一种基于无人机探测的林区泥炭阴燃预警装置

1.本发明涉及林区火灾防控技术领域。具体地说是一种基于无人机探测的林区泥炭阴燃预警装置。


背景技术：

2.林区地面由于存在大量的植物腐殖质，腐殖质逐渐的分解形成泥炭，在自然因素或者人为因素的作用下，使腐殖质和泥炭发生阴燃，产生有毒有害的烟气，并破坏自然环境。
3.阴燃由于会逐渐蔓延，加之其不易被察觉的特点，使得很难被及时发现和扑灭，现有技术中的探测多为通过各种传感器进行成像并进行分析，但是林区环境多变，加上阴燃深度和阴燃的程度不同，难以实现有效准确的分析预警。


技术实现要素：

4.为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种提高对林区阴燃监测和预警效果的一种基于无人机探测的林区泥炭阴燃预警装置。
5.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于无人机探测的林区泥炭阴燃预警装置，包括插入地面内的立管和位于地面以上的冷却筒，所述立管的底端封闭，所述冷却筒固定安装在所述立管的顶端上并与立管相互连通，所述冷却筒上滑动密封套有外套筒，所述立管内沿其轴向安装有两个以上的工质储存槽，所述工质储存槽内存储有液体工质，所述工质储存槽内安装有温控伸缩环，所述温控伸缩环的顶端上固定安装有顶杆，所述冷却筒内安装有深度指示机构，所述顶杆的顶端与深度指示机构连接，所述冷却筒的外壁上安装有压力指示机构，所述压力指示机构与所述外套筒连接。
6.上述一种基于无人机探测的林区泥炭阴燃预警装置，所述工质储存槽为环形，所述工质储存槽的外侧壁面与所述冷却筒的内壁固定连接，所述工质储存槽的内侧壁底部上设置有内倾斜导流面，所述内倾斜导流面的另一侧与所述立管的内侧壁面连接。
7.上述一种基于无人机探测的林区泥炭阴燃预警装置，所述温控伸缩环包括两个以上的记忆金属板和毛细金属网，两个以上的所述记忆金属板均匀分布在工质储存槽内，所述记忆金属板的底端通过支架与工质储存槽的侧壁固定连接，一个所述记忆金属板的顶端与顶杆固定连接，相邻两个所述记忆金属板之间固定连接有毛细金属网。
8.上述一种基于无人机探测的林区泥炭阴燃预警装置，所述深度指示机构包括铰接杆、伸缩杆、螺杆和底托盘，所述铰接杆的一端与所述冷却筒的内侧壁铰接，每个所述工质储存槽内温控伸缩环顶部的顶杆顶端均抵顶在所述铰接杆的底壁上，且长度越长的顶杆顶端越靠近铰接杆的铰接位置处，所述冷却筒内安装有支撑架，所述螺杆的光轴部分转动安装在支撑架上，所述铰接杆的自由端端部上开设有滑孔，所述伸缩杆的一端插入滑孔内，所述伸缩杆的另一端插入螺杆的螺纹槽内，所述滑孔内安装有弹簧，所述弹簧的另一端抵顶在伸缩杆的端部上，所述底托盘安装在冷却筒内并位于支撑架的正上方，所述底托盘上沿
其半径开设有开口，所述底托盘上安装有指针，所述螺杆的顶端贯穿底托盘并与指针固定连接，所述底托盘的下方同轴设置有扇形指示盘，所述扇形指示盘的一端从开口穿过并与指针的一侧固定连接。
9.上述一种基于无人机探测的林区泥炭阴燃预警装置，所述压力指示机构包括托架、第一连杆、第二连杆和显示板，所述托架的一端与所述冷却筒的外侧壁面铰接，所述第一连杆的一端与托架铰接，所述第一连杆的另一端与外套筒的外侧壁面铰接，所述托架内安装有两个以上的显示板，所述显示板的端部固定安装有转轴，所述转轴的端部与所述托架转动连接，所述托架的一侧沿其长度方向开设有滑动槽，所述滑动槽内滑动连接有滑动块，所述第二连杆的一端与滑动块铰接，所述第二连杆的另一端上铰接有固定块，所述固定块与所述冷却筒固定连接，所述转轴的一端插入所述滑动槽内，所述滑动块的一侧与所述转轴的表面接触，所述滑动块经过转轴处时与转轴接触并带动转轴转动，所述显示板上设置有反光涂层。
