CN108617383A - 一种基于沙漠治理的环境保护新系统及实施方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于沙漠治理的环境保护新系统及实施方法，系统包括植被单元、清洁能源收集单元、水汽回收单元和供水单元；植被单元包括自然树木和人造树木；清洁能源收集单元包括太阳能发电装置和风能发电装置，太阳能发电装置与风能发电装置为一体化结构；水汽回收单元位于该系统的顶端且与清洁能源收集单元固定连接；供水单元包括显露部和预埋部，显露部与水汽回收单元连通，预埋部位于植被单元根系周边的土壤处。本发明的有益效果为：充分利用沙漠地区太阳能和风能资源，实现本装置工作能源的自给，通过智能控制捻盖与捻绳的配合间隙，掌控水分的运输量，有效满足植物在干旱地区的生长需求，成本低廉，适合干旱地区大范围推广。
Description
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，特别涉及一种基于沙漠治理的环境保护新系统及实施方法。
背景技术
沙漠化(desertification)是由于干旱少雨、植被破坏、大风吹蚀、流水侵蚀、土壤盐渍化等因素造成的大片土壤生产力下降或丧失的自然(非自然)现象。全球沙漠化以每年7万平方公里的增幅迅速扩张，110多个国家和地区、10亿人口深受其害。
目前，随着沙漠化的不断扩张，在沙漠中种植植物已成为遏制沙漠扩张的有效方法。然而，沙漠地区常年干旱，降水稀少，大多数植物因缺水而难以成活，导致治沙效果不明显。况且，在沙漠中长距离输水，距离越长对管道的要求就越高，增加了成本；建立供水中继站，需要为供水中继站提供电力，在沙漠中安装铺设电缆线，不但费时费力，还增加了供水的成本。因此，设计一种充分利用沙漠优势资源，既能降低成本，又能为沙漠中植物有效供水的方法称为迫切需求。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于沙漠治理的环境保护新系统及实施方法。
本发明具体技术方案如下：
一种基于沙漠治理的环境保护新系统，所述系统包括植被单元、清洁能源收集单元、水汽回收单元和供水单元；
所述植被单元包括自然树木和人造树木；
所述清洁能源收集单元包括太阳能发电装置和风能发电装置，所述太阳能发电装置与所述风能发电装置为一体化结构；
所述水汽回收单元位于该系统的顶端且与所述清洁能源收集单元固定连接；
所述供水单元包括显露部和预埋部，所述显露部与所述水汽回收单元连通，所述预埋部位于所述植被单元根系周边的土壤处。
进一步的，所述太阳能发电装置包括太阳能板、太阳能蓄电池、安装底座和固定于地面的支撑杆；
所述安装底座的底面与所述支撑杆的顶端固定连接；所述安装底座的上表面固定有第一支撑臂，所述第一支撑臂的自由端通过枢转轴枢接有第二支撑臂；所述第一支撑臂内嵌有支臂电机，所述支臂电机的输出轴与所述枢转轴传动连接；所述第二支撑臂的自由端与所述太阳能板连接；所述太阳能板的上表面边缘处内嵌有相互连通的集水凹槽，所述太阳能板的侧面还设有与所述集水凹槽连通的开口，所述开口与所述供水单元连通；
所述安装底座的上表面边缘处固定连接有光度感应装置；
所述太阳能蓄电池固定在所述安装底座的上表面；
所述太阳能蓄电池分别与所述太阳能板、所述支臂电机和所述光度感应装置电连接；
所述风能发电装置包括垂直轴风力发电机和与所述垂直轴风力发电机电连接的风能蓄电池；所述垂直轴风力发电机位于所述安装底座的正下方，且所述垂直轴风力发电机与所述支撑杆转动连接。
进一步的，所述水汽回收单元包括水汽收集网和水滴汇集通道；所述水滴汇集通道与所述太阳能板的一端固定连接，所述水汽收集网位于所述水滴汇集通道的正上方且与所述水滴汇集通道的内壁固定连接；所述水滴汇集通道与所述供水单元连通。
进一步的，所述水滴汇集通道为管状结构，所述水滴汇集通道的管壁沿轴向方向设有通槽，所述通槽与所述水滴汇集通道的内腔连通；
所述水汽收集网贯穿所述通槽且与所述水滴汇集通道的内壁固定连接。
进一步的，所述水滴汇集通道的出口端沿轴向方向向内设有10°升角；所述水汽收集网表面涂覆有纳米亲水涂料。
