CN107882112A - 用于野外作业的太阳能空气取水车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于野外作业的太阳能空气取水车，包括取水系统以及用于承载取水系统的车体，车体内置有PLC控制器；所述太阳能空气取水系统包括空气取水模块和太阳能供电模块，空气取水模块和太阳能供电模块分别与PLC控制器相连；所述空气取水模块固定在车体的车厢内，空气取水模块包括取水筒、进气管道组件、冷凝管以及制冷机，所述制冷机与PLC控制器相连。本发明的有益效果为：本发明采用太阳能供电、车体发电机供电与风能供电三种模式，保证取水过程的电能供应；结合空气取水技术，在无水源条件下利用空气中水蒸气有效获取水源，并利用附加装置进行净化储存或加热饮用，其使用不受地域限制，极端特殊复杂环境下均可获取生活或饮用水。
Description
技术领域
本发明涉及野外生活设备技术领域，具体涉及一种用于野外作业的太阳能空气取水车。
背景技术
目前，较为成熟的野外取水方式是利用抽取轻度污染的地表水源通过超滤净化后作为生活或饮用水。但是，在污染严重或者无地表水的特殊情形下，直接通过净化装置获取生活或饮用水的方式并不可行。因此，需寻求新的取水方式。
液化现象是生活中常见的现象之一，例如：从冰箱中取出的杯子，放在空气中，会发现其表面很快出现许多小水珠，这是由于刚取出来的杯体温度较低，空气中含有水蒸气，遇冷变成液态水，凝结在杯子外壁。利用液化现象的原理，人们设计了将空气中的水分采用冷凝收集饮用水的办法。
空气中的水资源取之不尽，用之不竭，一次性投入，可以解决海岛、边防哨所、矿山、偏远地区等用水需求；特别是配备零风力发电、太阳能发电设备，可有效改善环境污染、缓解水资源污染匮乏问题。但是，考虑到很多野外作业的需求，如何设计一种适用于野外作业的空气取水设备，成为本行业技术人员所要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种可行性高的可独立完成取水的用于野外作业的太阳能空气取水车。
本发明采用的技术方案为：一种用于野外作业的太阳能空气取水车，包括取水系统以及用于承载取水系统的车体，车体内置有PLC控制器；所述太阳能空气取水系统包括空气取水模块和太阳能供电模块，空气取水模块和太阳能供电模块分别与PLC控制器相连；所述空气取水模块固定在车体的车厢内，空气取水模块包括取水筒、进气管道组件、冷凝管以及制冷机；所述进气管道布置在取水筒内；所述冷凝管与进气管道在取水筒内螺旋缠绕布置，冷凝管的两端与制冷机相连形成循环的回路；所述制冷机与PLC控制器相连。
按上述方案，所述取水筒包括上下内置的第一容纳腔和第二容纳腔，取水筒的顶部设有进气孔，进气孔的入口安装进气隔离网以及进风风扇；取水筒的侧面设置有出气孔，出气孔连接外部空间，出气孔的出口安装出气隔离网以及排风风扇；所述进气管道组件包括一级进气管道和二级进气管道；所述一级进气管道呈螺旋状设置于取水筒的内部，一级进气管道的上端与进气孔连通，且一级进气管道从第一容纳腔向下延伸至第二容纳腔的底部，与固定在第二容纳腔底部的收集座相连，收集座连接有储水箱；所述二级进气管道呈螺旋状设置在第二容纳腔内，二级进气管道的上端穿过第一容纳腔连通至出气孔；所述冷凝管呈螺旋状安设于第二容纳腔内，冷凝管嵌入在一级进气管道的螺旋结构下半段以及二级进气管道的螺旋结构下半段；冷凝管的两端分别连接制冷机。
按上述方案，在第一容纳腔和第二容纳之间设置有隔热层。
按上述方案，所述进风风扇通过继电器A与PLC控制器相连；排风风扇通过继电器B与PLC控制器相连。
按上述方案，所述太阳能供电模块包括太阳能电板组件、充电管理电路和蓄电池，太阳能电板组件包括均安设于车体外壁面的上发电板和下发电板；太阳能电板组件通过充电管理电路与蓄电池相连，蓄电池与制冷机相连。
