CN110459032B - 可抛洒式火灾预警传感装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可抛洒式火灾预警传感装置，包括壳体；壳体内安装有：具有无线报警模块的电路；与所述电路间隙设置的触发器，向该触发器施加有朝向所述间隙方向力的弹性装置；所述间隙内的至少部分空间设置有支撑该间隙的热敏感材料；该热敏感材料高于一定温度时从固态变为液态或气态，而使所述触发器与电路接触使该具有无线报警模块的电路导通。本发明提供的火灾预警传感装置可以人工进入林区布点或对复杂山区用直升机定点抛洒布置，遇到火灾时自动启动，实现预警，有效弥补预警盲区，且结构简单，成本较低，安装方便。

Description

可抛洒式火灾预警传感装置

技术领域

本发明涉及火灾预警技术领域，特别涉及一种可抛洒式火灾预警传感装置。

背景技术

目前，森林火灾是世界性的林业重要灾害之一，森林火灾是一种突发性强、破坏性大、处置救助较为困难的自然灾害。森林防火工作是中国防灾减灾工作的重要组成部分，是国家公共应急体系建设的重要内容，是社会稳定和人民安居乐业的重要保障，是加快林业发展，加强生态建设的基础和前提，事关森林资源和生态安全，事关人民群众生命财产安全，事关改革发展稳定的大局。简单的说，森林防火就是防止森林火灾的发生和蔓延，即对森林火灾进行预防和扑救。随着中国造林事业的不断发展，防火防灾工作成为首要任务。森林防火必须贯彻“预防为主，积极扑救“的方针，真正做到早发现，早解决。

目前，对于森林防火，已有相关技术措施：

1、通过航空巡护，利用巡护飞机或者无人机进行林火探测。它的优点是巡护视野宽、机动性大、速度快同时对火场周围及火势发展能做到全面观察，可及时采取有效措施。但也存在着不足：容易受到天气的限制，例如夜间、大风天气、阴天能见度较低时难以起飞，同时巡视受航线、时间的限制，观察范围小，只能一天一次对某一林区进行观察，如错过观察时机，当日的森林火灾也观察不到，容易酿成大灾，另外巡护飞机固定飞行的成本高，租用飞机费用更昂贵。

2、卫星遥感，利用极轨气象卫星、陆地资源卫星、地球静止卫星、低轨卫星探测林火，能够发现热点，监测火场蔓延的情况、及时提供火场信息，用遥感手段制作森林火险预报，用卫星数字资料估算过火面积。它探测范围广、搜集数据快、能得到连续性资料，反映火的动态变化，而且收集资料不受地形条件的影响，影像真切。但它也存在不足，比如准确率低，需要地面花费大量的人力、物力、财力进行核实，尤其是交通不便的地方，火情核实十分重要。当火灾达到卫星可判别的若干像素点后，火灾已经形成一定规模，而且从卫星过境到核查通知扑火队伍时间过长，起不到“打早、打小、打了”的作用，时效性低，成本高。

3、瞭望塔智能设备监控，通过选取不同山峰制高点，建立瞭望塔，在塔上设置长焦摄像机或红外热像仪等成像设备，对林区进行远程智能监控、报警，避免了人工了望观察火情的局限，并且不受天气环境因素影响，无论是白天还是雨雾天气、漆黑的夜晚均能正常工作。但是这类设备只适合在山体复杂度低的地方，对于我国很多山区林区，山体复杂度高，山峰重峦叠嶂，很多山谷或鞍部林区被山体遮挡，若想无盲点覆盖，则需要增加建塔密度，必然会增加成本。另外，很多山区道路崎岖，甚至都是常年无人地带，山峰陡峭，很难将设备运入建塔。

综上所述，现有的森林防火的相关技术措施均存在一定缺陷，无法满足森林防火中的各项要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种可抛洒式火灾预警传感装置，可以人工进入林区布点或对复杂山区用直升机定点抛洒布置，遇到火灾时自动启动，实现预警，有效弥补预警盲区，且结构简单，成本较低，安装方便。