进一步的，所述供水单元包括供水管路、埋置于地表下方的储水缸体和捻绳；所述供水管路的一端分别与所述水滴汇集通道和所述开口连通，所述供水管路的另一端与所述储水缸体连通；所述储水缸体的侧壁向内凹嵌有捻盖，所述捻绳穿过所述捻盖；所述捻绳的一端位于所述储水缸体内浸于汇集的水中，所述捻绳的另一端位于所述植被单元根系周边的土壤处。
进一步的，所述捻盖包括可升降的上半部和固定的下半部，所述上半部与所述下半部对接的中心处开有上部半圆通孔，所述下半部与所述上半部对接的中心处开有下部半圆通孔，所述上部半圆通孔与所述下部半圆通孔围合成与所述捻绳配合的圆形通孔；
所述储水缸体的内壁设置有驱动电机，所述驱动电机的输出轴连接有水平丝杆，所述水平丝杆通过惰轮传动连接有竖直丝杆，所述竖直丝杆与所述上半部螺纹连接，所述上半部可沿所述竖直丝杆升降移动；
所述竖直丝杆由下至上依次设有第一行程开关、第二行程开关和第三行程开关；
所述第一行程开关、所述第二行程开关、所述第三行程开关和所述驱动电机均与所述太阳能蓄电池电连接。
进一步的，所述系统还包括控制单元，所述控制单元包括：位置监测模块、环境湿度监测模块和处理模块；
所述位置监测模块用于接收所述第一行程开关、所述第二行程开关和所述第三行程开关采集的所述上半部的位置数据；所述位置监测模块还用于接收所述光度感应装置捕捉垂直于所述太阳能板的最强光照位置；
所述环境湿度监测模块用于对植被单元根系周边的土壤湿度进行监测；
所述处理模块用于将采集的所述上半部的位置数据与接收的湿度数据进行逻辑分析并做处理：
当监测湿度低于设定湿度区间的下限值时，所述处理模块向所述驱动电机发出启动指令，待所述上半部触发所述第三行程开关时，所述处理模块向所述驱动电机发出停止指令；
当监测湿度介于设定湿度区间之内时，所述处理模块向所述驱动电机发出启动指令，待所述上半部触发所述第二行程开关时，所述处理模块向所述驱动电机发出停止指令；
当监测湿度高于设定湿度区间的上限值时，所述处理模块向所述驱动电机发出启动指令，待所述上半部触发所述第一行程开关时，所述处理模块向所述驱动电机发出停止指令；
所述处理模块还用于将采集的最强光照的位置数据进行分析并做处理：
当所述光度感应装置捕捉到垂直于所述太阳能板的最强光照位置时，所述处理模块向所述支臂电机发出启动指令，待所述太阳能板转动到垂直所述最强光照的位置时，所述处理模块向所述支臂电机发出停止指令。
进一步的，所述供水管路的入口设有滤器，所述供水管路的出口设有电动阀；
所述储水缸体还设有通向地面上方的排水管，所述排水管内设置有水泵；
所述电动阀和所述水泵均与所述太阳能蓄电池电连接。
一种应用所述基于沙漠治理的环境保护新系统的实施方法，所述实施方法包括如下步骤：
步骤1：太阳能发电装置通过利用沙漠地区的太阳能进行发电，并将电能储存到太阳能蓄电池中；风能发电装置通过利用沙漠地区的风能进行发电，并将电能储存到风能蓄电池中；
步骤2：水汽收集网吸聚雾气，利用沙漠昼夜温差使得云雾在网上凝结成水，汇集到水滴汇集通道中，并与太阳能板上的集水凹槽中收集的雨水一并通过供水管路进入储水缸体；
步骤3：水分通过捻绳传递给土壤为植物供水；
优选的，湿度区间设定为[55％，80％]；根据植被单元根系周边的土壤监测湿度与设定湿度区间进行比较，进而启动驱动电机，调节捻盖与捻绳的配合间隙，掌控水分的运输量；
步骤4：入冬之前，关闭电动阀，停止水分进入储水缸体；并通过排水管抽出储水缸体内的存水。
本发明的有益效果如下：
1、此装置利用涂覆有纳米亲水涂料的尼龙网，依据沙漠地区空气中产生的水雾资源，聚雾成水，将获得的水资源与太阳能板上的集水凹槽中收集的雨水一并储存在装置内部，可持续稳定为植物提供生长所需水分，从而解决沙漠植物的灌溉问题，确保植物的正常生长，提高植物的成活率；
2、充分利用沙漠地区太阳能和风能资源，实现本装置工作能源自给的同时还能向外输出，具有经济效益；
3、通过智能控制捻盖与捻绳的配合间隙，掌控水分的运输量，有效满足植物在不同湿度下的生长需求；
4、垂直轴风力发电机的设置既可降低风速又能防风固沙，优化了沙漠环境；
