一種用于森林防火的預(yù)警裝置設(shè)計(jì)

姜玉平

甘肅省洮河生態(tài)建設(shè)管護(hù)中心，甘肅 臨潭 747500

0 引言

森林火災(zāi)不僅會(huì)對(duì)森林資源造成毀滅性損害，而且會(huì)直接威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，林業(yè)部門應(yīng)加強(qiáng)森林防火意識(shí)，創(chuàng)新森林防火預(yù)警技術(shù)，多手段保障森林資源安全，確保林業(yè)可持續(xù)發(fā)展［1］。通常，森林中林木經(jīng)過多年自然生長，加之缺乏必要的人工管護(hù)，林分密度較大，各類喬木、灌木、雜草混合生長，一旦發(fā)生火災(zāi)，就會(huì)迅速蔓延開來，給森林造成十分嚴(yán)重的損失，尤其是森林中部分十分寶貴的林木會(huì)毀于一旦，且后期難以恢復(fù)［2-4］。為此，林業(yè)部門必須提高防火意識(shí)，加大防火預(yù)警技術(shù)設(shè)備的應(yīng)用推廣力度，將森林火災(zāi)扼殺在搖籃之中。目前，森林防火預(yù)警裝置多為一體式結(jié)構(gòu)，存在移動(dòng)和安裝不方便的缺點(diǎn)，同時(shí)不能很好地根據(jù)地形環(huán)境的變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，導(dǎo)致火災(zāi)預(yù)警效率不高［5-7］。針對(duì)這一現(xiàn)狀，迫切需要設(shè)計(jì)一種新型的森林防火預(yù)警裝置，以滿足實(shí)際需求。

1 設(shè)計(jì)目的

為解決傳統(tǒng)一體式森林防火預(yù)警裝置移動(dòng)和安裝不方便的問題，筆者設(shè)計(jì)了一種便于調(diào)節(jié)和方便安裝的森林防火預(yù)警裝置。該森林防火預(yù)警裝置主要有2個(gè)創(chuàng)新之處。一是通過限位環(huán)與限位座，對(duì)多根支撐柱進(jìn)行初步連接，同時(shí)通過壓簧的回復(fù)力作用，帶動(dòng)收納于卡接槽內(nèi)周的限位柱移出，并與對(duì)應(yīng)的卡接孔榫接，對(duì)多根支撐柱進(jìn)行二次連接，從而根據(jù)需要的使用高度進(jìn)行調(diào)節(jié)并固定，同時(shí)方便進(jìn)行安裝使用。二是通過正反轉(zhuǎn)電機(jī)的工作，輸出軸可由轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)傳動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)通過傳動(dòng)齒帶的傳動(dòng)作用，使固定軸由連接板帶動(dòng)攝像頭旋轉(zhuǎn)，從而根據(jù)需要的使用角度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2 森林防火預(yù)警裝置結(jié)構(gòu)組成

筆者設(shè)計(jì)的森林防火預(yù)警裝置由安裝板、支撐柱、擋雨板、正反轉(zhuǎn)電機(jī)、攝像頭等組成（見圖1），裝置整體為不銹鋼材質(zhì)，高度為55 cm，攝像頭為WH13056-Y6-1 型監(jiān)控?cái)z像頭，正反轉(zhuǎn)電機(jī)為3IK15A-C 型微型正反轉(zhuǎn)電機(jī)。其中，安裝板的底部設(shè)有多根呈等距離分布的支撐柱，且相鄰兩根支撐柱之間均設(shè)有用于組裝的限位組件，處于頂部的支撐柱的頂端與安裝板的底部連接，且處于底部的支撐柱的底端有一體成型的底部帶有凸塊的配重座。安裝板的上方設(shè)有擋雨板，且擋雨板底部遠(yuǎn)離攝像頭的一側(cè)有一體成型的多根連接桿，且連接桿下半部的外周與安裝板上開設(shè)的連接槽卡接，通過連接桿方便對(duì)擋雨板與安裝板進(jìn)行拆裝，根據(jù)需要通過擋雨板對(duì)攝像頭進(jìn)行擋雨處理。安裝板的中心開設(shè)有驅(qū)動(dòng)腔，且驅(qū)動(dòng)腔的內(nèi)周設(shè)有用于調(diào)節(jié)的傳動(dòng)組件，安裝板底部的一側(cè)安裝有與傳動(dòng)組件連接的正反轉(zhuǎn)電機(jī)，正反轉(zhuǎn)電機(jī)與外部的驅(qū)動(dòng)電源電性連接，且安裝板頂部遠(yuǎn)離正反轉(zhuǎn)電機(jī)的一側(cè)設(shè)有與傳動(dòng)組件連接的連接板。連接板的頂部安裝有攝像頭，攝像頭與外部的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)連接，通過攝像頭的工作，對(duì)所處森林環(huán)境進(jìn)行防火預(yù)警實(shí)時(shí)監(jiān)測［8］。

