传统的农业火灾监测装置存在诸如效率低，执行速度和触发远程警报的不可能性等问题。文设计了基于4G网络和多个传感器的农业火灾报警系统：STM32处理器，温湿度传感器和4G通信模块安装在无人机上。度传感器湿度测量数据并将其发送到处理器进行分析。据超过设定的阈值，处理器指示摄像机捕获图像，通过4G网络将图像和测量数据发送到服务器，PC客户端获取服务器数据和警报。系统具有高效率和高执行速度的特点。验结果表明，该系统稳定性高，在信息农业领域的应用前景十分广阔。灾报警，数据测量，复合多传感器，4G网络中图分类号：TP274文献标识码：A文章编号：二〇九五年至1302年（2018）09-00-03介绍中国是一个农业大国，最灾难性的农业领域的世界。中一个严肃的国家。业灾害导致农作物产量大幅下降，造成巨大损失，并严重影响国家财政[1]。此，对火灾等农业灾害的监测极为重要，但传统的监测方法主要是定点监测或随机抽样控制，目前的操作存在时间损失等缺点。力而低效[2]，只有一种物理物理。检测到化学信号，这可能导致报警系统中的误报或漏报[3]。感技术和各种传感器在火灾监测中的应用可以解决上述问题。
了减少农业火灾造成的严重破坏，有必要开发一种火灾报警系统。效，实时和远程。系统旨在克服传统火灾监控设备的诸多缺点，即基于4G网络的多传感器火灾报警系统，具有监控和报警功能。程，以及从第一次触发火警的邀请。样负责人就可以适时采取消防措施。
系统的结构如图1所示。系统包括PC客户端，STM32处理器，温度和湿度传感器以及安装在无人机上的4G通信模块。人机及其模块构成下位机，收集温度和湿度，烟雾浓度，图像等数据，并将它们发送到主机，PC客户端是用于显示数据和警报的主计算机。与农业用地各种实时数据的温度和湿度传感器的测量，并将它们发送到测量数据超过定义的阈值，OV5640相机控制处理器来收集图像数据和用于analyse.Si处理器通过4G通信模块将它们下载到服务器。端显示服务器数据并触发火警。件系统设计中的下位机STM32处理器选择了STM32F429的Cortex-M4处理器核心，最大频率为168兆赫与闪速存储器2 MB SRAM 192 KB，16个的DMA通道，数码相机接口DCMI ，3一个12位模数转换器（ADC），每个ADC最多可以共享16个外部通道。具有更高的DSP处理能力，更快的通信接口，更高的采样率和带FIFO的DMA控制器[4]，因此它可以在数据处理中显示更好的性能，沟通等传感器模块的温度和湿度传感器的下部位置使用通过CMOSens™技术由Sensirion公司生产的数字温湿度传感器SHT11，其具有反应性的特性，高的抗干扰能力和能耗低[5]。聚合物制成的电容式湿度传感元件和由能隙材料组成的温度测量元件在同一芯片上，14位模数转换器和串行接口电路是无缝连接。源电压范围为2.4至5.5 V，湿度范围为0至100％RH，精度为±3％RH，温度测量范围为在-40和123.8°C之间。度为±0.4°C。焰传感器火灾的一个显着特征是产生火焰并在特定波长范围内发射光。焰传感器用于检测该特性。感器对火焰光谱非常敏感，能够检测波长在760和100 nm之间的光。测角度约为60°，最轻火焰的测试距离为0.8米。焰越大，检测距离越远。作电压为3.3~5V，其接口有VCC电源，GND接地，TTL DO开关信号输出，AO模拟信号输出，原理如图3所示。雾传感器使用QM-2烟雾传感器测量易燃气体和烟雾的浓度。传感器还可用于测量易燃气体和烟雾的浓度，例如液化气体。测浓度在300至10，000ppm之间变化。作电压为5 V，电流为150 mA，有四个接口，VCC电源，GND接地，TTL DO信号输出，AO模拟信号输出。
传感器对液化气体，天然气和烟雾测量具有高灵敏度，具有长寿命和低成本特性[6]。理如图4所示。像传感器相机使用COMS OV5640图像传感器，其最大支持输出图像为5百万像素（分辨率为2592×1944），这是这样就可以在发生火灾时收集有关图像的清晰信息。过SCCB总线检查图像质量，数据格式和传输模式，包括伽玛曲线和白平衡等设置。可以输出不同分辨率的8位或10位图像数据，如全帧和下采样。
QSXGA（输出格式，分辨率为2592×1944），最高可达15帧/秒[7-8]。4G通信模块的温度，湿度，烟雾浓度，火焰光，高清视频图像等数据经传感器采集后，通过通信模块下载到服务器并由处理器进行分析，这需要高速传输和稍微延迟。系统选用4G通信模块到达EC20，电源电压为3.3~V。
持标准Mini PCIe封装的LTE，UMTS和GSM / GPRS网络，速率为上行链路高达50 Mbps，最大下行速率为100 Mbps。可以通过多输入多输出（MIMO）功能降低误码率来提高通信质量。且由于GNSS接收器，您可以在所有环境中快速准确地定位[9]。富的集成网络协议，多种标准接口，多种操作系统和软件功能，具有广泛的应用，高通信质量，小尺寸，低重量等。以满足该系统的通信要求。
