CN114387751A - 一种森林防火预警装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种森林防火预警装置，包括底座、定位插杆、安装杆、电柜、PLC以及防火预警机构，防火预警机构包括红外线摄像头、烟雾传感器、温湿度传感器、风向传感器和风速传感器，定位插杆贯穿底座设置，其包括杆体、转动头、转动杆以及位于底座下方的转动齿轮和卡板，在进行安装时，通过转动头带动转动杆旋转，转动杆会带动转动齿轮同步转动，在卡板的侧面设置了带有齿纹的凸出头，转动齿轮转动的时候会带动凸出头和卡板在水平方向上移动，使卡板的端部从杆体侧壁的槽孔伸出，并横向插入到土中，使底座与地面的连接更加稳固，避免了使用定位绳进行拉伸的方式，安装更加简便，安装完成后，防火预警机构可以对森林火灾进行监测以及预警。

Description

一种森林防火预警装置

技术领域

本发明涉及森林防护预警技术领域，特别涉及一种森林防火预警装置。

背景技术

森林火灾是森林最危险的敌人，也是林业最可怕的灾害，它会给森林带来最有害，最具有毁灭性的后果，森林火灾不但烧毁成片的森林，伤害林内的动物，而且还降低森林的繁殖能力，引起土壤的贫瘠和破坏森林涵养水源的作用，甚至会导致生态环境失去平衡，所以森林防火成为了全人类所共同关注的事宜，尽管当今世界的科学在日新月异地向前发展，但是，人类在治理森林火灾上，却依然尚未取得长久的进展，目前森林防火的预警工作大都采用人工观察的方式，不仅观察的结果不准确，浪费了大量的人力物力的同时，而且一旦发现不及时，将会导致严重的森林火灾，目前针对森林防火的装置由于整体较高，在安装稳定时需要额外拉扯固定绳以保证稳定性，安装费时费力。

发明内容

鉴于此，本发明提出一种森林防火预警装置，可以稳固的进行安装，不需要通过拉扯固定绳，方便安装。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种森林防火预警装置，包括底座、定位插杆、安装杆、电柜、PLC以及防火预警机构，所述安装杆底端与底座顶面连接，所述电柜以及防火预警机构设置在安装杆上，所述PLC设置在电柜内部，所述定位插杆贯穿底座设置，其包括杆体、转动头、转动杆以及位于底座下方的转动齿轮和卡板，所述杆体贯穿底座设置，其内设置有竖直容腔，所述转动杆、转动齿轮以及卡板设置在竖直容腔中，所述转动头与转动杆顶端连接，所述转动齿轮与转动杆底端连接，所述卡板设置在转动齿轮一侧，并以转动齿轮中心对称，所述卡板朝向转动齿轮中心的一侧设置有凸出头，所述凸出头上设置有与转动齿轮相啮合的齿纹，所述杆体外表面设置有槽孔，所述槽孔位于卡板一侧；所述防火预警机构包括红外线摄像头以及设置在安装杆侧壁的烟雾传感器、温湿度传感器、风向传感器和风速传感器，所述红外线摄像头设置在安装杆顶部，所述PLC分别与红外线摄像头、烟雾传感器、温湿度传感器、风向传感器以及风速传感器电连接。

优选的，还包括安装支架以及太阳能光伏板，所述安装支架设置在安装杆外表面，所述太阳能光伏板设置在安装支架上。

优选的，所述电柜内部设置有无线通讯器、无线中继器、数据存储模块、A/D转换模块以及蓄电池，所述A/D转换模块分别与红外线摄像头、PLC以及数据存储模块数据连接，所述无线通讯器分别与PLC以及无线中继器数据连接，所述无线中继器与外部信号数据连接，所述蓄电池与太阳能光伏板电连接。

优选的，还包括防护罩、横向支杆、电动云台以及探照灯，所述防护罩以及横向支杆设置在安装杆侧壁上，所述烟雾传感器以及温湿度传感器设置在防护罩底面，所述风速传感器以及风向传感器设置在横向支杆两侧，所述电动云台设置在安装杆顶面，所述红外线摄像头以及探照灯设置在安装杆顶端，所述PLC分别与电动云台以及探照灯电连接。

