一種用于森林防火的預警裝置設計

姜玉平

甘肅省洮河生態建設管護中心，甘肅 臨潭 747500

0 引言

森林火災不僅會對森林資源造成毀滅性損害，而且會直接威脅人們的生命財產安全。因此，林業部門應加強森林防火意識，創新森林防火預警技術，多手段保障森林資源安全，確保林業可持續發展［1］。通常，森林中林木經過多年自然生長，加之缺乏必要的人工管護，林分密度較大，各類喬木、灌木、雜草混合生長，一旦發生火災，就會迅速蔓延開來，給森林造成十分嚴重的損失，尤其是森林中部分十分寶貴的林木會毀于一旦，且后期難以恢復［2-4］。為此，林業部門必須提高防火意識，加大防火預警技術設備的應用推廣力度，將森林火災扼殺在搖籃之中。目前，森林防火預警裝置多為一體式結構，存在移動和安裝不方便的缺點，同時不能很好地根據地形環境的變化進行調節，導致火災預警效率不高［5-7］。針對這一現狀，迫切需要設計一種新型的森林防火預警裝置，以滿足實際需求。

1 設計目的

為解決傳統一體式森林防火預警裝置移動和安裝不方便的問題，筆者設計了一種便于調節和方便安裝的森林防火預警裝置。該森林防火預警裝置主要有2個創新之處。一是通過限位環與限位座，對多根支撐柱進行初步連接，同時通過壓簧的回復力作用，帶動收納于卡接槽內周的限位柱移出，并與對應的卡接孔榫接，對多根支撐柱進行二次連接，從而根據需要的使用高度進行調節并固定，同時方便進行安裝使用。二是通過正反轉電機的工作，輸出軸可由轉軸帶動傳動齒輪轉動，同時通過傳動齒帶的傳動作用，使固定軸由連接板帶動攝像頭旋轉，從而根據需要的使用角度進行調節。

2 森林防火預警裝置結構組成

筆者設計的森林防火預警裝置由安裝板、支撐柱、擋雨板、正反轉電機、攝像頭等組成（見圖1），裝置整體為不銹鋼材質，高度為55 cm，攝像頭為WH13056-Y6-1 型監控攝像頭，正反轉電機為3IK15A-C 型微型正反轉電機。其中，安裝板的底部設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。安裝板的上方設有擋雨板，且擋雨板底部遠離攝像頭的一側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的連接槽卡接，通過連接桿方便對擋雨板與安裝板進行拆裝，根據需要通過擋雨板對攝像頭進行擋雨處理。安裝板的中心開設有驅動腔，且驅動腔的內周設有用于調節的傳動組件，安裝板底部的一側安裝有與傳動組件連接的正反轉電機，正反轉電機與外部的驅動電源電性連接，且安裝板頂部遠離正反轉電機的一側設有與傳動組件連接的連接板。連接板的頂部安裝有攝像頭，攝像頭與外部的監控網絡連接，通過攝像頭的工作，對所處森林環境進行防火預警實時監測［8］。

圖1 用于森林防火的預警裝置結構圖

為實現根據需要的使用高度進行靈活調節，限位環的內周與限位座的外周相適配，且限位環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。限位環的側面開設有4 個呈環形陣列分布的卡接孔，且限位座靠近卡接孔的一側均開設有卡接槽，卡接槽與對應的卡接孔的內周之間榫接有限位柱，限位柱與卡接槽的內周之間設有壓簧。通過限位環與限位座連接，對多根支撐柱進行初步連接，同時通過壓簧的回復力作用，帶動收納于卡接槽內周的限位柱移出，并與對應的卡接孔榫接，對多根支撐柱進行二次連接，從而實現根據需要的使用高度進行調節并固定。

為實現根據需要的使用角度進行調節，兩個傳動齒輪的外周之間傳動連接有外周與驅動腔內周相適配的傳動齒帶，且兩個傳動齒輪的中心均有一體成型的轉軸。轉軸的兩端均通過軸承座與驅動腔的內周轉動連接，其中一根轉軸的底端貫穿安裝板并通過聯軸器與正反轉電機的輸出軸連接，且正反轉電機的底座與安裝板的底部連接，另一根轉軸的頂端貫穿安裝板并通過聯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。通過正反轉電機的工作，輸出軸可由轉軸帶動傳動齒輪轉動，同時通過傳動齒帶的傳動作用，使固定軸由連接板帶動攝像頭旋轉，從而實現根據需要的使用角度進行調節。

3 操作方式與應用優勢

工作人員使用該森林防火預警裝置時，應注意先選取適宜數量的支撐柱。通過限位環與限位座連接，對多根支撐柱進行初步連接，同時通過壓簧的回復力作用，帶動收納于卡接槽內周的限位柱移出，并與對應的卡接孔榫接，對多根支撐柱進行二次連接，從而根據需要的使用高度進行調節并固定。固定完成后，將支撐柱由凸塊與地面穩定連接，連接完成后，打開攝像頭，即可通過攝像頭的工作，對所處森林環境進行防火預警實時監測。在使用該森林防火預警裝置的過程中，打開正反轉電機，通過正反轉電機的工作，輸出軸可由轉軸帶動傳動齒輪轉動，同時通過傳動齒帶的傳動作用，使固定軸由連接板帶動攝像頭旋轉，從而可根據需要的使用角度進行調節。

筆者設計的森林防火預警裝置由安裝板、支撐柱、擋雨板、正反轉電機、攝像頭等組成，該裝置通過對多根支撐柱進行二次連接，從而實現了根據需要的使用高度進行調節并固定，且方便安裝使用；通過正反轉電機帶動攝像頭旋轉，從而實現了根據需要的使用角度進行調節，且方便安裝和調節。

該森林防火預警裝置是森林火災數字化預警監測的終端設備，具有固定牢固、便于調節、定位準確等特點，主要體現在3 個方面。一是該森林防火預警裝置能適應不同的地形，實現在地形復雜的森林火災監測盲區進行穩固安裝，是現有森林防火預警設備的重要補充［9-11］。二是該森林防火預警裝置能根據工作需要來調節攝像頭的拍攝角度，能有效擴大森林火災預警的范圍，相比于傳統的一體式結構森林火災預警裝置，拍攝范圍擴大50%以上，能更好地發現森林火災預警盲區，提升預警效率［12-13］。三是該森林防火預警裝置的監控攝像頭可與外部的監控網絡有效連接，通過攝像頭的工作對所處森林環境進行防火預警實時監測，能利用數字化監控預警系統準確定位火災地點，為及時開展火災撲救提供條件，提升救火效率，減少火災發生，保護森林資源安全［14］。

4 結束語

森林資源是實現生態環境可持續發展的基礎。因此，林業部門需要加強科學管護，保障其健康可持續發展。森林火災是由自然和人為兩種原因造成的，危害巨大，不但會造成森林資源的損失，而且會危及人們的生命和財產安全［15-16］。例如，在滅火的過程中往往需要投入大量的人力、物力、財力，且極易造成人員傷亡［17］。加強森林防火管理工作是保障林業資源和林業經濟發展的前提和基礎，因此林業部門需要不斷強化防火意識，加大森林防火預警裝置的應用推廣力度，保障森林資源健康發展［18］。為解決傳統一體式森林防火預警裝置移動和安裝不方便的問題，筆者設計了一種便于調節和方便安裝的森林防火預警裝置，該裝置具有固定牢固、便于調節、定位準確等特點，適宜在森林防火預警中推廣使用。