专利名称：基于光纤光栅传感技术的森林火灾监测的无线传感系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤光栅传感技术和森林防火技术领域，特别是涉及一种基于光纤光栅传感技术的森林火灾监测的无线传感系统。
背景技术：
森林火灾具有发生面广、破坏性大、救助极为困难等特点，位居破坏森林的三大自然灾害(火灾、病害、虫害)之首。目前世界上常用的森林火灾监测手段主要有人工巡逻、视频监控、护林飞机和红外遥感火灾预警飞机巡逻、卫星巡回监测系统，以及基于各种传感网络的森林火灾自动预警系统。从目前使用情况来看，人工巡逻耗用人力太多，而且容易造成漏报；护林飞机的使用耗费财力太高，不是长久之计；卫星图象或者通过远程视频获取的图象主要反映出火光、烟雾等情况，难以反映温度、湿度以及大气压力等直接的环境、气象因素动态变化情况；同时还因为观察效果受地形地势的限制，覆盖面小，有死角和空白。建立森林火灾监测的自动预警系统对森林火灾实现空中与地面全方位立体监测是森林防火的发展方向，最终实现森林防火的智能化，信息化。无线传感网络则是这个自动预警系统的核心和关键。目前关于应用在森林火灾监测系统的无线传感网络的研究在国内外已有不少报道，组成无线传感网络的传感器大多是电学传感器。电学传感器价格低，工艺成熟，但是在高温、高压、强电磁干扰和化学腐蚀等恶劣条件下不能使用，尤其在火灾发生时地表火温度达到400°C，树冠火甚至达到900°C，火灾区域的传感网络都会被破坏掉。而光纤传感器以其重量轻、易复用、抗电磁干扰和抗化学腐蚀等独特的优势已经广泛应用在军事、土木建筑、电力、石油化工、生物医学、环境监测等诸多领域。基于光纤光栅传感技术的森林火灾监测的无线传感系统还未见报道。目前尚未有基于光纤光栅传感技术的森林火灾监测的无线传感系统。·

发明内容
本发明的目的旨在利用光纤光栅传感器作为传感基元，对森林的温度、湿度、风速风向、烟雾浓度等物理量进行测量，并对测量的信号进行分析处理，通过无线发射模块把数据传输到远程控制中心，构成基于光纤光栅传感技术的森林火灾监测的无线传感系统。本发明是一种基于光纤光栅传感技术的森林火灾监测的无线传感系统，利用光纤光栅传感器作为传感探头，采用无线方式传输数据信号。检索结果表明，目前尚没有与之一致的森林火灾监测的无线传感系统的专利报导。本发明公开了一种基于光纤光栅传感技术的森林火灾监测的无线传感系统，其技术方案如下
这种基于光纤光栅传感技术的森林火灾监测的无线传感系统，包括供电系统、光源、单模光纤、光纤光栅、光电检测装置，解调装置，数据处理模块、无线通讯模块。基于光纤光栅传感技术的森林火灾监测的无线传感系统其特点是采用太阳能供电系统对光源进行供电，用单模光纤分别将光源与光纤光栅、光纤光栅与光电检测装置相连，光电检测装置的输出端与解调装置相连接，解调装置的输出端与数据处理及无线通讯模块相连接。所述的供电系统为太阳能供电，对传感系统进行供电，无需架设天线，就地取电。所述的光源是可调谐光源或宽带光源，其波段应能覆盖光纤光栅的波段。所述的光纤光栅是能由温度、应变、湿度、烟雾浓度等物理参量引起光谱或者光强变化的光学器件，即为布拉格光纤光栅或者长周期光纤光栅或者倾斜光纤光栅等。
所述的光纤光栅可根据不同的测量要求进行相对应的封装，构成测量多种物理量的传感探头。也可以在一个系统中采用串联或者并联或串并混联的连接方式构成光纤光栅阵列。所述的无线通讯模块还可以通过无线网络与其他传感器构成传感网络，完成互通信息，互相协作，完成数据提取、分析、决策等功能。所述的解调装置可以是波长或者拍频或者光强信号的解调装置，根据不同的传感信号可以采取不同的解调手段。本发明的基于光纤光栅传感技术的森林火灾监测的无线传感系统，将光纤光栅传感技术应用到森林火灾监测领域，在保持光纤光栅传感器灵敏度高、抗干扰等特点的同时，结合无线通信技术，可制作出模块化、低成本的光纤光栅无线传感系统。为光纤光栅传感器的应用开辟一个新的领域，使之在保持原有的优良特性的基础上，能更加灵活方便的组成大规模传感网络系统。为森林里复杂、恶劣的环境下的安全、健康监测提供新的方法和手段。