圖1 用于森林防火的預(yù)警裝置結(jié)構(gòu)圖

為實(shí)現(xiàn)根據(jù)需要的使用高度進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)，限位環(huán)的內(nèi)周與限位座的外周相適配，且限位環(huán)的頂部與處于上方的支撐柱的底端連接，限位座的底部與處于下方的支撐柱的頂端連接。限位環(huán)的側(cè)面開設(shè)有4 個(gè)呈環(huán)形陣列分布的卡接孔，且限位座靠近卡接孔的一側(cè)均開設(shè)有卡接槽，卡接槽與對(duì)應(yīng)的卡接孔的內(nèi)周之間榫接有限位柱，限位柱與卡接槽的內(nèi)周之間設(shè)有壓簧。通過限位環(huán)與限位座連接，對(duì)多根支撐柱進(jìn)行初步連接，同時(shí)通過壓簧的回復(fù)力作用，帶動(dòng)收納于卡接槽內(nèi)周的限位柱移出，并與對(duì)應(yīng)的卡接孔榫接，對(duì)多根支撐柱進(jìn)行二次連接，從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)需要的使用高度進(jìn)行調(diào)節(jié)并固定。

為實(shí)現(xiàn)根據(jù)需要的使用角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，兩個(gè)傳動(dòng)齒輪的外周之間傳動(dòng)連接有外周與驅(qū)動(dòng)腔內(nèi)周相適配的傳動(dòng)齒帶，且兩個(gè)傳動(dòng)齒輪的中心均有一體成型的轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)軸的兩端均通過軸承座與驅(qū)動(dòng)腔的內(nèi)周轉(zhuǎn)動(dòng)連接，其中一根轉(zhuǎn)軸的底端貫穿安裝板并通過聯(lián)軸器與正反轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出軸連接，且正反轉(zhuǎn)電機(jī)的底座與安裝板的底部連接，另一根轉(zhuǎn)軸的頂端貫穿安裝板并通過聯(lián)軸器與連接板底部中心一體成型的固定軸連接，連接板的頂部通過緊固件與攝像頭的底座連接。通過正反轉(zhuǎn)電機(jī)的工作，輸出軸可由轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)傳動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)通過傳動(dòng)齒帶的傳動(dòng)作用，使固定軸由連接板帶動(dòng)攝像頭旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)需要的使用角度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3 操作方式與應(yīng)用優(yōu)勢

