对信号进行无线传输。每个监测点的监测范围是以监测点为中心，方圆3km（红外的监测范围可达3.5km）。监控中心设立在距森林3～5km的地方，通过天线和短波电台将前端监测点的信息接收下来，经过DA/AD将模拟信号转换为数字信号后,通过DSP解调、同步、解码、图像恢复等处理，然后，经RS232接口，将信息送入计算机，监控人员通过将信息与已存信息进行对比后，确定扑救措施，如果确有疑似火情，将通过现有设备将其扑灭，以将火灾消灭在萌芽状态，避免火灾的发生。本文首次提出利用短波无线传输来进行火灾报警，对及时掌握森林火情及实施扑救措施有重要意义,对森林防火有重要的实用意义。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章 引言  10-15
  1.1 研究意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-13
    1.2.1 国内森林火灾报警系统研究现状  11
    1.2.2 国外森林火灾预警系统发展现状  11-13
  1.3 主要研究内容及特色  13-14
  1.4 论文主要结构安排  14-15
第2章 系统总体方案设计  15-22
  2.1 森林火灾报警系统需求分析  15-16
  2.2 基于短波的无线森林火灾报警系统总体方案  16-18
    2.2.1 短波无线传输  17
    2.2.2 红外热像仪监测  17-18
    2.2.3 太阳能供电  18
  2.3 无线森林火灾报警系统监控中心  18
  2.4 前端火灾监测系统  18-19
  2.5 布控方式  19-20
  2.6 无线传输频率的选择  20-21
  2.7 系统设计指标  21
  2.8 本章小结  21-22
第3章 短波通信原理及系统设计的理论基础  22-33
  3.1 短波数据通信概述  22
  3.2 短波通信的发展现状  22-24
  3.3 短波通信信道及其传播特性  24-30
    3.3.1 短波通信的传播形式  24-27
    3.3.2 短波信道的传播特性  27-30
  3.4 短波天线  30-32
    3.4.1 天线的技术指标  30-31
    3.4.2 常用短波天线类型  31-32
  3.5 红外成像技术  32-33
第4章 前端监测系统设计  33-53
  4.1 无线森林火灾报警系统前端监测系统的总体框图  33
  4.2 调制方式的选择  33-36
  4.3 差错控制编码  36-41
    4.3.1 RS码基本原理  37-39
    4.3.2 RS码编码原理  39
    4.3.3 RS码的译码  39-40
    4.3.4 交织和解交织技术  40-41
  4.4 信号同步方式选择  41-42
  4.5 前端监测系统电路设计  42-49
    4.5.1 数据采集电路  42-44
    4.5.2 信号预处理模块  44-45
    4.5.3 DSP模块  45-48
    4.5.4 DA/ AD转换  48-49
    4.5.5 短波电台与 DA/ AD的连接  49
  4.6 天线的选择设计  49-50
  4.7 供电系统  50-51
  4.8 信号发送流程  51-53
第5章 监控中心设计  53-58
  5.1 监控中心总体结构设计  53-54
  5.2 DSP数据处理模块  54-56
  5.3 供电系统  56-58
结论  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-61
攻读学位期间取得学术成果  61

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 监视、报警、故障诊断系统
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