10.上述一种基于无人机探测的林区泥炭阴燃预警装置，所述外套筒的顶部上设置有视窗，所述视窗内安装有透明玻璃。
11.上述一种基于无人机探测的林区泥炭阴燃预警装置，所述工质储存槽的内侧壁面上沿其轴向开设有凹槽。
12.上述一种基于无人机探测的林区泥炭阴燃预警装置，所述立管的侧壁上沿其轴向开设有导气槽，所述立管的侧壁顶端上滑动安装有封闭盖，所述封闭盖与所述导气槽相对应，所述封闭盖的上开设有销孔，所述销孔内穿入有卡销，所述卡销的一端插入立管的侧壁面上，所述卡销的另一端上固定连接有连接绳，所述连接绳的另一端与所述托架的自由端固定连接。
13.上述一种基于无人机探测的林区泥炭阴燃预警装置，所述工质储存槽的内侧壁面上开设有导流口，所述导流口上密封配合有密封盖，所述顶杆上设置有顶块，所述顶块位于所述密封盖的正下方。
14.本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：
15.1、本发明，通过设置埋在林区土层内的立管，并配合工质储存槽，能够在某一深度发生阴燃或者热量积聚温度升高时，使工质储存槽内液体工质汽化并向上移动，将热量向上传递，实现对温度异常部位进行降温的目的，以减缓阴燃速度或者阻止阴燃的目的；其次液体工质汽化后向上移动，并在位于地面的冷却筒内实现冷凝并回流，使得冷却筒具有较高的温度，并且与周围环境温度具有明显区别，在利用无人机搭在热成像设备进行探测时，能够快速发现温度异常，从而便于及时的进行预警和处理。
16.2、本发明，通过设置深度指示机构，能够将温度异常的深度在地面上以直观的图像形式表现出来，便于无人机搭在拍摄设备进行成像或者人工现场处理。
17.3、本发明，通过设置冷却筒和外套筒，能够在内部压力升高时，推动外套筒移动，从而驱动压力指示机构展开，以图像形式指示内部压力，便于间接获得立管内温度参数，并且外套筒在冷却筒上移动后，增加散热面积，压力指示机构展开后，也能够增加散热面积，两者相互配合，进一步提高对汽化工质的冷凝速度，即提高对温度异常区域的降温效果。
18.4、本发明，通过设置毛细金属网配合记忆金属板，记忆金属板受热伸直后，不仅推动了顶杆，还能够使毛细金属网上移高出液体工质表面，从而增加液体工质汽化蒸发面积，
提高液体工质循环的速度，提高对温度异常区域的降温效果。
19.5、本发明，通过设置导气槽，能够在温度正常的情况下，使泥炭层和腐殖层能够通风，一方面保证腐殖物分解的气体能够及时的排出，另一方面能够保证热量及时的向上发散出去，避免温度积聚，并且在温度异常后，导气槽能够自动关闭，从而减少向下通入的氧气量。
20.6、本发明，在液体工质汽化上移的过程中，能够不断地接触位于上方的工质储存槽内壁，以实现对汽化工质的初步冷凝，并实现将热量均匀的向上分散，其次，在汽化工质冷凝回流的过程中，会依次经过上方的工质储存槽并与内部的液体工质混合，实现对回流液体的逐步降温，最终实现将部分热量在异常点向上的地层内均匀分布，并避免热量向下分散。
附图说明
21.图1本发明的剖面结构示意图；
22.图2本发明立管的横截面结构示意图；
23.图3本发明冷却筒和外套筒配合的剖面结构示意图；
24.图4本发明深度指示机构的结构示意图；
25.图5本发明深度指示机构的俯视结构示意图；
26.图6本发明工质储存槽的剖面结构示意图；
27.图7本发明温控伸缩环的剖面结构示意图；
28.图8本发明压力指示机构的立体结构示意图。
