一种用于森林防火的预警装置设计

摘 要：森林资源虽为可再生资源，但如果不注重对其的保护，森林资源也将会面临枯竭，且会严重威胁到生态安全。当森林中相对湿度较低，气温较高时，林木、地被物等水分蒸发较快，自身含水率降低，极易发生火灾，给森林资源带来毁灭性的破坏。目前，森林防火预警装置多为一体式结构，存在移动和安装不方便的缺点，同时不能很好地根据地形环境的变化进行调节，导致火灾预警效率不高。为此，笔者设计了一种森林防火预警装置，该装置通过对多根支撑柱进行二次连接，以及通过正反转电机带动摄像头旋转，实现了防火预警装置的稳固安装和多角度调节，适宜在森林防火预警中推广使用。

关键词：森林防火；预警装置；装置设计

中图分类号：S762.3 文献标志码：B 文章编号：1674-7909（2023）21-153-3

0 引言

森林火灾不仅会对森林资源造成毁灭性损害，而且会直接威胁人们的生命财产安全。因此，林业部门应加强森林防火意识，创新森林防火预警技术，多手段保障森林资源安全，确保林业可持续发展［1］。通常，森林中林木经过多年自然生长，加之缺乏必要的人工管护，林分密度较大，各类乔木、灌木、杂草混合生长，一旦发生火灾，就会迅速蔓延开来，给森林造成十分严重的损失，尤其是森林中部分十分宝贵的林木会毁于一旦，且后期难以恢复［2-4］。为此，林业部门必须提高防火意识，加大防火预警技术设备的应用推广力度，将森林火灾扼杀在摇篮之中。目前，森林防火预警装置多为一体式结构，存在移动和安装不方便的缺点，同时不能很好地根据地形环境的变化进行调节，导致火灾预警效率不高［5-7］。针对这一现状，迫切需要设计一种新型的森林防火预警装置，以满足实际需求。

1 设计目的

为解决传统一体式森林防火预警装置移动和安装不方便的问题，笔者设计了一种便于调节和方便安装的森林防火预警装置。该森林防火预警装置主要有2个创新之处。一是通过限位环与限位座，对多根支撑柱进行初步连接，同时通过压簧的回复力作用，带动收纳于卡接槽内周的限位柱移出，并与对应的卡接孔榫接，对多根支撑柱进行二次连接，从而根据需要的使用高度进行调节并固定，同时方便进行安装使用。二是通过正反转电机的工作，输出轴可由转轴带动传动齿轮转动，同时通过传动齿带的传动作用，使固定轴由连接板带动摄像头旋转，从而根据需要的使用角度进行调节。

2 森林防火预警装置结构组成

笔者设计的森林防火预警装置由安装板、支撑柱、挡雨板、正反转电机、摄像头等组成（见图1），装置整体为不锈钢材质，高度为55 cm，摄像头为WH13056-Y6-1型监控摄像头，正反转电机为3IK15A-C型微型正反转电机。其中，安装板的底部设有多根呈等距离分布的支撑柱，且相邻两根支撑柱之间均设有用于组装的限位组件，处于顶部的支撑柱的顶端与安装板的底部连接，且处于底部的支撑柱的底端有一体成型的底部带有凸块的配重座。安装板的上方设有挡雨板，且挡雨板底部远离摄像头的一侧有一体成型的多根连接杆，且连接杆下半部的外周与安装板上开设的连接槽卡接，通过连接杆方便对挡雨板与安装板进行拆装，根据需要通过挡雨板对摄像头进行挡雨处理。安装板的中心开设有驱动腔，且驱动腔的内周设有用于调节的传动组件，安装板底部的一侧安装有与传动组件连接的正反转电机，正反转电机与外部的驱动电源电性连接，且安装板顶部远离正反转电机的一侧设有与传动组件连接的连接板。连接板的顶部安装有摄像头，摄像头与外部的监控网络连接，通过摄像头的工作，对所处森林环境进行防火预警实时监测［8］。