按上述方案，所述车厢的顶部铰接有上封板；车厢的右侧面铰接有侧封板，侧封板上固定牵拉电机，牵拉电机的输出轴固定牵拉筒，牵拉筒上卷绕有牵拉绳，牵拉绳的端部固定上封板的左端；所述车厢内设置有电动伸缩杆，电动伸缩杆的基座铰接在车厢内，电动伸缩杆的伸缩杆铰接侧封板的下端；所述PLC控制器与牵拉电机的电机驱动电路相连；PLC控制器与电动伸缩杆的电机驱动电路相连；所述上发电板和下发电板分别固定在上封板的外表面和侧封板的外表面。
按上述方案，所述取水车还包括水净化模块，水净化模块包括依次自下而上布置的PP棉过滤芯、颗粒活性炭滤筒芯、亚索碳过滤芯、增压器和RO膜过滤芯；所述空气取水模块通过抽水泵与水净化模块的PP棉过滤芯连通，所述RO膜过滤芯与空气取水模块的储水箱连通；所述抽水泵的控制模块、增压泵的控制模块均分别与PLC控制器相连。
按上述方案，所述车厢的左侧安装有滑动板，以及驱动滑动板上下滑动的电动升降杆，滑动板上开设通风孔，通风孔内置风力发电机组，风力发电机组与太阳能供电模块。
本发明的有益效果为：
1、本发明采用太阳能供电、车体发电机供电与风能供电三种模式，保证取水过程的电能供应；结合空气取水技术，在无水源条件下利用空气中水蒸气有效获取水源，并利用附加装置进行净化储存或加热饮用，其使用不受地域限制，极端特殊复杂环境下均可获取生活或饮用水。
2、通过太阳能供电，清洁环保，适用于野外作业情况；上发电板和下发电板安装在车厢上，有效利用车厢的空间，并且可以实现角度调节，方便提高太阳能利用效率；车厢的侧封板以及上封板打开过程中，可以实现箱体内的空间和外部空间的连通，从而使得空气取水模块可以从外部吸收空气。
3、采用两级取水模式，第一级用冷凝过的空气，第二级直接用制冷剂冷凝，极大提高能源利用率；且经由二级进气管道进入第一容纳腔的低温空气，对一级进气管的螺旋结构上半段进行初始冷却，从而提高了冷凝效率，降低了冷凝所耗费的能量。
4、利用可控制编程器实现太阳能供电模块、空气取水模块和水净化模块自动操作。
5、本发明所述取水车具备机动、灵活及便捷的特点，可行性好，可靠性高。
附图说明
图1为本发明一个具体实施例的结构示意图。
图2为本实施例中空气取水模块2的结构示意图。
图3为本实施例中太阳能供电模块的结构示意图。
图4为本实施例中风力发电机组的结构示意图。
图5为本实施例中水净化模块3的工作流程示意图。
图6为实施例中空气取水模块2的工作流程示意图。
图7为本实施例中太阳能供电模块、空气取水模块2及水净化模块3控制过程示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。
如图1所示的一种用于野外作业的太阳能空气取水车，包括取水系统以及用于承载取水系统的车体1，车体1内置有PLC控制器；所述太阳能空气取水系统包括空气取水模块2和太阳能供电模块，空气取水模块2和太阳能供电模块分别与PLC控制器相连。
本发明中，空气取水模块2固定在车体1的车厢11内，空气取水模块2包括取水筒21、进气管道组件、冷凝管24以及制冷机25；所述进气管道组件布置在取水筒21内；所述冷凝管24与进气管道组件在取水筒21内螺旋缠绕布置，冷凝管24的两端与制冷机25相连形成循环的回路；所述制冷机25与PLC控制器相连。
本发明中，太阳能供电模块包括太阳能电板组件、充电管理电路和蓄电池，太阳能电板组件通过充电管理电路与蓄电池相连，蓄电池与制冷机25相连，为制冷机25提供电能；所述太阳能电板组件包括均安设于车体1外壁面的上发电板26和下发电板27。如图1和图2所示，所述车厢11的顶部右侧设有上开口111，上开口111铰接有用于封闭上开口111的上封板12；车厢11的右侧面开设有侧开口112，侧开口112上铰接有用于封闭侧开口112的侧封板13（上封板12的右端和侧封板13的上端均铰接于车厢11的顶部右侧边沿），侧封板13上固定牵拉电机14，牵拉电机14的输出轴固定牵拉筒15，牵拉筒15上卷绕有牵拉绳16，牵拉绳16的端部固定上封板12的左端；所述车厢11内设置有电动伸缩杆17，电动伸缩杆17的基座铰接在车厢11内，电动伸缩杆17的伸缩杆铰接侧封板13的下端。