29.图中附图标记表示为：1-立管；101-导气槽；102-封闭盖；103-卡销；2-工质储存槽；201-内倾斜导流面；3-温控伸缩环；301-毛细金属网；302-记忆金属板；4-导流口；5-顶杆；6-冷却筒；7-外套筒；8-深度指示机构；801-铰接杆；802-伸缩杆；803-螺杆；804-支撑架；805-底托盘；806-指针；807-扇形指示盘；808-弹簧；9-压力指示机构；901-托架；902-第一连杆；903-第二连杆；904-滑动槽；905-转轴；906-显示板；907-滑动块；908-固定块；10-视窗；11-凹槽。
具体实施方式
30.本实施例中的一种基于无人机探测的林区泥炭阴燃预警装置，请参阅图1-2，包括插入地面内的立管1和位于地面以上的冷却筒6，立管1的底端封闭，冷却筒6固定安装在立管1的顶端上并与立管1相互连通，冷却筒6上滑动密封套有外套筒7，外套筒7的顶部上设置有视窗10，视窗10内安装有透明玻璃，立管1内沿其轴向安装有两个以上的工质储存槽2，工质储存槽2内存储有液体工质，液体工质可以采用纯净水或者汽化温度点与阴燃温度相近液体，工质储存槽2内安装有温控伸缩环3，温控伸缩环3的顶端上固定安装有顶杆5，冷却筒6内安装有深度指示机构8，顶杆5的顶端与深度指示机构8连接，冷却筒6的外壁上安装有压力指示机构9，压力指示机构9与外套筒7连接，通过设置埋在林区土层内的立管1，并配合工质储存槽2，能够在某一深度发生阴燃或者热量积聚温度升高时，使工质储存槽2内液体工质汽化并向上移动，将热量向上传递，实现对温度异常部位进行降温的目的，以减缓阴燃速度或者阻止阴燃的目的，液体工质汽化后向上移动，并在位于地面的冷却筒6内实现冷凝并
回流，使得冷却筒6具有较高的温度，并且与周围环境温度具有明显区别，在利用无人机搭在热成像设备进行探测时，能够快速发现温度异常，从而便于及时的进行预警和处理。
31.如图6所示，工质储存槽2为环形，工质储存槽2的外侧壁面与冷却筒6的内壁固定连接，工质储存槽2的内侧壁底部上设置有内倾斜导流面201，内倾斜导流面201的另一侧与立管1的内侧壁面连接，工质储存槽2的内侧壁面上沿其轴向开设有凹槽11，工质储存槽2的内侧壁面上开设有导流口4，导流口4上密封配合有密封盖，顶杆5上设置有顶块，顶块位于密封盖的正下方，通过设置冷却筒6和外套筒7，能够在内部压力升高时，推动外套筒7移动，从而驱动压力指示机构9展开，以图像形式指示内部压力，便于间接获得立管1内温度参数，并且外套筒7在冷却筒6上移动后，增加散热面积，压力指示机构9展开后，也能够增加散热面积，两者相互配合，进一步提高对汽化工质的冷凝速度，即提高对温度异常区域的降温效果，在液体工质汽化上移的过程中，能够不断地接触位于上方的工质储存槽2内壁，以实现对汽化工质的初步冷凝，并实现将热量均匀的向上分散，其次，在汽化工质冷凝回流的过程中，会依次经过上方的工质储存槽2并与内部的液体工质混合，实现对回流液体的逐步降温，最终实现将部分热量在异常点向上的地层内均匀分布，并避免热量向下分散。
32.如图7所示，温控伸缩环3包括两个以上的记忆金属板302和毛细金属网301，两个以上的记忆金属板302均匀分布在工质储存槽2内，记忆金属板302的底端通过支架与工质储存槽2的侧壁固定连接，一个记忆金属板302的顶端与顶杆5固定连接，相邻两个记忆金属板302之间固定连接有毛细金属网301，通过设置毛细金属网301配合记忆金属板302，记忆金属板302受热伸直后，不仅推动了顶杆5，还能够使毛细金属网301上移高出液体工质表面，从而增加液体工质汽化蒸发面积，提高液体工质循环的速度，提高对温度异常区域的降温效果。