图I是本发明的基于光纤光栅传感技术的森林火灾监测的无线传感系统结构图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。这种基于光纤光栅传感技术的森林火灾监测的无线传感系统，包括供电系统，光源，光纤光栅，光电检测装置，解调装置，数据处理模块，无线通讯模块，连接用单模光纤。其特点是用单模光纤分别将光源与光纤光栅、光纤光栅与光电检测装置相连。光电检测装置的输出端与解调装置相连接，解调装置的输出端与数据处理及无线通讯模块相连接。供电系统可以采用太阳能供电系统。光源可以是宽带光源或窄带可调谐光源。光纤光栅可以是布拉格光纤光栅或者长周期光纤光栅或者倾斜光纤光栅等能由温度、应变、湿度、烟雾浓度等物理参量引起光谱或者光强变化的光学器件。光纤光栅可根据不同的测量要求进行相对应的封装，构成测量多种物理量的传感探头。也可以在一个系统中采用串联或者并联或串并混联的连接方式构成光纤光栅阵列。光电检测装置采用InGaAs材料的PIN光电二极管。解调装置可以是波长或者拍频或者光强信号的解调装置，根据光纤光栅不同的传感信号可以采取不同的解调手段。将数据传送到数据处理及无线通讯模块。
无线通讯模块可以采用3G通讯方式，还可以通过无线网络与其他传感器构成传感网络，完成互通信息，互相协作，完成数据提取、分析、决策等功能。实施例
供电系统米用太阳能电池对光源进行供电。光源的工作波段为1525_1575nm。光纤光栅米用长周期光纤光栅，中心波长为1530nm,带宽为5nm,中心波长处反射率为95%。光电检测装置采用InGaAs材料的PIN光电二极管，其响应中心波长为1300nm，响应带宽为600nm。解调装置采用可调谐光纤滤波器或基于光强的线性解调器，可检测得出光纤光栅的波长。单模光纤采用1550nm波段的单模光纤。无线通讯模块采用3G无线信号发射器，把数据信息通过3G网络传送到远程监控中心。 在实际应用时，用单模光纤将光源与光纤光栅、光纤光栅和光电检测装置对应相连。
权利要求
1.一种基于光纤光栅传感技术的森林火灾监测的无线传感系统，它包括供电系统，光源，光纤光栅，光电检测装置，解调装置，数据处理模块，无线通讯模块，连接用单模光纤，其特征在于用单模光纤分别将光源与光纤光栅、光纤光栅与光电检测装置相连；光电检测装置的输出端与解调装置相连接，解调装置的输出端与数据处理及无线通讯模块相连接。
2.根据权利要求I所述的基于光纤光栅传感技术的森林火灾监测的无线传感系统，其特征在于供电系统为太阳能供电。
3.根据权利要求I所述的基于光纤光栅传感技术的森林火灾监测的无线传感系统，其特征在于光源为宽带光源或可调谐光源，其波段能覆盖光纤光栅的波段。
4.根据权利要求I所述的基于光纤光栅传感技术的森林火灾监测的无线传感系统，其特征在于传感器是布拉格光纤光栅、长周期光纤光栅、或其它类型的光纤光栅。
5.根据权利要求I所述的基于光纤光栅传感技术的森林火灾监测的无线传感系统，其特征在于光纤光栅可根据不同的测量要求进行封装，测量森林火灾监测中的各种物理量，如温度、湿度、烟务浓度等。
6.根据权利要求I所述的基于光纤光栅传感技术的森林火灾监测的无线传感系统，其特征在于光纤光栅可采取多个串联或并联或混联的连接方式构成光纤光栅传感阵列。
7.根据权利要求I所述的基于光纤光栅传感技术的森林火灾监测的无线传感系统，其特征在于光电检测装置采用InGaAs材料的PIN光电二极管。
8.根据权利要求I所述的基于光纤光栅传感技术的森林火灾监测的无线传感系统，其特征在于解调装置是波长或者拍频或者光强信号的解调装置，根据光纤光栅不同的传感信号可以采取不同的解调手段。
9.根据权利要求I所述的基于光纤光栅传感技术的森林火灾监测的无线传感系统，其特征在于无线通讯模块采用3G通讯方式，还可以通过无线网络与其他传感器构成传感网络，完成互通信息，互相协作，完成数据提取、分析、决策等功能。
全文摘要
本发明涉及光纤光栅传感技术和森林防火技术领域。本发明公开了一种基于光纤光栅传感技术的森林火灾监测的无线传感系统，其技术方案如下这种传感系统包括供电系统、光源、单模光纤、光纤光栅、光电检测装置，解调装置，数据处理模块、无线通讯模块。其特点是采用太阳能供电系统对光源进行供电，用单模光纤分别将光源与光纤光栅、光纤光栅与光电检测装置相连，光电检测装置的输出端与解调装置相连接，解调装置的输出端与数据处理及无线通讯模块相连接。本发明的有益效果是将光纤光栅传感技术应用到森林火灾监测领域，为光纤光栅传感器的应用开辟一个新的领域，也为森林里复杂、恶劣环境下的安全、健康监测提供新的方法和手段。
文档编号G01D5/26GK102928001SQ20121039362
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月17日 优先权日2012年10月17日
发明者罗建花, 张贵, 夏胜伟 申请人:中南林业科技大学