本发明采用的技术方案为，一种可抛洒式火灾预警传感装置，包括壳体；壳体内安装有：

具有无线报警模块的电路；

与所述电路间隙设置的触发器，向该触发器施加有朝向所述间隙方向力的弹性装置；

所述间隙内的至少部分空间设置有支撑该间隙的热敏感材料；该热敏感材料高于一定温度时从固态变为液态或气态，而使所述触发器与电路接触使该具有无线报警模块的电路导通。

由上，本发明提供的可抛洒式火灾预警传感装置结构较为简单，体积较小，可以人工进入林区布点或对复杂山区用直升机定点抛洒布置，该装置内的触发器和无线报警模块在原始状态下，由触发器边缘的热敏感材料将该触发器托接住，使触发器与无线报警模块隔离不接触，当发生火灾时，高温使触发器边缘凸出的热敏感材料融化，此时触发器底部的导电金属与无线报警模块接触，使无线报警模块接通、启动，发送无线电报警信号至后台监控中心或数据采集站，或直接通过物联网卫星传输链路发送报警信号，完成火灾报警，所述后台监控中心或数据采集站也可通过物联网卫星传输链路将报警信号进行远端传输，进一步的实现远端控制或发送灭火命令至附近消防中心等工作。

进一步改进，所述壳体的头端安装有伸出壳体头端的导热插针，壳体内具有连接该导热插针的筒状导热结构，所述筒状导热结构包覆至少部分所述电路设置。

由上，导热插针具有导热的作用，可将壳体内的高温产生的热量导入大地，避免高温对电路产生损坏，同时在壳体内设置桶装导热结构，可增大导热面积，提高导热效率。

进一步改进，所述壳体的头端呈锥形，尾端向外延伸形成檐，头端与尾端之间为筒状部。

由上，壳体采用头端锥形，尾端向外延伸成檐的形状，可在高空进行抛投时，保证该火灾预警装置以头端朝下的方式插入土壤中，以顺利完成布置。

进一步改进，所述导热插针、筒状导热结构、间隙、触发器和弹性装置按照从头端向尾端的方向依次设置于所述壳体内。

由上，对壳体内部结构进行位置优化，在实现报警功能的前提下，优化内部结构，完善布局。

进一步改进，所述筒状导热结构的内部装配有固定座，固定座上装配所述电路。

由上，固定座可对导热结构内部的电路进行固定，防止出现松动导致无线报警电路接触不良。

进一步改进，所述电路与所述固定座之间设有隔热垫片。

由上，隔热垫片用于对电路进行隔热，防止高温损坏电路中的电子元件。

进一步改进，所述壳体包括相邻之间螺纹连接的前段、中段和尾段；

所述壳体前段包括壳体的头端和部分筒状部；

所述壳体中段包括壳体的部分筒状部；

所述壳体尾段包括壳体的部分筒状部和尾端；

部分所述导热插针、筒状导热结构、间隙、触发器和电路设置于所述壳体前段内，所述弹性装置设置于所述壳体中段内。

由上，通过采用三段式的壳体，便于将各组成部件安装于壳体内部，安装完成后再通过螺纹将三段壳体拧接，既便于安装，也便于后续在某个部件损坏时进行拆卸维修。

进一步改进，所述电路与所述筒状导热结构之间设有纳米隔热气凝胶；

所述筒状导热结构与壳体内壁之间设有纳米隔热气凝胶；

所述弹性装置与壳体内壁之间设有纳米隔热气凝胶。

由上，纳米隔热气凝胶具有传热系数低，防潮防火安全，低碳环保等优点，通过采用纳米隔热气凝胶填充于结构夹层，可起到隔热保护的作用，防止高温对内部模块造成损坏。

进一步改进，所述壳体采用耐高温氧化锆陶瓷，且壳体的内壁和外壁均涂有高温反射隔热复合陶瓷涂料；

所述导热插针和筒状导热结构采用高导热系数的陶瓷材料。