33.如图5所示，深度指示机构8包括铰接杆801、伸缩杆802、螺杆803和底托盘805，铰接杆801的一端与冷却筒6的内侧壁铰接，每个工质储存槽2内记忆金属板302顶部的顶杆5顶端均抵顶在铰接杆801的底壁上，且长度越长的顶杆5顶端越靠近铰接杆801的铰接位置处，冷却筒6内安装有支撑架804，螺杆803的光轴部分转动安装在支撑架804上，铰接杆801的自由端端部上开设有滑孔，伸缩杆802的一端插入滑孔内，伸缩杆802的另一端插入螺杆803的螺纹槽内，滑孔内安装有弹簧808，弹簧808的另一端抵顶在伸缩杆802的端部上，底托盘805安装在冷却筒6内并位于支撑架804的正上方，底托盘805上沿其半径开设有开口，底托盘805上安装有指针806，螺杆803的顶端贯穿底托盘805并与指针806固定连接，底托盘805的下方同轴设置有扇形指示盘807，扇形指示盘807的一端从开口穿过并与指针806的一侧固定连接，通过设置深度指示机构8，能够将温度异常的深度在地面上以直观的图像形式表现出来，便于无人机搭在拍摄设备进行成像或者人工现场处理。
34.如图8所示，压力指示机构9包括托架901、第一连杆902、第二连杆903和显示板906，托架901的一端与冷却筒6的外侧壁面铰接，第一连杆902的一端与托架901铰接，第一连杆902的另一端与外套筒7的外侧壁面铰接，托架901内安装有两个以上的显示板906，显示板906的端部固定安装有转轴905，转轴905的端部与托架901转动连接，托架901的一侧沿其长度方向开设有滑动槽904，滑动槽904内滑动连接有滑动块907，第二连杆903的一端与滑动块907铰接，第二连杆903的另一端上铰接有固定块908，固定块908与冷却筒6固定连接，转轴905的一端插入滑动槽904内，滑动块907的一侧与转轴905的表面接触，滑动块907
经过转轴905处时与转轴905接触并带动转轴905转动，显示板906上设置有反光涂层。
35.如图1、3所示，立管1的侧壁上沿其轴向开设有导气槽101，立管1的侧壁顶端上滑动安装有封闭盖102，封闭盖102与导气槽101相对应，封闭盖102的上开设有销孔，销孔内穿入有卡销103，卡销103的一端插入立管1的侧壁面上，卡销103的另一端上固定连接有连接绳，连接绳的另一端与托架901的自由端固定连接，通过设置导气槽101，能够在温度正常的情况下，使泥炭层和腐殖层能够通风，一方面保证腐殖物分解的气体能够及时的排出，另一方面能够保证热量及时的向上发散出去，避免温度积聚，并且在温度异常后，导气槽101能够自动关闭，从而减少向下通入的氧气量。
36.工作流程：当地层内某一深度位置处发生温度异常时，与异常点相近的工质储存槽2内液体工质被逐渐加热，直至液体工质发生汽化，同时记忆金属板302在温度的作用下，由原来折叠状态逐渐伸直并带动毛细金属网301上移展开，液体工质在毛细金属网301的毛细作用下向上移动，从而增加了液体工质的蒸发面积，同时记忆金属板302顶动顶杆5上移，如图1所示，顶杆5的底端位置越深，则其顶端位置越靠近铰接杆801的铰接点处，在顶杆5上移时，会同步的顶动铰接杆801和伸缩杆802摆动，伸缩杆802的端部在弹簧808的作用下，始终卡在螺杆803的螺纹槽内，使得螺杆803能够转动带动指针806转动，以拉动扇形指示盘807转动，在底托盘805上露出相应的面积；
37.顶杆5在上移过程中会推动相近温度异常点工质储存槽2上方的工质储存槽2导流口4打开，使其内部的液体工质流出一部分至下方的工质储存槽2内，以弥补汽化带来的液体工质消耗，保证温度异常点相邻的工质储存槽2内液体工质量；