优选的，所述电柜内部还设置有除湿机构，所述除湿机构包括放置盒以及除湿器，所述放置盒设置在电柜的内侧壁上，所述除湿器设置在放置盒中。

优选的，所述电柜内部还设置有侧板以及安装板，所述侧板设置在电柜内部的两侧，其上设置有若干个横槽，所述安装板位于侧板之间，并与侧板连接。

优选的，还包括驱鸟带，所述驱鸟带缠绕在安装杆外表面。

优选的，所述杆体底端以及卡板朝向槽孔的一侧均设置有尖端。

优选的，还包括朝向调节机构以及凝露量检测机构，所述安装支架包括第一转盘、第二转盘以及若干倾斜安装板，所述第一转盘以及第二转盘转动设置在安装杆外表面，所述倾斜安装板侧面分别与第一转盘以及第二转盘侧壁连接，并以安装杆为中心呈环形阵列设置，所述倾斜安装板上设置有安装槽，所述太阳能光伏板设置在其中一个倾斜安装板的安装槽中，未设置所述太阳能光伏板的安装槽中设置有玻璃板；所述朝向调节机构包括驱动电机、主动齿轮以及齿条，所述驱动电机设置在第一转盘和第二转盘之间的安装杆侧壁上，其输出轴与主动齿轮连接，所述齿条设置在第二转盘顶面，并呈环形设置，所述主动齿轮与齿条啮合；所述凝露量检测机构包括电动推杆、连接杆、滑动杆、发射管以及接收管，所述连接杆设置在滑动杆的两侧，并与滑动杆组成U型结构，所述连接杆与倾斜安装板的侧面滑动连接，所述发射管和接收管设置在连接杆相对的侧面，所述滑动杆底面对角线与发射管和接收管的连接线平行，所述电动推杆设置在倾斜安装板侧壁上，并位于安装槽一侧，所述电动推杆输出轴与连接杆侧壁连接，所述PLC分别与驱动电机、电动推杆、发射管以及接收管电连接。

优选的，所述PLC内部设置有周期单元、时间累积单元、对比单元以及调节输出单元，所述对比单元分别与周期单元、时间累积单元以及调节输出单元数据连接，所述时间累积单元与接收管数据连接，所述调节输出单元与驱动电机电连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种森林防火预警装置，通过所设置的烟雾传感器和温湿度传感器可以检测森林是否发生火灾，并通过红外线摄像头进行起火点的定位，在发生火灾时，通过风向传感器和风速传感器检测的数据可以判断火势蔓延的方向，以实现森林防火预警，而在进行固定安装时，将底座上的定位插杆插入到地面中，并通过转动头带动转动杆旋转，转动杆旋转的过程中会带动转动齿轮的旋转，转动齿轮会带动凸出头以及卡板向两侧移动，最终卡板的端部会从槽孔中伸出到杆体外部，并横向插入到土壤中，使底座与地面的连接更加稳定，无需额外拉伸定位绳，安装更加简便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种森林防火预警装置的结构示意图；

图2为本发明的一种森林防火预警装置的定位插杆的结构示意图；

图3为图2的A-A朝向截面图；

图4是本发明的一种森林防火预警装置的电柜结构示意图；

图5是本发明的一种森林防火预警装置的信号连接示意图；

图6是图1中A处的放大图；

图7是本发明的一种森林防火预警装置的安装支架与凝露量检测机构的连接结构示意图；

图8是本发明的一种森林防火预警装置的PLC的内部原理图；

图中，1为底座，2为定位插杆，3为竖直容腔，4为转动座，5为转动齿轮，6为卡板，7为凸出头，8为槽孔，9为转动杆，10为转动头，11为安装杆，12为太阳能光伏板，13为电柜，14为防护罩，15为烟雾传感器，16为温湿度传感器，17为横向支杆，18为风向传感器，19为风速传感器，20为电动云台，21为红外线摄像头，22为探照灯，23为放置盒，24为除湿器，25为侧板，26为横槽，27为安装板，28为驱鸟带，29为杆体，30为尖端，31为第一转盘，32为第二转盘，33为倾斜安装板，34为安装槽，35为玻璃板，36为驱动电机，37为主动齿轮，38为齿条，39为电动推杆，40为连接杆，41为滑动杆，42为发射管，43为接收管，44为周期单元，45为时间累积单元，46为对比单元，47为调节输出单元。