与处理器的通信方面，4G通信模块和处理器通过串行端口连接以实现串行通信。时，它支持标准AT指令集和扩展AT指令集，并且可以通过AT命令控制。与服务器的通信方面，由于4G通信模块本身集成了TCP / IP协议，因此TCP / IP协议用于与服务器通信以实现数据的传输。统软件设计较低的计算机设计SHT11温度和湿度传感器具有以下引脚：VDD电源和GND接地;必须在它们之间添加一个100 nF的电容，用于去耦滤波。DATA双向DATA系列，用于读取传感器数据。SCK系列时钟用于同步处理器和SHT11之间的通信。
感器通信过程如图5所示。感器激活，传感器在11 ms后进入睡眠模式。送命令，启动传输时序并完成数据传输的初始化（参见图6）。量温度和湿度，向传感器发送测量命令，并在测量完成时等待测量数据2 B和CRC奇偶校验1 B.睡眠完成后，测量和通信完成，恒温阀芯传感器自动进入睡眠模式。焰传感器该传感器将接收到的光信号转换为光敏元件输出的电压信号，并具有两种输出形式：TTL开关信号和模拟信号。STM32处理器具有内置ADC，可将传感器采集的模拟量转换为数字量，然后执行数据处理，例如与阈值进行比较。雾传感器该传感器使用二氧化碳，一种气敏材料，在易燃气体和烟雾环境中将电导率转换为电压信号输出，电导率与可燃气体浓度之间存在正相关关系。TTL切换信号的输出和模拟信号的输出，该模拟电压信号的输出是积极与concentration.Cette模拟量相关被发送到处理器并转换成数字量的由ADC，那么处理执行以下数据。成在STM32图像传感器处理器中的同步并行DCMI数码相机接口可以从CMOS相机接收8位，10位，12位和14位图像数据。像数据可以直接通过DMA传输，数据被读入SCCB的缓冲区，大大提高了图像数据的采集和处理速度[10]。
DCMI接口使OV5640收集图像数据，如图7所示.PC客户端的卓越计算机设计是农田火灾报警系统的主体。户信息的交互，其主要功能是火灾报警的显示和较低的计算机测量数据。PC客户端连接到因特网，并获得由下基于处理器的多传感器和测量复合材料中的温度和湿度，烟的浓度，火焰光实时火灾分析结果，来自服务器的视频图像和其他数据。看以便用户可以实时查看农田的火灾情况。PC客户端的开发使用基于Eclipse Java的可扩展平台进行，其功能描述如下：火警显示，下层处理器分析测量数据以确定是否发生了火灾。成后，将它们下载到服务器，客户获得后会收到警报。示：显示测量数据，温度显示，湿度，烟雾浓度等数据，让用户了解火灾的位置;视频图像显示，火灾位置的视频图像的显示允许用户可视地观察火灾的状况;高度显示，来自服务器的客户端获取的飞机高度信息为用户提供有关飞机高度的信息。务器和数据库集成到服务器和数据库构建项目中，该项目由Linux ARM9开发板提供支持，该开发板通过Linux系统编程执行网络通信功能。4G通信模块和服务器之间的数据传输使用花生壳软件来确保内部网渗透。务器与具有现有IP地址（端口映射）的端口关联。务器和PC客户端之间的数据传输首先存储从下位计算机接收的数据，恒温阀芯客户端访问服务器以获得服务器从下位计算机接收的数据。统测试结果系统测试在开放空间进行，人工照明小区域以模拟农业中的火灾场景和低空飞行的无人机进行火灾监测。于较低位置的机器如图8所示。防火表之前，下部机器，服务器和上部计算机正常运行。者之间的通信状况良好。次，无人机飞离地面约2米的高度进行火灾监测，每个传感器将测量数据发送给处理器。果该过程超过定义的阈值，则确定发生了火灾。机控制处理器以收集火灾现场的图像信息，并将其从所述服务器发送到经由客户端4G.Le通信模块的服务器中获取数据然后触发火灾报警和显示数据。无人机飞行靠近火焰顶部时，客户端显示警报提示，每个测量值超过阈值提示和火灾场景的图像信息等，并且客户端显示如图1所示。
试结果表明该系统具有较高的稳定性和可靠性。感器测量的数据精度高，摄像机拍摄的视频图像清晰，失真低，系统准确可靠地确定火灾的发生。此，农业火灾报警系统在运行可靠性，通信稳定性和火灾判断准确性方面满足设计要求。论本文档基于4G网络火灾报警系统和多个传感器，上位机是PC客户端，下位机由无人机及其STM32处理器，温度和温度传感器组成。度及其4G通信模块。田数据通过温度和湿度等传感器测量，然后发送到处理器进行处理，以确定是否发生火灾。发生火灾时，服务器通过4G网络接收各种数据，然后PC客户端获取该数据。于数据显示和报警，实现了农田火灾的实时监控。灾。试结果表明，与传统的火灾监测设备相比，该系统可以进行实时火灾监测，高性能，大范围，并在发生火灾时触发预警。息农业领域具有广泛的应用前景。
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