38.由于液体工质汽化使得内部压力升高，推动外套筒7向上移动，如如8所示，外套筒7移动通过第一连杆902牵拉托架901使其展开，在第二连杆903的限制下，滑动块907在滑动槽904内滑动，并依次与转轴905接触并推动相应的转轴905和显示板906转动，使显示板906的反光面能够显露出来；
39.汽化工质不断地向上移动，直至进入冷却筒6和外套筒7内，完成冷凝和回流，并回流至位于最高层的工质储存槽2内，并与其内部液体工质混合，依次回流至汽化处；由于工质冷凝后仍然具有一定的温度，在不断地与工质储存槽2内的工质混合后，使立管1由上至靠近温度异常点处形成温度逐渐降低的温度梯度，由于地层深度越浅，相应的散热速度越快，这样能够保证散热速度最大化，其次，由于回流工质和汽化工质均不会向下，使得热量不会过多的向下传递，以减少热量堆积；
40.在利用无人机搭在热成像传感器或者相机拍摄成像时，均能够获得相应的准确数据，便于进行分析和预警。
41.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。

技术特征：
1.一种基于无人机探测的林区泥炭阴燃预警装置，其特征在于，包括插入地面内的立管(1)和位于地面以上的冷却筒(6)，所述立管(1)的底端封闭，所述冷却筒(6)固定安装在所述立管(1)的顶端上并与立管(1)相互连通，所述冷却筒(6)上滑动密封套有外套筒(7)，所述立管(1)内沿其轴向安装有两个以上的工质储存槽(2)，所述工质储存槽(2)内存储有液体工质，所述工质储存槽(2)内安装有温控伸缩环(3)，所述温控伸缩环(3)的顶端上固定安装有顶杆(5)，所述冷却筒(6)内安装有深度指示机构(8)，所述顶杆(5)的顶端与深度指示机构(8)连接，所述冷却筒(6)的外壁上安装有压力指示机构(9)，所述压力指示机构(9)与所述外套筒(7)连接。2.根据权利要求1所述的一种基于无人机探测的林区泥炭阴燃预警装置，其特征在于，所述工质储存槽(2)为环形，所述工质储存槽(2)的外侧壁面与所述冷却筒(6)的内壁固定连接，所述工质储存槽(2)的内侧壁底部上设置有内倾斜导流面(201)，所述内倾斜导流面(201)的另一侧与所述立管(1)的内侧壁面连接。3.根据权利要求1所述的一种基于无人机探测的林区泥炭阴燃预警装置，其特征在于，所述温控伸缩环(3)包括两个以上的记忆金属板(302)和毛细金属网(301)，两个以上的所述记忆金属板(302)均匀分布在工质储存槽(2)内，所述记忆金属板(302)的底端通过支架与工质储存槽(2)的侧壁固定连接，一个所述记忆金属板(302)的顶端与顶杆(5)固定连接，相邻两个所述记忆金属板(302)之间固定连接有毛细金属网(301)。4.根据权利要求1所述的一种基于无人机探测的林区泥炭阴燃预警装置，其特征在于，所述深度指示机构(8)包括铰接杆(801)、伸缩杆(802)、螺杆(803)和底托盘(805)，所述铰接杆(801)的一端与所述冷却筒(6)的内侧壁铰接，每个所述工质储存槽(2)内温控伸缩环(3)顶部的顶杆(5)顶端均抵顶在所述铰接杆(801)的底壁上，且长度越长的顶杆(5)顶端越靠近铰接杆(801)的铰接位置处，所述冷却筒(6)内安装有支撑架(804)，所述螺杆(803)的光轴部分转动安装在支撑架(804)上，所述铰接杆(801)的自由端端部上开设有滑孔，所述伸缩杆(802)的一端插入滑孔内，所述伸缩杆(802)的另一端插入螺杆(803)的螺纹槽内，所述滑孔内安装有弹簧(808)，所述弹簧(808)的另一端抵顶在伸缩杆(802)的端部上，所述底托盘(805)安装在冷却筒(6)内并位于支撑架(804)的正上方，所述底托盘(805)上沿其半径开设有开口，所述底托盘(805)上安装有指针(806)，所述螺杆(803)的顶端贯穿底托盘(805)并与指针(806)固定连接，所述底托盘(805)的下方同轴设置有扇形指示盘(807)，所述扇形指示盘(807)的一端从开口穿过并与指针(806)的一侧固定连接。