具体实施方式

为了更好理解本发明技术内容，下面提供一具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。

参见图1至图8，本发明提供的一种森林防火预警装置，包括底座1、定位插杆2、安装杆11、电柜13、PLC以及防火预警机构，所述安装杆11底端与底座1顶面连接，所述电柜13以及防火预警机构设置在安装杆11上，所述PLC设置在电柜13内部，所述定位插杆2贯穿底座1设置，其包括杆体29、转动头10、转动杆9以及位于底座1下方的转动齿轮5和卡板6，所述杆体29贯穿底座1设置，其内设置有竖直容腔3，所述转动杆9、转动齿轮5以及卡板6设置在竖直容腔3中，所述转动头10与转动杆9顶端连接，所述转动齿轮5与转动杆9底端连接，所述卡板6设置在转动齿轮5一侧，并以转动齿轮5中心对称，所述卡板6朝向转动齿轮5中心的一侧设置有凸出头7，所述凸出头7上设置有与转动齿轮5相啮合的齿纹，所述杆体29外表面设置有槽孔8，所述槽孔8位于卡板6一侧；所述防火预警机构包括红外线摄像头21以及设置在安装杆11侧壁的烟雾传感器15、温湿度传感器16、风向传感器18和风速传感器19，所述红外线摄像头21设置在安装杆11顶部，所述PLC分别与红外线摄像头21、烟雾传感器15、温湿度传感器16、风向传感器18以及风速传感器19电连接。

本发明的一种森林防火预警装置，用于对深林火灾进行监测以及预警，将底座1安装在森林中，在底座1上设置有安装杆11，在安装杆11上设置了烟雾传感器15以及温湿度传感器16，烟雾传感器15和温湿度传感器16可以对附近是否有烟雾以及温湿度数据进行检测，检测的数据由电柜13中的PLC进行处理，用于判断是否发生火灾，在发生火灾时，可以通过设置在安装杆11顶部的红外线摄像头21进行图像采集，用以判断起火点位置，同时通过所设置的风向传感器18以及风速传感器19对风向数据以及风速数据进行采集，PLC通过风向数据、风速数据以及起火点位置判断火势的蔓延方向，从而实现森林火灾的监测以及预警。

为了方便安装，本发明在底座1上设置了若干定位插杆2，定位插杆2可以插入到地下，以使底座1稳固，为了进一步提高底座1的稳固性，对定位插杆2的结构进行了改进，首先将杆体29贯穿底座1，并延伸到底座1的下方，在杆体29内开设了竖直容腔3，转动杆9位于竖直容腔3中，其底端与转动齿轮5连接，在转动杆9的顶端设置了转动头10，在安装底座1时，先将杆体29插入到地下后，旋转转动头10，转动头10会带动转动杆9旋转，从而使转动齿轮5同步转动，在转动齿轮5的外侧设置了至少两个卡板6，卡板6上设置有凸出头7，凸出头7上设置了齿纹，当转动齿轮5旋转时，会带动凸出头7以及卡板6在水平方向上移动，而在杆体29的侧壁设置了槽孔8，卡板6在移动的过程中，会从槽孔8伸出到杆体29外部，并横向插入到土中，使底座1与底面的连接更加稳定，省去了使用定位绳拉伸的步骤，使安装过程更加简便。

优选的，还包括安装支架以及太阳能光伏板12，所述安装支架设置在安装杆11外表面，所述太阳能光伏板12设置在安装支架上。

所设置的安装支架可以供太阳能光伏板12安装，太阳能光伏板12将太阳能转化成电能，并为各用电设备供电。

优选的，所述电柜13内部设置有无线通讯器、无线中继器、数据存储模块、A/D转换模块以及蓄电池，所述A/D转换模块分别与红外线摄像头21、PLC以及数据存储模块数据连接，所述无线通讯器分别与PLC以及无线中继器数据连接，所述无线中继器与外部信号数据连接，所述蓄电池与太阳能光伏板12电连接。