由上，氧化锆陶瓷具有熔点和沸点高、硬度大、常温下为绝缘体、而高温下则具有导电性等优良性质，可保证壳体不受高温损坏，且在高温下还能对无线电报警信号进行扩散传输。

进一步改进，所述无线报警模块为射频模块，所述弹性装置为压缩状态的弹簧。

由上，可采用射频模块进行无线电信号的传输，实现远程无线报警。

附图说明

图1为本发明可抛洒式火灾预警传感装置的剖面示意图；

图2为本发明可抛洒式火灾预警传感装置的内部结构图。

具体实施方式

下面参照如图1-图2对本发明可抛洒式火灾预警传感装置的具体实施方式进行详细描述。

如图1所示为本发明可抛洒式火灾预警传感装置的剖面示意图，该火灾预警传感装置的外壳采用三段式壳体，具体的，该三段式壳体分别为壳体前段5、壳体中段6、壳体尾段12，便于安装和拆卸，所述壳体前段5包括呈锥形的头端和部分筒状部，便于插入土壤中，所述壳体中段6包括部分筒状部，所述壳体尾段12包括壳体的部分筒状部和向外延伸形成檐的尾端，采用此种壳体设计可保证在对该火灾预警传感装置进行高空抛洒时，壳体尾段受浮力影响位于上方，壳体前段位于下方，从而使该火灾预警传感装置垂直落向地面，插入土壤中；

所述三段式壳体采用耐高温氧化锆陶瓷，可耐1500℃高温，导热系数不大于3W/mK，具有隔热性能好、强度大、绝缘、方便加工等特点，并且壳体的内外壁均涂有高温反射隔热复合陶瓷涂料，可耐1300℃以上高温。

图2所示为本发明可抛洒式火灾预警传感装置的内部结构图，其中，壳体前段5内设有导热插针8，该导热插针8采用导热系数高的陶瓷材料制成，具备耐高温强度高等特点，该导热插针下端的针状结构从壳体前段5的头端伸出插入土壤地表中，起到导热的作用，当壳体内的电路(如射频模块1)在处于高温状态下时，可将热量导入大地；导热插针8的上端连接一筒状导热结构，该筒状导热结构位于壳体前段5的部分筒状部内，且筒状导热结构的外壁与壳体前段的部分筒状部的内壁之间还设有纳米隔热气凝胶9，纳米隔热气凝胶具有高温隔热性能，可耐1000℃以上高温，并且导热系数在高温时不大于0.04W/mK；

所述筒状导热结构内安装有射频模块1和固定座4，该射频模块1与所述筒状导热结构之间同样设有纳米隔热气凝胶10，且该纳米隔热气凝胶将所述射频模块1全部包裹住，从而起到隔热保护的作用，该射频模块1的底部设有凹槽，凹槽内设有螺纹，该固定座4的顶部设有凸台，凸台上设有螺纹，所述射频模块1的底部凹槽通过螺纹拧接固定在所述固定座4的顶部凸台上，所述固定座4上还设有隔热垫片3，放置于固定座4与射频模块1之间；所述筒状导热结构的底部设有凸台，凸台设有螺纹，所述固定座4的底部设有凹槽，凹槽内设有螺纹，该固定座4的底部凹槽通过螺纹拧接固定在所述筒状导热结构的底部凸台上，从而实现筒状导热结构、固定座4和射频模块1的固定连接；

所述壳体中段6内设有触发器7，位于所述射频模块1的上部，与所述射频模块1呈间隙设置，该触发器7为触发射频模块1的触发元件，其底部头端为导电金属，该触发器7的上方还设有触发器底座15，该触发器底座15上开有螺纹，拧接固定在所述壳体中段6的顶部，所述触发器7通过一处于压缩状态下的高温弹簧13连接在所述触发器底座15上，该触发器7与触发器固定座15之间同样设有纳米隔热气凝胶11，将所述高温弹簧13包裹住，所述触发器7的边缘设有凸出的热敏感材料14，该热敏感材料14在常温下为固定状态，使所述触发器7托接在所述筒状导热结构上，且高温弹簧13处于压缩状态，所述触发器7与所述射频模块1之间具有一定空隙；