工作人員使用該森林防火預(yù)警裝置時(shí)，應(yīng)注意先選取適宜數(shù)量的支撐柱。通過限位環(huán)與限位座連接，對(duì)多根支撐柱進(jìn)行初步連接，同時(shí)通過壓簧的回復(fù)力作用，帶動(dòng)收納于卡接槽內(nèi)周的限位柱移出，并與對(duì)應(yīng)的卡接孔榫接，對(duì)多根支撐柱進(jìn)行二次連接，從而根據(jù)需要的使用高度進(jìn)行調(diào)節(jié)并固定。固定完成后，將支撐柱由凸塊與地面穩(wěn)定連接，連接完成后，打開攝像頭，即可通過攝像頭的工作，對(duì)所處森林環(huán)境進(jìn)行防火預(yù)警實(shí)時(shí)監(jiān)測。在使用該森林防火預(yù)警裝置的過程中，打開正反轉(zhuǎn)電機(jī)，通過正反轉(zhuǎn)電機(jī)的工作，輸出軸可由轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)傳動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)通過傳動(dòng)齒帶的傳動(dòng)作用，使固定軸由連接板帶動(dòng)攝像頭旋轉(zhuǎn)，從而可根據(jù)需要的使用角度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

筆者設(shè)計(jì)的森林防火預(yù)警裝置由安裝板、支撐柱、擋雨板、正反轉(zhuǎn)電機(jī)、攝像頭等組成，該裝置通過對(duì)多根支撐柱進(jìn)行二次連接，從而實(shí)現(xiàn)了根據(jù)需要的使用高度進(jìn)行調(diào)節(jié)并固定，且方便安裝使用；通過正反轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)攝像頭旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了根據(jù)需要的使用角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，且方便安裝和調(diào)節(jié)。

該森林防火預(yù)警裝置是森林火災(zāi)數(shù)字化預(yù)警監(jiān)測的終端設(shè)備，具有固定牢固、便于調(diào)節(jié)、定位準(zhǔn)確等特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在3 個(gè)方面。一是該森林防火預(yù)警裝置能適應(yīng)不同的地形，實(shí)現(xiàn)在地形復(fù)雜的森林火災(zāi)監(jiān)測盲區(qū)進(jìn)行穩(wěn)固安裝，是現(xiàn)有森林防火預(yù)警設(shè)備的重要補(bǔ)充［9-11］。二是該森林防火預(yù)警裝置能根據(jù)工作需要來調(diào)節(jié)攝像頭的拍攝角度，能有效擴(kuò)大森林火災(zāi)預(yù)警的范圍，相比于傳統(tǒng)的一體式結(jié)構(gòu)森林火災(zāi)預(yù)警裝置，拍攝范圍擴(kuò)大50%以上，能更好地發(fā)現(xiàn)森林火災(zāi)預(yù)警盲區(qū)，提升預(yù)警效率［12-13］。三是該森林防火預(yù)警裝置的監(jiān)控?cái)z像頭可與外部的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)有效連接，通過攝像頭的工作對(duì)所處森林環(huán)境進(jìn)行防火預(yù)警實(shí)時(shí)監(jiān)測，能利用數(shù)字化監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)準(zhǔn)確定位火災(zāi)地點(diǎn)，為及時(shí)開展火災(zāi)撲救提供條件，提升救火效率，減少火災(zāi)發(fā)生，保護(hù)森林資源安全［14］。

4 結(jié)束語

森林資源是實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。因此，林業(yè)部門需要加強(qiáng)科學(xué)管護(hù)，保障其健康可持續(xù)發(fā)展。森林火災(zāi)是由自然和人為兩種原因造成的，危害巨大，不但會(huì)造成森林資源的損失，而且會(huì)危及人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全［15-16］。例如，在滅火的過程中往往需要投入大量的人力、物力、財(cái)力，且極易造成人員傷亡［17］。加強(qiáng)森林防火管理工作是保障林業(yè)資源和林業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的前提和基礎(chǔ)，因此林業(yè)部門需要不斷強(qiáng)化防火意識(shí)，加大森林防火預(yù)警裝置的應(yīng)用推廣力度，保障森林資源健康發(fā)展［18］。為解決傳統(tǒng)一體式森林防火預(yù)警裝置移動(dòng)和安裝不方便的問題，筆者設(shè)計(jì)了一種便于調(diào)節(jié)和方便安裝的森林防火預(yù)警裝置，該裝置具有固定牢固、便于調(diào)節(jié)、定位準(zhǔn)確等特點(diǎn)，適宜在森林防火預(yù)警中推廣使用。