红外线摄像头21将采集的影像数据传输到A/D转换模块进行信号转换，并保存在数据存储模块中，同时PLC在接收视频数据信号后通过无线通讯器发出，无线通讯器通过无线中继器将数据信号传输至远处的信号接收塔，方便工作人员对检测结果进行查看，以做出相对应的举措，所设置的蓄电池则可以对电柜13内部的各部件以及红外线摄像头21、各种传感器供电，太阳能光伏板12转换的电能可以输送到蓄电池进行存储。

优选的，还包括防护罩14、横向支杆17、电动云台20以及探照灯22，所述防护罩14以及横向支杆17设置在安装杆11侧壁上，所述烟雾传感器15以及温湿度传感器16设置在防护罩14底面，所述风速传感器19以及风向传感器18设置在横向支杆17两侧，所述电动云台20设置在安装杆11顶面，所述红外线摄像头21以及探照灯22设置在安装杆11顶端，所述PLC分别与电动云台20以及探照灯22电连接。

所设置的防护罩14可以为烟雾传感器15和温湿度传感器16提供安装支撑，同时可以防止雨水、冰雹以及掉落的物体砸到烟雾传感器15和温湿度传感器16，横向支杆17水平设置在安装杆11的侧壁上，将风速传感器19和风向传感器18对称安装在横向支杆17的两侧，以便于对风向和风速进行探测，而所设置的电动云台20用于驱动红外线摄像头21转动，在夜间探测时，可以打开探照灯22辅助拍摄成像。

优选的，所述电柜13内部还设置有除湿机构，所述除湿机构包括放置盒23以及除湿器24，所述放置盒23设置在电柜13的内侧壁上，所述除湿器24设置在放置盒23中。

在使用过程中，除湿器24可以将电柜13内的湿气去除，避免因天气原因导致电柜13内存在温差而凝结露珠造成线路短路。

优选的，所述电柜13内部还设置有侧板25以及安装板27，所述侧板25设置在电柜13内部的两侧，其上设置有若干个横槽26，所述安装板27位于侧板25之间，并与侧板25连接。

电气设备可以安装在侧板25和安装板27上，在安装到侧板25上时，通过横槽26可以方便定位安装。

优选的，还包括驱鸟带28，所述驱鸟带28缠绕在安装杆11外表面。

所设置的驱鸟带28可以对光线进行反射，对鸟类起到去干作用，避免鸟类筑巢。

优选的，所述杆体29底端以及卡板6朝向槽孔8的一侧均设置有尖端30。

所设置的尖端30可以方便杆体29以及卡板6插入到土中。

优选的，还包括朝向调节机构以及凝露量检测机构，所述安装支架包括第一转盘31、第二转盘32以及若干倾斜安装板33，所述第一转盘31以及第二转盘32转动设置在安装杆11外表面，所述倾斜安装板33侧面分别与第一转盘31以及第二转盘32侧壁连接，并以安装杆11为中心呈环形阵列设置，所述倾斜安装板33上设置有安装槽34，所述太阳能光伏板12设置在其中一个倾斜安装板33的安装槽34中，未设置所述太阳能光伏板12的安装槽34中设置有玻璃板35；所述朝向调节机构包括驱动电机36、主动齿轮37以及齿条38，所述驱动电机36设置在第一转盘31和第二转盘32之间的安装杆11侧壁上，其输出轴与主动齿轮37连接，所述齿条38设置在第二转盘32顶面，并呈环形设置，所述主动齿轮37与齿条38啮合；所述凝露量检测机构包括电动推杆39、连接杆40、滑动杆41、发射管42以及接收管43，所述连接杆40设置在滑动杆41的两侧，并与滑动杆41组成U型结构，所述连接杆40与倾斜安装板33的侧面滑动连接，所述发射管42和接收管43设置在连接杆40相对的侧面，所述滑动杆41底面对角线与发射管42和接收管43的连接线平行，所述电动推杆39设置在倾斜安装板33侧壁上，并位于安装槽34一侧，所述电动推杆39输出轴与连接杆40侧壁连接，所述PLC分别与驱动电机36、电动推杆39、发射管42以及接收管43电连接。

