一种基于水力和光伏发电的森林防火系统的制作方法

1.本实用新型属于农渔业养殖领域，具体涉及一种基于水力和光伏发电的森林防火系统。

背景技术：

2.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，引起土壤的贫瘠并破坏森林涵养水源，甚至会导致生态环境失去平衡。
3.水库或湖泊流域周围一般会茂密的森林，而地形陡峭、人迹难觅地区的森林防火尤为困难，在天气干燥时，易发生火灾，而水库或湖泊内的水却无法有效利用。

技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种基于水力和光伏发电的森林防火系统，可全天候解决边远地区的日常用电问题，特别适合解决地形陡峭、人迹难觅地区的森林防火问题，有效利用水库或湖泊内的水资源进行发电，并同时起到防火和森林灌溉的效果。
5.为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种基于水力和光伏发电的森林防火系统，包括下库、可逆式水轮发电机组和上库，下库周边安装有太阳能发电装置，上库建设在高地上，并与下库形成一个高度差，可逆式水轮发电机组通过水管道分别连接下库和上库，上库设置有库泵站，沿流域森林等高线布置若干输水钢管，并通过上库泵站连接输水钢管，输水钢管在分水岭的关键节点处布置无线控制开关龙头。
6.进一步的，输水钢管沿流域森林呈栅格状布置，每个栅格交界点上均设置有无线控制开关龙头，并在两个相邻的无线控制开关龙头之间布置若干温度传感器，温度传感器通过温度继电器连接与其相邻的无线控制开关龙头。
7.进一步的，无线控制开关龙头沿栅格交错方向布置有最少四个出水口，每个出水口设置有独立的电磁阀，电磁阀与其安装方向对应的温度传感器连接。
8.进一步的，两个相邻的无线控制开关龙头距离小于无线控制开关龙头出水喷射距离。
9.进一步的，出水口分叉设置，两个相邻的无线控制开关龙头喷射错开与其相邻的温度传感器，并形成水幕隔离带。
10.进一步的，温度传感器凸出于地面设置，并通过导热材料密封安装。
11.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：1.依托水库湖泊内的水资源对整个流域森林进行防火。2.防火区呈栅格化布置，通过温度传感器根据火势蔓延方向自动控制无线控制开关龙头进行防火灭火。3.出水口分叉设置，从而形成一个宽度较高的水幕防火隔离带，有效阻止火势蔓延。
附图说明
12.图1为本实用新型结构示意图；
13.图2为本实用新型栅格防火区火势蔓延防火示意图；
14.图3为本实用新型栅格防火区火势蔓延方向改变后防火示意图；
15.图4为本实用新型温度传感器同时连接其它无线控制开关龙头后的栅格防火区防火示意图；
16.图5为鱼菜共生水面农田系统配合示意图；
17.图6为鱼菜共生水面农田系统结构主视图；
18.图7为图5中a-a部分剖视图；
19.图8为鱼菜共生水面农田系统赶鱼系统结构示意图；
20.图9为鱼菜共生水面农田系统v型闸门结构示意图；
21.图10为鱼菜共生水面农田系统供氧系统结构示意图；
22.图11为鱼菜共生水面农田系统赶鱼系统结构俯视图；
23.图12为鱼菜共生水面农田系统鱼粪等底泥收集及灌溉系统结构图；
24.图13为鱼菜共生水面农田系统鱼食投放系统结构图；
25.图14为图7中a部分放大示意图；
26.图15为图8中b部分放大示意图；
27.图16为图8中c部分放大示意图；
28.图中：1.下库、2.上库、3.太阳能发电装置、4.可逆式水轮发电机组、5. 水管道、8.输水钢管、9.上库泵站、10.无线控制开关龙头、11.温度传感器、12.v 型鱼槽、121.防渗膜、122.定型元钢、123.紧固件、124.航道、13.供氧系统、 131.主管道、132.出气管、133.空气压缩机、14.鱼食投放系统、141.小型泵喷船、142.鱼食投喂器、143.第一磁铁、15.鱼粪等底泥收集及灌溉系统、151.泵喷船、152.吸污泵、153.排料泵、154.灌溉管、155.抽料管、156.污水收集箱、 16.浮体农田、161.漂浮载体、162.土工布、163.固定框架、164.蔬菜大棚、17. 水面农田固定系统、171.码头、172.地锚、173.绳索、18.赶鱼系统、181.赶鱼网、182.钢丝绳、183.从动轮、184.主动轮、185.驱动电机、186.导轨、187. 第二磁铁、188.滚轮、19.v型闸门、191.闸门框架、192.升降闸板、193.小型电机。