5.根据权利要求1所述的一种基于无人机探测的林区泥炭阴燃预警装置，其特征在于，所述压力指示机构(9)包括托架(901)、第一连杆(902)、第二连杆(903)和显示板(906)，所述托架(901)的一端与所述冷却筒(6)的外侧壁面铰接，所述第一连杆(902)的一端与托架(901)铰接，所述第一连杆(902)的另一端与外套筒(7)的外侧壁面铰接，所述托架(901)内安装有两个以上的显示板(906)，所述显示板(906)的端部固定安装有转轴(905)，所述转轴(905)的端部与所述托架(901)转动连接，所述托架(901)的一侧沿其长度方向开设有滑动槽(904)，所述滑动槽(904)内滑动连接有滑动块(907)，所述第二连杆(903)的一端与滑动块(907)铰接，所述第二连杆(903)的另一端上铰接有固定块(908)，所述固定块(908)与所述冷却筒(6)固定连接，所述转轴(905)的一端插入所述滑动槽(904)内，所述滑动块(907)的一侧与所述转轴(905)的表面接触，所述滑动块(907)经过转轴(905)处时与转轴(905)接
触并带动转轴(905)转动，所述显示板(906)上设置有反光涂层。6.根据权利要求1所述的一种基于无人机探测的林区泥炭阴燃预警装置，其特征在于，所述外套筒(7)的顶部上设置有视窗(10)，所述视窗(10)内安装有透明玻璃。7.根据权利要求1所述的一种基于无人机探测的林区泥炭阴燃预警装置，其特征在于，所述工质储存槽(2)的内侧壁面上沿其轴向开设有凹槽(11)。8.根据权利要求5所述的一种基于无人机探测的林区泥炭阴燃预警装置，其特征在于，所述立管(1)的侧壁上沿其轴向开设有导气槽(101)，所述立管(1)的侧壁顶端上滑动安装有封闭盖(102)，所述封闭盖(102)与所述导气槽(101)相对应，所述封闭盖(102)的上开设有销孔，所述销孔内穿入有卡销(103)，所述卡销(103)的一端插入立管(1)的侧壁面上，所述卡销(103)的另一端上固定连接有连接绳，所述连接绳的另一端与所述托架(901)的自由端固定连接。9.根据权利要求1所述的一种基于无人机探测的林区泥炭阴燃预警装置，其特征在于，所述工质储存槽(2)的内侧壁面上开设有导流口(4)，所述导流口(4)上密封配合有密封盖，所述顶杆(5)上设置有顶块，所述顶块位于所述密封盖的正下方。

技术总结
本发明公开一种基于无人机探测的林区泥炭阴燃预警装置，包括插入地面内的立管和位于地面以上的冷却筒，所述立管的底端封闭，所述冷却筒固定安装在所述立管的顶端上并与立管相互连通，所述冷却筒上滑动密封套有外套筒，所述立管内沿其轴向安装有两个以上的工质储存槽，所述工质储存槽内存储有液体工质。本发明，通过设置埋在林区土层内的立管，并配合工质储存槽，能够在某一深度发生阴燃或者热量积聚温度升高时，使工质储存槽内液体工质汽化并向上移动，将热量向上传递，使得冷却筒具有较高的温度，并且与周围环境温度具有明显区别，在利用无人机搭在热成像设备进行探测时，能够快速发现温度异常，从而便于及时的进行预警和处理。处理。处理。


技术研发人员：舒洋 赵鹏武 伊伯乐 张恒 班擎宇 周培 张轶超 周梅
受保护的技术使用者：内蒙古农业大学
技术研发日：2023.04.23
技术公布日：2023/7/6