所述PLC控制器与牵拉电机14的电机驱动电路相连；PLC控制器与电动伸缩杆17的电机驱动电路相连。所述上发电板26和下发电板27分别固定在上封板12的外表面和侧封板13的外表面，通过调整上封板12和侧封板13的倾斜角度，可使上发电板26和下发电板27在最合适的角度接受太阳光照，获得较佳的太阳能转化效率；而且侧封板13和上封板12打开后，车厢11内部空间和外部空间连通，可使空气取水模块2从外部吸收新鲜空气。
如图2所示，取水筒21包括上下内置的第一容纳腔213和第二容纳腔214，第一容纳腔213和第二容纳腔214之间设置有隔热层215；取水筒21的顶部设有进气孔211，进气孔211的入口安装进气隔离网221以及进风风扇231，进风风扇231通过继电器A与PLC控制器相连；取水筒21的侧面设置有出气孔212，出气孔212通过车厢11的尾部开口113连接外部空间，出气孔212的出口安装出气隔离网222以及排风风扇232，排风风扇232通过继电器B与PLC控制器相连。所述进气管道组件包括一级进气管道281和二级进气管道282；所述一级进气管道281呈螺旋状设置于取水筒212的内部，一级进气管道281的上端与进气孔211连通，且一级进气管道281从第一容纳腔213向下延伸至第二容纳腔214的底部，与固定在第二容纳腔214底部的漏斗状的收集座291相连，收集座291与储水箱292连通；所述二级进气管道282呈螺旋状设置在第二容纳腔214内，二级进气管道282的上端穿过第一容纳腔213连通至出气孔212。所述冷凝管24呈螺旋状安设于第二容纳腔214内，且冷凝管24嵌入在一级进气管道281的螺旋结构下半段以及二级进气管道282的螺旋结构下半段；冷凝管24的两端分别连接至制冷机25。采用这种结构，可以通过经由二级进气管道282进入第一容纳腔213的低温空气，对一级进气管道281的螺旋结构上半段进行初始冷却，从而提高冷凝效率，降低冷凝所耗费的能量。
所述取水车还包括水净化模块3，如图1和图5所示，水净化模块3包括依次自下而上布置的PP棉过滤芯、颗粒活性炭滤筒芯、亚索碳过滤芯、增压器和RO膜过滤芯；所述空气取水模块2通过抽水泵与水净化模块的PP棉过滤芯连通（具体是空气取水模块2的收集座291与抽水泵连通），所述RO膜过滤芯与空气取水模块的储水箱292连通。抽水泵的控制模块、增压泵的控制模块均分别与PLC控制器相连。采用较为常规的净化模块，对冷凝水进行过滤，可以有效提高饮用水的清洁度。
如图4所示，车厢11的左侧安装有滑动板4，以及驱动滑动板上下滑动的电动升降杆43，滑动板4上开设通风孔41，通风孔41内置风力发电机组42，风力发电机组42与太阳能供电模块的蓄电池相连。
本发明的工作原理为：
1）行驶车辆停车后，PLC控制器发送控制信号至牵拉电机14的电机驱动电路，牵拉电机14运转并带动牵拉筒15转动，从而由牵拉绳16拉起上封板12，直至上封板12和侧封板13处于同一平面内；
2）PLC控制器发送控制信号至电动伸缩杆17上的电机驱动电路，电动伸缩杆17内的电机带动电动伸缩杆17内的螺杆转动，使与螺母固定相连的螺杆直线移动（电机驱动模块采用步进电机，通过控制步进电机的旋转圈数，从而控制电动伸缩杆17的移动距离），直至侧封板13转动至合适角度，使上发电板26和下发电板27在最合适的角度接受太阳光照；
3）PLC控制器发送控制控制信号至继电器A和继电器B，继电器A和继电器B分别对进风风扇231、排风风扇232通电，排风风扇232转动产生负压，将空气吸入取水筒21；
