蒸腾量监测型山林火险自动警示装置.doc

第29届全国青少年科技创新大赛项目 蒸腾量监测型山林火险自动警示装置 PAGE PAGE 1 蒸腾量监测型山林火险自动警示装置 单 位： 湖南省长沙市长郡中学 二0一四年五月 目 录 TOC \o 1-2 \h \z \u 摘要 1 关键词 1 一、课题的提出与意义 2 1.1课题的提出 2 1.2项目的意义 3 二、设计的基本思路 4 2.1装置设计的基本定位 4 2.2功能设计法的应用 5 2.3实验研究 5 三、装置设计的基本依据 6 3.1 基本假设 6 3.2 科学实验 7 四、装置的设计 9 4.1 装置的总体方案设计 9 4.2 装置主要部件设计 10 五、装置的制作与试验 13 5.1装置的制作 13 5.2 样机的试验 14 六、结束语 15 6.1 项目的主要贡献 15 6.2 进一步改进设想 15 6.3 几点体会 16 七、参考文献 17 摘要 预防森林火灾，保护绿色家园，具有重要的社会意义和经济意义。本项目从满足经济欠发达地区的山林火险警示需要的愿望出发，应用科学技术原理和创造性思维，研发设计出一种“蒸腾量监测型山林火险自动警示装置”。 该装置主要由蒸腾水蒸气收集罩、液化组件、翻斗式水量计量组件、检测比较电路、太阳能电池板和升降支架等构成。工作时，将蒸腾水蒸气收集罩通过调节升降支架套住采集点的树木枝叶，接通电源，电子致冷片将蒸腾水蒸气液化成水，水流入翻斗式水量测量组件计量，得出采集点日蒸腾水量，间接推断出植物的含水率，再结合季节、无雨天数、日照等气候因素，从而预测林木燃烧性，从而警示山林火险，并为山林火险预测预报提供重要的参考数据。 本项目的主要创新点在于： 1、 提出了关于 “生长中的植物（活可燃物）的蒸腾量与植物含水率（可燃性）存在一定的关系” 的基本假设，并设计了科学实验对此假设进行了验证，从而为蒸腾量监测型山林火险自动警示装置的设计提供了理论基础。 2、采用了蒸腾水蒸气收集罩+液化组件的结构实现了蒸腾作用物态的转换，突破了人工采摘植枝后测定植物含水率的信息收集方式，对减轻劳动强度、保护植物和实现技术检测具有积极的意义。 3、采用了翻斗式水量计量组件，直接将蒸腾水量转换为以开关量形式表示的数字信息量输出，以简单的结构方式满足了信息传输、记录和显示等的需要。 关键词 蒸腾量；监测；山林火险；自动警示 一、课题的提出与意义 1.1课题的提出 每到春节，我们全家都喜欢回乡下老家过节，这是我最期盼最高兴的日子，亲友团聚，其乐融融。但2013年的春节回去，却感到有点变化，伯父有些愁眉苦脸，话语不多，村里也不像往年那般热闹祥和。这是为什么？从伯母口里得知，是年关那天有人不小心引燃山火，全村男女老少苦战了大半天才将山火扑灭。大火呑噬了村里70%的山地的林木，经济损失惨重，幸好没有人员伤亡。伯父家承包的10亩油茶林也未能幸免，直接经济损失达数十万元之多，对普通农家来说无异是惊天霹雳。灾情之下，大家都没有好心情过年。 第二天我去了山林火灾现场，记忆中的林木茂盛山头已经不在，断枝残叶，一片狼藉，还弥漫着被火烧过的浓重气味。走下山来，碰见镇政府派出广播宣传车在流动宣告森林防火要求，特别提到春节上坟不得焚香放炮，建议以鲜花奠祭为宜。我想，亡羊补牢，为时未晚。 由于人为原因或自然缘故，我国各地的森林火灾时有发生，而乡村山林是火灾多发之地。2012年，仅长沙县就发生了276场山火（数据来源：长沙县林业局）。据网上信息，全世界每年发生的森林火灾达几十万次之多。 众所周知，森林是大自然的生态屏障，也是人类生存繁衍的摇篮。森林能够涵养水源，保持水土，防风固沙，净化空气，美化环境，预防自然灾害，提供人类生活资源。预防森林火灾，就是保护森林，保护人类的生存环境。 2013年的春节感受令人难忘，每当广播里传出费翔唱的“冬天里的一把火”，便情不自禁地在脑海里飘来少许忧伤。一天，恰恰在科技老师召集的科技创新选题头脑风暴会上，“冬天里的一把火”的旋律又从窗外传来。开始有点不安，随后则被同学们的头脑风暴感染，将歌声演变成了灵感：有没有新办法来预防“冬天里的一把火”？在我的提议下，大家围绕预防火灾的问题开始了新的头脑风暴。尽管讨论热烈，但大家想到的所谓创意，上网查询即发现都已成了现实。具有新颖性的预防火灾类课题依然没有着落。 我还不死心，决定再去社会调研。正好有同学的亲戚在长沙市武警消防总队工作。于是在同学的帮助下去了武警消防总队找专家咨询，获悉一些有关森林火灾防范方面的信息，其中长沙市的“森林火险预