5、该装置结构简单、运行可靠、成本低廉，适合干旱地区大范围推广。
附图说明
图1为环境保护新系统的结构示意图；
图2为太阳能发电装置的结构示意图；
图3为水滴汇集通道的纵向剖视图；
图4为储水缸体的内部结构示意图；
图5为捻盖的侧视图。
其中：1、植被系统；2、太阳能板；201、开口；3、太阳能蓄电池；4、安装底座；5、第一支撑臂；6、枢转轴；7、第二支撑臂；8、光度感应装置；9、垂直轴风力发电机；10、风能蓄电池；11、水汽收集网；12、水滴汇集通道；121、通槽；13、供水管路；14、储水缸体；15、捻绳；16、捻盖；161、上半部；162、下半部；163、上部半圆通孔；164、下部半圆通孔；17、驱动电机；18、水平丝杆；19、竖直丝杆；20、第一行程开关；21、第二行程开关；22、第三行程开关；23、滤器；24、电动阀；25、排水管；26、支撑杆。
具体实施方式
下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
根据本发明的实施例，提供了一种基于沙漠治理的环境保护新系统，如图1、图2和图3所示。一种基于沙漠治理的环境保护新系统，该系统包括植被单元1、清洁能源收集单元、水汽回收系统和供水单元；
植被单元1包括自然树木和人造树木；
清洁能源收集单元包括太阳能发电装置和风能发电装置，太阳能发电装置与风能发电装置为一体化结构。优选的，既保障太阳能发电装置对太阳光的利用效果，又实现风能发电装置既可降低风速又能防风固沙的作用，风能发电装置介于太阳能发电装置与地面之间。
本实施例中，太阳能发电装置包括太阳能板2、太阳能蓄电池3安装底座4和固定于地面的支撑杆26。
安装底座4的底面与支撑杆26的顶端固定连接；安装底座4的上表面固定有第一支撑臂5，从各个细节保证太阳能的利用效率，优选的，第一支撑臂5竖直向上。第一支撑臂5的自由端通过枢转轴6枢接有第二支撑臂7；第一支撑臂5内嵌有支臂电机，支臂电机的输出轴与枢转轴6传动连接。第二支撑臂7的自由端与太阳能板2连接，太阳能板2在第二支撑臂7的带动下可沿枢转轴6半圆周摆动，即摆动角度从0°至180°，与太阳升起与回落的角度相配合。
太阳能板2的上表面边缘处内嵌有相互连通的集水凹槽，太阳能板2的侧面还设有与集水凹槽连通的开口201，开口201与供水单元连通。沙漠中的雨水下落到太阳能板2上，并通过集水凹槽汇入至供水单元，实现对雨水的回收和利用。根据不同地区沙漠降水量的不同，可将若干太阳能板2组装成一组，用以承接更多的雨水。单组集合所包含太阳能板2的数量需根据不同沙漠的具体环境特点进行测算。
为实现本实施例中太阳能发电装置可根据太阳光强度的变化而进行位置的自动调节，以捕捉太阳光的强光部分，保证太阳能发电装置单位时间发电量的最大化，从而实现太阳能的最大利用率。进一步优选的，安装底座4的上表面边缘处固定连接有光度感应装置8。光度感应装置8与控制支臂电机工作的处理模块通讯连接。光度感应装置8用来监测光照的强弱，用以确定实时最强光照的位置。本实施例中，光度感应装置8选用绵阳市稻田科技有限公司生产的Veinasa品牌的KQ-GZ型光照传感器。该传感器采用灵敏度较高的硅蓝光伏探测器作为传感器，用户可根据不同测量场所配置不同的量程，具有测量范围宽、线性度好、防水性好、安装方便等特点。
太阳能蓄电池3固定在安装底座4的上表面，经太阳能板2收集的能量以电能的形式存储在太阳能蓄电池3中，作为整个系统各部件工作的支撑电源。
太阳能蓄电池3分别与太阳能板2、支臂电机和光度感应装置8电连接。
本实施例中，风能发电装置包括垂直轴风力发电机9和与垂直轴风力发电机9电连接的风能蓄电池10。垂直轴风力发电机9位于安装底座4的正下方且与支撑杆26转动连接。垂直轴风力发电机9的设置不仅利用了沙漠中大量的风能资源，而且还起到降风速和防风沙的效果。为提升垂直轴风力发电机9防风固沙效果，进一步优选的，垂直轴风力发电机9的叶片轴向高度与支撑杆26的高度接近。