未发生火灾时，所述触发器7与所述射频模块1之间具有空隙，不直接接触，当发生火灾，所述热敏感材料14在高温下融化，所述高温弹簧13推动所述触发器7，使其底部头端的导电金属与所述射频模块1接触，形成通路，使射频模块接通、启动，发射无线电报警信号至后台监控中心或数据采集站，实现火灾报警。

由于我国森林面积较大，在实际应用中，所述后台监控中心或数据采集站还可通过物联网卫星传输链路将火灾报警信号进行远端传输，进一步的实现远端监控、发送灭火调度命令等工作。

需要说明的是，本发明火灾预警传感装置由内置电池进行供电，正常状态下，该内置电池不供电，遇到火灾启动，触发器与射频模块接触导通后，内置电池才形成供电通路，采用此种设置，可保证抛洒一次该装置可在长达三年甚至更长时间内起到火灾预警的作用。

综上，本发明相比于现有的火灾预警技术方案，具有以下优势：

结构简单，安装方便，和其他预警方式相比成本较低；

针对山路崎岖、进入困难的复杂地貌山区，可以通过直升机抛洒布点；

针对目前复杂山区中盲点地域进行布点，可以有效弥补预警盲区；

内部射频模块常闭状态，只有遇到火灾时才启动，单个装置可以使用至少三年时间。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可抛洒式火灾预警传感装置，其特征在于，包括壳体；壳体内安装有：

具有无线报警模块的电路；

与所述电路间隙设置的触发器，向该触发器施加有朝向所述间隙方向力的弹性装置；

所述间隙内的至少部分空间设置有支撑该间隙的热敏感材料；该热敏感材料高于一定温度时从固态变为液态，而使所述触发器与电路接触使该具有无线报警模块的电路导通；

所述壳体的头端呈锥形，尾端向外延伸形成檐，头端与尾端之间为筒状部；

所述壳体的头端安装有伸出壳体头端的导热插针，壳体内具有连接该导热插针的筒状导热结构，所述筒状导热结构包覆至少部分所述电路设置；

所述无线报警模块为射频模块，所述弹性装置为压缩状态的弹簧；

所述触发器的边缘设置凸出的所述热敏感材料，该热敏感材料在常温下为固定状态，使所述触发器托接在所述筒状导热结构上，且所述弹簧处于压缩状态，所述触发器与所述射频模块之间具有一定空隙；当发生火灾，所述热敏感材料在高温下融化，所述弹簧推动所述触发器，使其底部头端的导电金属与所述射频模块接触，而使所述射频模块与电路接触使该具有无线报警模块的电路导通。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述导热插针、筒状导热结构、间隙、触发器和弹性装置按照从头端向尾端的方向依次设置于所述壳体内。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述筒状导热结构的内部装配有固定座，固定座上装配所述电路。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电路与所述固定座之间设有隔热垫片。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述壳体包括相邻之间螺纹连接的前段、中段和尾段；

所述壳体前段包括壳体的头端和部分筒状部；

所述壳体中段包括壳体的部分筒状部；

所述壳体尾段包括壳体的部分筒状部和尾端；

部分所述导热插针、筒状导热结构、间隙、触发器和电路设置于所述壳体前段内，所述弹性装置设置于所述壳体中段内。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电路与所述筒状导热结构之间设有纳米隔热气凝胶；

所述筒状导热结构与壳体内壁之间设有纳米隔热气凝胶；

所述弹性装置与壳体内壁之间设有纳米隔热气凝胶。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述壳体采用耐高温氧化锆陶瓷，且壳体的内壁和外壁均涂有高温反射隔热复合陶瓷涂料；

所述导热插针和筒状导热结构采用高导热系数的陶瓷材料。