为实现根据需要的使用高度进行灵活调节，限位环的内周与限位座的外周相适配，且限位环的顶部与处于上方的支撑柱的底端连接，限位座的底部与处于下方的支撑柱的顶端连接。限位环的侧面开设有4个呈环形阵列分布的卡接孔，且限位座靠近卡接孔的一侧均开设有卡接槽，卡接槽与对应的卡接孔的内周之间榫接有限位柱，限位柱与卡接槽的内周之间设有压簧。通过限位环与限位座连接，对多根支撑柱进行初步连接，同时通过压簧的回复力作用，带动收纳于卡接槽内周的限位柱移出，并与对应的卡接孔榫接，对多根支撑柱进行二次连接，从而实现根据需要的使用高度进行调节并固定。

为实现根据需要的使用角度进行调节，两个传动齿轮的外周之间传动连接有外周与驱动腔内周相适配的传动齿带，且两个传动齿轮的中心均有一体成型的转轴。转轴的两端均通过轴承座与驱动腔的内周转动连接，其中一根转轴的底端贯穿安装板并通过联轴器与正反转电机的输出轴连接，且正反转电机的底座与安装板的底部连接，另一根转轴的顶端贯穿安装板并通过联轴器与连接板底部中心一体成型的固定轴连接，连接板的顶部通过紧固件与摄像头的底座连接。通过正反转电机的工作，输出轴可由转轴带动传动齿轮转动，同时通过传动齿带的传动作用，使固定轴由连接板带动摄像头旋转，从而实现根据需要的使用角度进行调节。

3 操作方式与应用优势

工作人员使用该森林防火预警装置时，应注意先选取适宜数量的支撑柱。通过限位环与限位座连接，对多根支撑柱进行初步连接，同时通过压簧的回复力作用，带动收纳于卡接槽内周的限位柱移出，并与对应的卡接孔榫接，对多根支撑柱进行二次连接，从而根据需要的使用高度进行调节并固定。固定完成后，将支撑柱由凸块与地面稳定连接，连接完成后，打开摄像头，即可通过摄像头的工作，对所处森林环境进行防火预警实时监测。在使用该森林防火预警装置的过程中，打开正反转电机，通过正反转电机的工作，输出轴可由转轴带动传动齿轮转动，同时通过传动齿带的传动作用，使固定轴由连接板带动摄像头旋转，从而可根据需要的使用角度进行调节。

笔者设计的森林防火预警装置由安装板、支撑柱、挡雨板、正反转电机、摄像头等组成，该装置通过对多根支撑柱进行二次连接，从而实现了根据需要的使用高度进行调节并固定，且方便安装使用；通过正反转电机带动摄像头旋转，从而实现了根据需要的使用角度进行调节，且方便安装和调节。

该森林防火预警装置是森林火灾数字化预警监测的终端设备，具有固定牢固、便于调节、定位准确等特点，主要体现在3个方面。一是该森林防火预警装置能适应不同的地形，实现在地形复杂的森林火灾监测盲区进行稳固安装，是现有森林防火预警设备的重要补充［9-11］。二是该森林防火预警装置能根据工作需要来调节摄像头的拍摄角度，能有效扩大森林火灾预警的范围，相比于传统的一体式结构森林火灾预警装置，拍摄范围扩大50%以上，能更好地发现森林火灾预警盲区，提升预警效率［12-13］。三是该森林防火预警装置的监控摄像头可与外部的监控网络有效连接，通过摄像头的工作对所处森林环境进行防火预警实时监测，能利用数字化监控预警系统准确定位火灾地点，为及时开展火灾扑救提供条件，提升救火效率，减少火灾发生，保护森林资源安全［14］。

4 结束语

森林资源是实现生态环境可持续发展的基础。因此，林业部门需要加强科学管护，保障其健康可持续发展。森林火灾是由自然和人为两种原因造成的，危害巨大，不但会造成森林资源的损失，而且会危及人们的生命和财产安全［15-16］。例如，在灭火的过程中往往需要投入大量的人力、物力、财力，且极易造成人员伤亡［17］。加强森林防火管理工作是保障林业资源和林业经济发展的前提和基础，因此林业部门需要不断强化防火意识，加大森林防火预警装置的应用推广力度，保障森林资源健康发展［18］。为解决传统一体式森林防火预警装置移动和安装不方便的问题，笔者设计了一种便于调节和方便安装的森林防火预警装置，该装置具有固定牢固、便于调节、定位准确等特点，适宜在森林防火预警中推广使用。

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