4）PLC控制器发送控制控制信号至制冷机25，制冷机25的制冷剂进入冷凝管24，对进入取水筒212内空气中的水蒸气进行冷凝（PLC控制器发送控制控制信号至制冷机25的制冷电机，制冷机25的压缩泵工作，随后PLC控制器发送控制控制信号至冷凝管24上的电磁阀，电磁阀打开，制冷剂可以进入冷凝管24）；
5）PLC控制器发送控制控制信号至抽水泵的控制模块和增压泵的控制模块，使收集座291底部的水流，由PP棉过滤芯、颗粒活性炭滤筒芯、亚索碳过滤芯、增压器以及RO膜过滤芯净化后流入储水箱292进行存储。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于野外作业的太阳能空气取水车，其特征在于，包括取水系统以及用于承载取水系统的车体，车体内置有PLC控制器；所述太阳能空气取水系统包括空气取水模块和太阳能供电模块，空气取水模块和太阳能供电模块分别与PLC控制器相连；所述空气取水模块固定在车体的车厢内，空气取水模块包括取水筒、进气管道组件、冷凝管以及制冷机；所述进气管道布置在取水筒内；所述冷凝管与进气管道在取水筒内螺旋缠绕布置，冷凝管的两端与制冷机相连形成循环的回路；所述制冷机与PLC控制器相连。
2.如权利要求1所述的用于野外作业的太阳能空气取水车，其特征在于，所述取水筒包括上下内置的第一容纳腔和第二容纳腔，取水筒的顶部设有进气孔，进气孔的入口安装进气隔离网以及进风风扇；取水筒的侧面设置有出气孔，出气孔连接外部空间，出气孔的出口安装出气隔离网以及排风风扇；所述进气管道组件包括一级进气管道和二级进气管道；所述一级进气管道呈螺旋状设置于取水筒的内部，一级进气管道的上端与进气孔连通，且一级进气管道从第一容纳腔向下延伸至第二容纳腔的底部，与固定在第二容纳腔底部的收集座相连，收集座连接有储水箱；所述二级进气管道呈螺旋状设置在第二容纳腔内，二级进气管道的上端穿过第一容纳腔连通至出气孔；所述冷凝管呈螺旋状安设于第二容纳腔内，冷凝管嵌入在一级进气管道的螺旋结构下半段以及二级进气管道的螺旋结构下半段；冷凝管的两端分别连接制冷机。
3.如权利要求2所述的用于野外作业的太阳能空气取水车，其特征在于，在第一容纳腔和第二容纳之间设置有隔热层。
4.如权利要求2所述的用于野外作业的太阳能空气取水车，其特征在于，所述进风风扇通过继电器A与PLC控制器相连；排风风扇通过继电器B与PLC控制器相连。
5.如权利要求1所述的用于野外作业的太阳能空气取水车，其特征在于，所述太阳能供电模块包括太阳能电板组件、充电管理电路和蓄电池，太阳能电板组件包括均安设于车体外壁面的上发电板和下发电板；太阳能电板组件通过充电管理电路与蓄电池相连，蓄电池与制冷机相连。
6.如权利要求5所述的用于野外作业的太阳能空气取水车，其特征在于，所述车厢的顶部铰接有上封板；车厢的右侧面铰接有侧封板，侧封板上固定牵拉电机，牵拉电机的输出轴固定牵拉筒，牵拉筒上卷绕有牵拉绳，牵拉绳的端部固定上封板的左端；所述车厢内设置有电动伸缩杆，电动伸缩杆的基座铰接在车厢内，电动伸缩杆的伸缩杆铰接侧封板的下端；所述PLC控制器与牵拉电机的电机驱动电路相连；PLC控制器与电动伸缩杆的电机驱动电路相连；所述上发电板和下发电板分别固定在上封板的外表面和侧封板的外表面。
7.如权利要求2所述的用于野外作业的太阳能空气取水车，其特征在于，所述取水车还包括水净化模块，水净化模块包括依次自下而上布置的PP棉过滤芯、颗粒活性炭滤筒芯、亚索碳过滤芯、增压器和RO膜过滤芯；所述空气取水模块的收集座通过抽水泵与水净化模块的PP棉过滤芯连通，所述RO膜过滤芯与储水箱连通；所述抽水泵的控制模块、增压泵的控制模块均分别与PLC控制器相连。
8.如权利要求1所述的用于野外作业的太阳能空气取水车，其特征在于，所述车厢的左侧安装有滑动板，以及驱动滑动板上下滑动的电动升降杆，滑动板上开设通风孔，通风孔内置风力发电机组，风力发电机组与太阳能供电模块。
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