1.森林雷电防火预警系统创意方向介绍
在森林防火及雷电预警系统中，AS3935 雷电传感器、太阳能面板、MPPT 管理器和 ESP32C6 模块协同工作。太阳能面板在白云发电，存储到蓄电池中，MPPT 管理器确保高效的光伏能量发电和转换。ESP32C6 模块利用 zigbee 协议将采集到的数据传输至 zigbee 网关，实现节点数据上云。多个 zigbee 节点分布在不同方位，可交互组网，全方位实时监测雷电情况。一旦雷电传感器检测到雷电活动，系统立即发出预警。同时，火焰传感器也在时刻监测，若检测到火焰，信息会迅速通过 zigbee 网络远程传输。结合 GPS 模块的定位功能，能精准确定火灾位置，便于相关部门进行更加精准的灭火处理，为森林防火提供有力保障。

2. 方案框图

3. 器件介绍

节点端

1.1节点主控

Beetle ESP32-C6集成锂电池充电管理功能，可以安全的对锂电池进行充电，该开发板还支持电池电压监测，以便在电量不足时采取措施，确保设备持续运行。Beetle ESP32-C6还支持BLE、Zigbee通讯协议，与其他MCU组合，可作为Thread 边界路由器、Matter 网关和 Zigbee 网桥。节点端的设备涉及到低功耗和小尺寸，因此在选择这款主控要具备尺寸小和低功耗的特性。

特性

• 超小体积，尺寸仅25*20.5mm
• 搭载ESP32-C6芯片，支持Wi-Fi、BLE、Zigbee、Thread通讯协议
• 支持Wi-Fi 6协议，更低延迟，更低功耗
• 超低功耗，deep-sleep 14uA
• 集成锂电池充电功能
• 支持电池电压检测，了解设备电量信息

1.2闪电传感器

闪电传感器采用AS3935数字闪电传感芯片与Coilcraft的MA5532-AE专用天线，可在室内或室外，安全地检测方圆40km范围内发生闪电的距离，闪电相对强度与统计闪电发生次数。因此在如果检测有雷电的发生，则通过zigbee网络传输到网关端，通过不同地点的部署传感器，可提前预防森林防火和警情。

特性

• 方圆40km闪电距离测量
• 雷电相对强度检测
• 室内外均可使用
• 内嵌专用算法抗电气干扰，防误检测

1.3光伏MPPT电源模块

本次使用DFROBOT的太阳能电源管理模块 5V@1A，采用的是CN3065芯片，能够将太阳能面板最大程度的进行发电，和存储电能。本次使用本模块用于节点端的供电需求。

1.4火焰传感器

火焰传感器可以用来探测火源或其它波长在760纳米～1100纳米范围内的光源，探测角度可达60度2个M3安装孔方便传感器的固定。可通过多方位安装多个火焰传感器，这样检测范围更加广阔。火焰传感器可实时检测火源，若有火源发生，立即上报警情。

特性

• 外形尺寸:30x22mm
• 类型：模拟信号
• 电源要求: 3.3V到5V DC
• 探测距离:20cm（4.8V）~ 100cm（1V）
• 能够探测的光谱带：760nm到1100nm
• 反馈时间：15us
• 接口模式：模拟

1.5GPS定位

GPS模块基于一款六合一多模卫星导航定位芯片AT6558研发而成，支持中国的BDS（北斗卫星 导航系统），美国的GPS，俄罗斯的GLONASS，欧盟的GALILEO，日本的QZSS 以及卫星增强系统SBAS（WAAS，EGNOS，GAGAN，MSAS），并且实现联合定位、导航与授时。
改模块定位精度误差实测为3m左右，和各类智能手机定位基本一致；功耗低至0.1W，搭配一个小电源就能长时间持续稳定工作。可通过GPS数据获取发生火情的地点，快速定位实现精准的灭火措施，及时挽救森林失火的情况。

特性

• 工作电压：3.3-5V
• 具备 SMA 天线接口和 IPEX 天线接口
• 板载 E2PROM 可设置保存波特率等信息  
• 板载 XH414 充电电子，加速热启动搜星 
• 支持 A-GNSS
• 冷启动捕获灵敏度：-148dBm
• 跟踪灵敏度：-162dBm 
• 定位精度：2.5 米（CEP50，开阔地）
• 首次定位时间：32 秒（也有可能是几分钟，要看具体环境而定）
• 低功耗：连续运行<25mA
• 内置天线检测及天线短路保护功能
• 尺寸：13.1mm x 15.7mm 

网关端

1.1网关主控与节点主控一直，这里的主控起到zigbee网关的作用，将采集到的信息通过网关传输到云平台进行远程传输。网关可通过Wi-Fi或者网口连接互联网，从而实现数据的传输。

1.2OLED显示模块

0.96寸OLED显示模块采用SSD1306驱动芯片，有128x64个自发光的白色像素点，采用I2C/SPI两种通信方式，默认设置为I2C。具有功耗低、对比度高等优点，这里通过OLED模块显示与节点端连接的状态和采集的信息，当没有警情状态时，界面默认显示当前的日期或者时间。

1.3云平台可通过MQTT协议，将网关的数据进行解析，平台是一个数据汇总的地方，可通过云平台进行点对点，一对多的地区实时监控。这样具备统一平台，统一管理，高效快捷的检测。

总结

本次使用的方案均来自DFROBOT模块，本次通过AS3935传感器，火焰传感器实时检测雷群和火情检测，通过GPS模块实现地区定位。使用光伏面板+MPPT管理器实现设备的发电用电，主控板载锂电池可通过编程进入低功耗模式，节省电能，当发生雷电可快速将信息通过zigbee网络传输到云平台进行实时的检测。

本项目的构想不仅在于森林防火，还可以应用与高山地方，景区，海上等应用场景。因此非常有应用的价值。

4.心得体会

感谢德捷与电子森林举办FastBond第3季活动，通过这个项目，学会使用AS3935 雷电传感器等设备的协同运作，实现了实时监测与预警。zigbee 组网和 GPS 定位让灭火更精准高效。同时学习了ESP32 C6最新的芯片，因为支持ZIGBEE协议，所以非常想第一时间来学习。感谢DFROBOT的各种模块，非常的好用，对快速搭建功能和验证节省了不少时间。同时我希望个人的创意能够激发灵感，为环保，和自然生态保护的做出有力贡献。