具体实施方式
29.参照图1-4，一种基于水力和光伏发电的森林防火系统，包括下库、可逆式水轮发电机组和上库，下库周边安装有太阳能发电装置，上库建设在高地上，并与下库形成一个高度差，可逆式水轮发电机组通过水管道分别连接下库和上库，上库设置有库泵站，沿流域森林等高线布置若干输水钢管，并通过上库泵站连接输水钢管，输水钢管在分水岭的关键节点处布置无线控制开关龙头。本实用新型适用于水库、湖泊和池塘等地方，依托水库、湖泊和池塘等地方水资源对其整个流域森林进行防火。其上库2一般采用建立蓄水池的方式，甚至可采用橡胶胶囊水袋，而下库1则是水库湖泊等地方。当森林发生火灾时，远程启动过火区无线控制开关龙头10进行灭火防火；当林区长时间无降雨、空气干燥时，启动上库泵站9向全流域喷灌或沿等高线湿润林地，彻底解决森林防火问题。且地形陡峭、人迹难觅、落差越大的地方森林防火、灭火越难，但偏偏建设小型抽水蓄能电站的效益越好，也就是说，本
实用新型应用类似情况下，其防火灭火效益更佳。并且，除了森林会吸收部分水资源外，其它水资源会循环回到水库中，几乎不会浪费水资源。而在实际应用时，光伏发电原则上自用电优先，针对水面农田及v 型鱼槽上的附件设备、上库泵站9及无线控制开关龙头10等设备进行供电，余电通过抽水蓄能电站将水抽到高地，最后余电上网；晚上或阴雨天抽水蓄能电站发电，由于光伏电上网电价仅为0.4113元/kwh，而农业用电为0.6534元/kwh，抽水蓄能电站一般是用四度电发三度电，即晚上用抽水蓄能电为0.5484元/kwh，因此将光伏电转换为水电使项目自用是经济效益更好的方法，还能使项目全天候有自备电。温度传感器11可以采用英普热控pt100温感探头，而温度继电器则可以采用ziehl温度继电器。
30.其中，输水钢管8沿流域森林呈栅格状布置，每个栅格交界点上均设置有无线控制开关龙头10，并在两个相邻的无线控制开关龙头10之间布置若干温度传感器11，温度传感器11通过温度继电器连接与其相邻的无线控制开关龙头10。从而实现防火区栅格化，当火势方向向栅格区边界上的温度传感器11时，与温度传感器11相连的两个无线控制开关龙头10打开进行喷水，从而实现灭火防火的效果。当然，也可以使栅格边界的温度传感器11在与其相邻的两个无线控制开关龙头10连接后，再连接与其平行的若干向外递增栅格边界上的其它无线控制开关龙头10，从而实现根据火势蔓延方向多层防火线控制。当然，该连接方式需要根据地势、森林密度及植被种类确定。
31.其中，无线控制开关龙头10沿栅格交错方向布置有最少四个出水口，每个出水口设置有独立的电磁阀，电磁阀与其安装方向对应的温度传感器11连接。使防火区栅格化，并且每个栅格化的防护区其栅格边线均可以通过出水口喷洒水幕形成独立的防火带，有效阻止火势蔓延，相对于树木茂密的森林更为适应。
32.其中，两个相邻的无线控制开关龙头10距离小于无线控制开关龙头10出水喷射距离。防止水幕形成的防火带出现空白区域，影响防火效果。
33.其中，出水口分叉设置，两个相邻的无线控制开关龙头10喷射错开与其相邻的温度传感器11，并形成水幕隔离带。水幕交叉喷洒，可以有效增加水幕防火带的宽度，有效阻止火势蔓延，并且还可以与温度传感器11错开，防止喷水影响温度传感器11的感温效果，从而使温度继电器将电磁阀关闭，实现智能控制的效果。当然，可以在电磁阀打开后不关闭，必须进行手动关闭。
34.其中，温度传感器11凸出于地面设置，并通过导热材料密封安装。凸出于地面，可以更好的检测到火势蔓延时的温度，防止出现火势蔓延处栅格化防火区，而电磁阀未打开的问题。并且通过导热材料密封安装，可以起到保护温度传感器 11的效果，且不影响温度传感器11的感温效果。
35.本实用新型还可以通过与鱼菜共生水面农田系统进行结合，从而实现鱼光菜共生，具体的做法是，将若干浮体农田16平行设置在下库1上，并通过水面农田固定系统17固定，水面v型鱼槽12设置在两个浮体农田16之间，水面v型鱼槽12顶部为水面，并设置有航道124，鱼食投放系统14和鱼粪等底泥收集及灌溉系统15设置在航道124上，蔬菜大棚164安装在浮体农田16上，并将太阳能发电装置3安装在蔬菜大棚164上。而鱼菜共生水面农田系统本身便适用于水库、湖泊和池塘等地方，可增加大量农业用地，通过v型鱼槽12较容易收集底泥并浇灌蔬菜和牧草，保护环境，养殖零排放，而浇灌过后的水通过植物的吸收和土壤的过滤后净水回归水库，水库自动给v型鱼槽12补给净水，形成水体循环，水利用效率为