由于森林雾气较重，清晨时刻会凝结产生较多的露珠，而由于太阳能光伏板12需要采集阳光，因此需要倾斜设置，导致露珠会较多的掉落在太阳能光伏板12上，露珠会使太阳光线发射折射，从而太阳能光伏板12接收到的太阳能减少，导致光电转换效率较差，为此，本发明将太阳能光伏板12的位置设置成可以调节的，在夜晚至清晨这段时间内，将太阳能光伏板12移动到露珠掉落较少的方向，避免太阳能光伏板12上依附过多的露珠，从而保证光电转换的效率。

具体的，在清晨时刻，太阳能光伏板12和玻璃板35上会掉落有露珠，PLC控制电动推杆39带动连接杆40和滑动杆41移动，使滑动杆41从太阳能光伏板12和玻璃板35的上方一侧移动到另一侧，在移动的过程中，发射管42和接收管43会经过太阳能光伏板12和玻璃板35上的露珠，初始状态下发射管42和接收管43为倾斜相对的，因此接收管43可以接收到发射管42发射的红外光，在滑动杆41和连接杆40移动的时候，若太阳能光伏板12和玻璃板35上存在掉落的露珠，发射管42发出的红外光经过露珠的折射后无法传输到接收管43，接收管43失去红外光后无法产生电信号，PLC通过统计接收管43在整个移动过程中产生电信号的时间来判断太阳能光伏板12和玻璃板35上的凝露量，然后通过对比获得凝露量较少的方向，最终通过朝向调节机构对安装支架进行调节，使太阳能光伏板12转动到凝露量较少的方向，从而可以保证光电转换的效率。

本发明的倾斜安装板33优选为4个，分别朝向东南西北四个方向，为方便查看，图1中将前后的倾斜安装板33省去，实际使用中倾斜安装板33的数量至少为4个，因此玻璃板35的数量为3个，玻璃板35的作用是代替太阳能光伏板12，其尺寸与太阳能光伏板12一致，用于模拟太阳能光伏板12在各个方向所接收的凝露量，在获得凝露量较少的方向后，PLC可以控制驱动电机36带动主动齿轮37转动，主动齿轮37与第二转盘32顶面的齿条38啮合，因此可以带动第二转盘32、第一转盘31以及倾斜安装板33同步转动，调节太阳能光伏板12的朝向。

优选的，所述PLC内部设置有周期单元44、时间累积单元45、对比单元46以及调节输出单元47，所述对比单元46分别与周期单元44、时间累积单元45以及调节输出单元47数据连接，所述时间累积单元45与接收管43数据连接，所述调节输出单元47与驱动电机36电连接。

时间累积单元45可以获取接收管43移动过程中接收到红外光的时间累积时长，而在周期单元44中设置了一定的调节周期，例如一周，在调节周期结束后，对比单元46读取时间累积单元45中各个朝向的累积时长进行对比，获得累积时长最长的朝向信息，并发送给调节输出单元47，调节输出单元47则控制驱动电机36带动安装支架转动，调节太阳能光伏板12的朝向。

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 (10)

1.一种森林防火预警装置，其特征在于，包括底座、定位插杆、安装杆、电柜、PLC以及防火预警机构，所述安装杆底端与底座顶面连接，所述电柜以及防火预警机构设置在安装杆上，所述PLC设置在电柜内部，所述定位插杆贯穿底座设置，其包括杆体、转动头、转动杆以及位于底座下方的转动齿轮和卡板，所述杆体贯穿底座设置，其内设置有竖直容腔，所述转动杆、转动齿轮以及卡板设置在竖直容腔中，所述转动头与转动杆顶端连接，所述转动齿轮与转动杆底端连接，所述卡板设置在转动齿轮一侧，并以转动齿轮中心对称，所述卡板朝向转动齿轮中心的一侧设置有凸出头，所述凸出头上设置有与转动齿轮相啮合的齿纹，所述杆体外表面设置有槽孔，所述槽孔位于卡板一侧；所述防火预警机构包括红外线摄像头以及设置在安装杆侧壁的烟雾传感器、温湿度传感器、风向传感器和风速传感器，所述红外线摄像头设置在安装杆顶部，所述PLC分别与红外线摄像头、烟雾传感器、温湿度传感器、风向传感器以及风速传感器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种森林防火预警装置，其特征在于，还包括安装支架以及太阳能光伏板，所述安装支架设置在安装杆外表面，所述太阳能光伏板设置在安装支架上。

