[发明专利]一种森林环境监测系统

说明书

本发明涉及一种森林环境监测系统，包括服务器以及安装在森林中的若干集中器和采集器，集中器分散布设在预设区域内，以其为中心分散布设有若干采集器；集中器和采集器根据预设汇集周期自动唤醒并在数据交互后进入休眠，其中，采集器会接收集中器发送的集中器时钟，并根据集中器时钟同步校准采集器时钟，同步完毕后进入休眠等待下次唤醒。本发明有益效果在于集中器和采集器通过每个预设汇集周期的数据交互，使采集器时钟以集中器时钟为准同步，通过这种时间同步方式，减少集中器和采集器的信号收发时间，使集中器和采集器尽量处于超低功耗的休眠状态，可大大延长了集中器和采集器的使用寿命。

技术领域

本发明涉及森林环境监测领域，具体涉及一种森林环境监测系统。

背景技术

森林火灾是一种突发性强、破坏性大、处置和救助较为困难的自然灾害。其危害非常严重，不仅毁坏林木，造成大量动植物死亡，还会改变森林气候，破坏大自然的生态平衡，造成经济上的巨大损失和生态环境的严重破坏。

随着科学技术的发展，高科技不断被应用到林火监测中，森林防火工作日益走向高科技、智能化、系统化、综合化，环境监测是一类典型的传感器网络的应用。与传统的环境监控手段相比，使用传感器网络进行环境监控有三个显着的优势：一是传感器节点的体积很小且整个网络只需要部署一次，因此部署传感器网络对监控环境的人为影响很小。这一点在对外来生物活动非常敏感的环境中尤其重要。二是传感器网络节点数量大，分布密度高，每个节点可以检测到局部环境的详细信息并汇集到基站，因此传感器网络具有数据采集量大，精度高的特点。三是传感器节点本身具有一定的计算能力和存储能力，可以根据物理环境的变化进行较为简单的判断，当出现异常情况时可主动发送警报信号。

目前传感器寿命主要受到电池容量以及单位时间工作能耗的制约，在电池的电量未取得突破性进展的前提下，如何减少能耗才是传感器延长工作寿命的主要问题。

发明内容

为避免背景技术的不足之处，本发明提供一种森林环境监测系统，该系统中传感器节点基于时间同步原理进行通信，可大大延长整体系统的工作寿命。

本发明提出的一种森林环境监测系统，包括服务器以及安装在森林中的若干集中器和采集器，集中器分散布设在预设区域内，每个集中器以其为中心分散布设有若干采集器；集中器包括第一微控制器模块以及与第一微控制器模块连接的第一无线射频收发模块、移动通讯模块、定位模块，第一微控制器模块根据预设汇集周期提前预设第一时间自动唤醒，并在唤醒持续时间达到两倍预设第一时间时进入休眠模式；第一微控制器模块在唤醒期间通过第一无线射频收发模块接收并保存采集器发送的包括环境信息、采集器唯一识别码在内的无线射频信号，并根据该采集器唯一识别将包括应答信息、集中器时钟在内的无线射频信号发送至对应的采集器；第一微控制器模块根据预设上传周期通过移动通讯模块将包括集中器唯一识别码、保存的环境信息以及定位模块计算的位置信息在内的数据上传至服务器；采集器包括第二微控制器模块以及与第二微控制器模块连接的环境信息采集模块、第二无线射频收发模块，第二微控制器模块根据预设汇集周期自动唤醒，唤醒后通过环境信息采集模块获取包括温度信息在内的环境信息，并通过第二无线射频收发模块发送包括环境信息、采集器唯一识别码在内的无线射频信号以及接收集中器发送的包括应答信息、集中器时钟在内的无线射频信号；第二微控制器模块根据集中器时钟同步校准采集器时钟，同步完毕后进入休眠模式；服务器根据接收到的环境信息和位置信息判断森林不同区域的当前环境状态。

进一步的，环境信息还包括湿度信息、烟雾浓度信息、气体浓度信息中的一种或几种。

进一步的，预设第一时间根据采集器和集中器基于预设汇集周期分别产生的两个最大时间误差值的绝对值相加确定。

进一步的，第二微控制器模块根据集中器时钟和采集器时钟以预设汇集周期为基准的时差值，在预设汇集周期的基础上提早或延后自动唤醒；第一微控制器模块根据各个采集器信号的接收时间动态调整预设第一时间和唤醒持续时间。