100％。在白天时，太阳能发电装置3对可逆式水轮发电机组4、供氧系统13和赶鱼系统18等装置供电，并将下库1的水通过水管道5运送至上库2，到了晚上，则可以将上库2蓄水打开，通过水管道5下流至可逆式水轮发电机组4，通过可逆式水轮发电机组4发电给上述设备供电。从而实现集光伏发电、养鱼、种菜等多种功能于一体，受地形限制较小，可实现大面积推广，在农业及旅游业方面可创造较大的经济效益。
36.其中，浮体农田16包括漂浮载体161、土工布162和固定框架163，漂浮载体161沉浸在水面内，漂浮载体161采用若干聚苯乙烯泡沫材料拼装，并通过土工布162联结成型，漂浮载体161顶部为种植区，固定框架163安装在漂浮载体 161四周，固定框架163向上延伸设置有挡土板，种植区内覆盖有种植土。聚苯乙烯泡沫作为漂浮载体161，聚苯乙烯泡沫本身具有大量微孔，有一定的锁水功能，但是又不会完全导致水无法排除进入水库，而底泥浇灌蔬菜和牧草后，浇灌过后的水通过植物的吸收和土壤的过滤后净水回归水库，从而形成水体循环。
37.其中，v型鱼槽12包括防渗膜121、定型元钢122和紧固件123，防渗膜121 缝合成整体v型鱼槽12，边缘加厚，两端密封，v型鱼槽12上边两侧每半米设一处卡扣作为紧固件123，定型元钢122坐落在v型鱼槽12底部。将养鱼用水和水库的水分隔开，防止水库水被污染，通过定型元钢122重力下落，从而保证鱼槽处于v型状态，使鱼粪容易集中沉积。在实际应用过程中，可以在v型鱼槽 12上部两端开设两个小孔，一般情况下，由于底泥抽取，v型鱼槽12水位会略微低于水库水位，通过小孔，从而实现自动补水的功能。
38.其中，还包括有供氧系统13，供氧系统13包括供气主管道131、出气管132 和空气压缩机133，空气压缩机133布置在v型鱼槽12两端，供气主管道131 环布在v型鱼槽12四周，并与空气压缩机133连接，出气管132均匀布置在v 型鱼槽12的中下部，并连接供气主管道131，在v型鱼槽12两端还布置有气氛瓶。防止水中溶氧量不足，并且同时使鱼会集中在鱼槽的中上部，保证鱼槽底部鱼粪等沉积。
39.其中，鱼食投放系统14包括小型泵喷船151141、鱼食投喂器142和第一磁铁143，鱼食投喂器142安装在小型泵喷船151141上，第一磁铁143吸附在v 型鱼槽12下部的定型元钢122上，并通过绳索173连接在小型泵喷船151141 底部。使得小船只能均速直线前进或后退，并在行驶中自动抛撒鱼饲料
40.其中，鱼粪等底泥收集及灌溉系统15包括泵喷船151、吸污泵152、排料泵 153、灌溉管154和抽料管155，泵喷船151上设置有污水收集箱156，污水收集箱156底部采用锥形设计，吸污泵152和排料泵153均安装在泵喷船151上，污水收集箱156顶部设置有进料口，并通过抽料管155连通至v型鱼槽12底部，吸污泵152连接抽料管155，污水收集箱156底部设置有排料口，并连接灌溉管 154，灌溉管154出口分叉朝向v型鱼槽12两侧的浮体农田16设置。吸污泵152 吸取v型鱼槽12底部的污水和絮状物，泵喷船151从v型鱼槽12一端移动至另一端，期间吸污，到达另一端后后再回航，回航过程中，经污水收集箱156将污水向水面农田喷灌，也可以将絮状物过滤后形成的底泥收集后可作为植物的底肥。
41.其中，水面农田固定系统17包括码头171和地锚172，浮体农田16两端采用钢架固定，并在钢架上设置浮体形成码头171，码头171通过地锚172固定。从地锚172上不少于具绳索173，预防绳索173断裂，产生破坏，有安全冗余；浮体农田16的中间和两侧至少有根通长钢筋将所有土工布162下的浮体联结成整体，预防钢筋断裂，产生破坏，有安全冗余。