3.根据权利要求2所述的一种森林防火预警装置，其特征在于，所述电柜内部设置有无线通讯器、无线中继器、数据存储模块、A/D转换模块以及蓄电池，所述A/D转换模块分别与红外线摄像头、PLC以及数据存储模块数据连接，所述无线通讯器分别与PLC以及无线中继器数据连接，所述无线中继器与外部信号数据连接，所述蓄电池与太阳能光伏板电连接。

4.根据权利要求1所述的一种森林防火预警装置，其特征在于，还包括防护罩、横向支杆、电动云台以及探照灯，所述防护罩以及横向支杆设置在安装杆侧壁上，所述烟雾传感器以及温湿度传感器设置在防护罩底面，所述风速传感器以及风向传感器设置在横向支杆两侧，所述电动云台设置在安装杆顶面，所述红外线摄像头以及探照灯设置在安装杆顶端，所述PLC分别与电动云台以及探照灯电连接。

5.根据权利要求1所述的一种森林防火预警装置，其特征在于，所述电柜内部还设置有除湿机构，所述除湿机构包括放置盒以及除湿器，所述放置盒设置在电柜的内侧壁上，所述除湿器设置在放置盒中。

6.根据权利要求1所述的一种森林防火预警装置，其特征在于，所述电柜内部还设置有侧板以及安装板，所述侧板设置在电柜内部的两侧，其上设置有若干个横槽，所述安装板位于侧板之间，并与侧板连接。

7.根据权利要求1所述的一种森林防火预警装置，其特征在于，还包括驱鸟带，所述驱鸟带缠绕在安装杆外表面。

8.根据权利要求1所述的一种森林防火预警装置，其特征在于，所述杆体底端以及卡板朝向槽孔的一侧均设置有尖端。

9.根据权利要求2所述的一种森林防火预警装置，其特征在于，还包括朝向调节机构以及凝露量检测机构，所述安装支架包括第一转盘、第二转盘以及若干倾斜安装板，所述第一转盘以及第二转盘转动设置在安装杆外表面，所述倾斜安装板侧面分别与第一转盘以及第二转盘侧壁连接，并以安装杆为中心呈环形阵列设置，所述倾斜安装板上设置有安装槽，所述太阳能光伏板设置在其中一个倾斜安装板的安装槽中，未设置所述太阳能光伏板的安装槽中设置有玻璃板；所述朝向调节机构包括驱动电机、主动齿轮以及齿条，所述驱动电机设置在第一转盘和第二转盘之间的安装杆侧壁上，其输出轴与主动齿轮连接，所述齿条设置在第二转盘顶面，并呈环形设置，所述主动齿轮与齿条啮合；所述凝露量检测机构包括电动推杆、连接杆、滑动杆、发射管以及接收管，所述连接杆设置在滑动杆的两侧，并与滑动杆组成U型结构，所述连接杆与倾斜安装板的侧面滑动连接，所述发射管和接收管设置在连接杆相对的侧面，所述滑动杆底面对角线与发射管和接收管的连接线平行，所述电动推杆设置在倾斜安装板侧壁上，并位于安装槽一侧，所述电动推杆输出轴与连接杆侧壁连接，所述PLC分别与驱动电机、电动推杆、发射管以及接收管电连接。

10.根据权利要求9所述的一种森林防火预警装置，其特征在于，所述PLC内部设置有周期单元、时间累积单元、对比单元以及调节输出单元，所述对比单元分别与周期单元、时间累积单元以及调节输出单元数据连接，所述时间累积单元与接收管数据连接，所述调节输出单元与驱动电机电连接。

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