42.其中，还包括有赶鱼系统18，赶鱼系统18包括赶鱼网181、钢丝绳182、从动轮183、主动轮184和驱动电机185，v型鱼槽12两侧的浮体农田16上设置有导轨186，赶鱼网181配合v型鱼槽12设置成型，边缘通过支架固定，赶鱼网181顶部两端通过滚轮188架设在导轨186上，从动轮183和主动轮184 分别设置在v型鱼槽12两端，钢丝绳182套设在从动轮183和主动轮184，主动轮184与驱动电机185传动连接，赶鱼网181顶部连接钢丝绳182，赶鱼网181 底部设置有第二磁铁187，第二磁铁187与定型元钢122贴近。在实际应用时，第二磁铁187与定型元钢122应保持一定距离，防止两者紧紧吸在一起，导致驱动电机185转动牵引困难；但两者间距不应大于cm，防止距离过大造成赶鱼网181与v型鱼槽12底部间的磁力减弱，导致赶鱼网181倾斜幅度过大而失去赶鱼作用。在使用时，有电机驱动代工主动轮184转动，从而使钢丝绳182牵引赶鱼网181沿导轨186移动，当到达最大行程后，电机反转，赶鱼网181回航。当然，由于v型鱼槽12在实际应用过程中是有很多个的，所以可以通过将每个鱼槽上的主动轮184同轴驱动，使单个驱动电机185带动多个主动轮184转动，达到统一赶鱼的效果。
43.其中，v型鱼槽12两密封端一端直接采用粘结剂配合v型防渗膜121密封，另一端通过v型闸门19配合粘结剂密封，v型闸门19顶部两端固定在浮体农田 16上。v型闸门19可以方便赶鱼系统18将鱼直接赶出v型鱼槽12，方便家鱼野化。而v型闸门19则可以采用类似小型的水利闸门，保证材质较轻即可，其闸门框架191可以根据v型鱼槽12设计成v型，而升降闸板192则形状则没有要求，闸门大小以及升降高度只需供鱼通过即可，因此对其扭力要求不高，采用小型电机193即可驱动升降。当然，还可以在升降闸板192与闸门边框的贴合处设置密封胶垫，从而保证更好的密封性。
44.其中，将v型鱼槽12和浮体农田16采用统一建筑模数设计，按目前市场常用材料的定型尺寸设计安装，最大程度节省建筑材料，降低运行成本，美化空间环境。其中v型鱼槽12定型为宽
×
深＝4000
㎜×
3000
㎜
，2500
㎜
深以上有供氧系统13，为鱼类养殖区，以下三角区域为鱼粪收集区；浮体农田16宽度为6000
ꢀ㎜
，蔬菜大棚164种植区浮体厚度为400
㎜
、相应覆土层不超过222
㎜
，露天种植区浮体厚度为200
㎜
、相应覆土层不超过111
㎜
；水面农田长度一般采用50m、 100m、150m、200m、250m、300m、350m、400m、450m、500m；每组水面农田由蔬菜大棚164浮体农田16+v型鱼槽12+露天种植浮体农田16组成，两组水面农田间距为4000
㎜
。
45.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种基于水力和光伏发电的森林防火系统，其特征是：包括下库、可逆式水轮发电机组和上库，下库周边安装有太阳能发电装置，上库建设在高地上，并与下库形成一个高度差，可逆式水轮发电机组通过水管道分别连接下库和上库，上库设置有库泵站，沿流域森林等高线布置若干输水钢管，并通过上库泵站连接输水钢管，输水钢管在分水岭的关键节点处布置无线控制开关龙头；输水钢管沿流域森林呈栅格状布置，每个栅格交界点上均设置有无线控制开关龙头，并在两个相邻的无线控制开关龙头之间布置若干温度传感器，温度传感器通过温度继电器连接与其相邻的无线控制开关龙头；无线控制开关龙头沿栅格交错方向布置有最少四个出水口，每个出水口设置有独立的电磁阀，电磁阀与其安装方向对应的温度传感器连接；两个相邻的无线控制开关龙头距离小于无线控制开关龙头出水喷射距离；出水口分叉设置，两个相邻的无线控制开关龙头喷射错开与其相邻的温度传感器，并形成水幕隔离带。2.根据权利要求1所述的一种基于水力和光伏发电的森林防火系统，其特征是：温度传感器凸出于地面设置，并通过导热材料密封安装。

技术总结

本实用新型公开了一种基于水力和光伏发电的森林防火系统，包括下库、可逆式水轮发电机组和上库，下库周边安装有太阳能发电装置，上库建设在高地上，并与下库形成一个高度差，可逆式水轮发电机组通过水管道分别连接下库和上库，上库设置有库泵站，沿流域森林等高线布置若干输水钢管，并通过上库泵站连接输水钢管，输水钢管在分水岭的关键节点处布置无线控制开关龙头。可全天候解决边远地区的日常用电问题，特别适合解决地形陡峭、人迹难觅地区的森林防火问题，有效利用水库或湖泊内的水资源进行发电，并同时起到防火和森林灌溉的效果。并同时起到防火和森林灌溉的效果。并同时起到防火和森林灌溉的效果。