水汽回收单元位于该系统的顶端且与清洁能源收集单元固定连接。优选的，水汽回收单元包括水汽收集网11和水滴汇集通道12。本实施例中，水汽收集网11为尼龙网。进一步优选的，为提升水雾的吸收能力，水汽收集网11表面涂覆有纳米亲水涂料。水滴汇集通道12与太阳能板2的一端固定连接，水汽收集网11位于水滴汇集通道12的正上方且与水滴汇集通道12的内壁固定连接；水滴汇集通道12与供水单元连通。气温下降时，如沙漠昼夜交替时候，水雾吸附在水汽收集网11上，随着气温的进一步降低，水雾液化为水滴，挂着在水汽收集网11上，并随着水滴汇集量的不断增加，水滴依靠重力沿着水汽收集网11下落并汇集到水滴汇集通道12内。
本实施例中，水滴汇集通道12为管状结构，水滴汇集通道12的管壁沿轴向方向设有通槽121，通槽121与水滴汇集通道12的内腔连通。水滴汇集通道12选用金属材料制成，表面涂覆防水漆，有效适应沙漠恶略环境。为保证水滴快速流入供水单元，进一步优选的，水滴汇集通道12的出口端沿轴向方向向内设有10°升角。
水汽收集网11贯穿通槽121且与水滴汇集通道12的内壁固定连接，本实施例中，水汽收集网11垂直于水滴汇集通道12。
供水单元包括显露部和预埋部，显露部与水汽回收单元连通，预埋部位于植被单元1根系周边的土壤处。本实施例中，供水单元包括供水管路13、埋置于地表下方的储水缸体14和捻绳15。供水管路13的一端分别与水滴汇集通道12和开口201连通，供水管路13的另一端与述储水缸体14连通。储水缸体14的侧壁向内凹嵌有捻盖16，捻绳15穿过捻盖16。捻绳15的一端位于储水缸体14内并浸于汇集的水中，捻绳15的另一端位于植被单元1根系周边的土壤处。
水滴汇集通道12将汇集的水与太阳能板2上的集水凹槽中收集的雨水一并通过供水管路13流入储水缸体14，以供植被单元1生长之用。捻绳15为棉质材料，吸水性能较好。捻绳15的一端浸入水中，水分持续不断的被捻绳15吸收，并按照顺浓度梯度扩散至捻绳15的另一端。因为捻绳15的另一端位于植被单元1根系周边的土壤处，因而水分经由土壤扩散至植被单元1的根系处，为沙漠植物的生长提供水源。同时，由于捻盖16设置为内凹式的，捻绳15与沙土为部分接触，进而限制了水分的流出速度。
该系统工作时，光度感应装置8会自动捕捉实时垂直于太阳能板2的最强光照位置，并将捕捉到的该位置信号转换为电信号输出至控制支臂电机工作的处理模块，处理模块向支臂电机发出启动指令。支臂电机启动并将动能输送至枢转轴6，进而带动第二支撑臂7运动，使得太阳能板2在第二支撑臂7的带动下沿枢转轴6半圆周摆动，从而确保太阳能板2能够实时垂直于此时的最强太阳光照方向，实现了太阳能的最大利用率。待太阳能板2转动到垂直当前最强光照的位置时，处理模块向支臂电机发出停止指令。太阳能板2将收集到的太阳能转变成电能储存至太阳能蓄电池3中，为该系统各个部件的工作提供能源基础。
垂直张挂水汽收集网11，以吸聚沙漠空气中的雾气，待雾变为水后与太阳能板2上的集水凹槽中收集的雨水一并通过供水管路13流入储水缸体14，以供植被单元1的生长之用。水分通过连通储水缸体14与植被单元1根系的捻绳15扩散到植被单元1根系周边的土壤中，为植物的生长提供水源供给。
实施例2
实施例2在实施例1的基础上，进一步限定了捻盖16包括可升降的上半部161和固定的下半部162，如图4和图5所示。上半部161与下半部162对接的中心处开有上部半圆通孔163，下半部162与上半部161对接的中心处开有下部半圆通孔164，上部半圆通孔163与下部半圆通孔164围合成与捻绳15配合的圆形通孔。
储水缸体14的内壁设置有驱动电机17，驱动电机17的输出轴连接有水平丝杆18，水平丝杆18通过惰轮传动连接有竖直丝杆19，竖直丝杆19与上半部161螺纹连接，上半部161可沿竖直丝杆19升降移动。本实施例中，驱动电机17为防水电机，在市场上根据功率需求可直接购买。
竖直丝杆19由下至上依次设有第一行程开关20、第二行程开关21和第三行程开关22。本实施例中，第一行程开关20、第二行程开关21和第三行程开关22均内嵌于竖直丝杆19中，避免影响上半部161沿竖直丝杆19的上下滑动。
第一行程开关20、第二行程开关21和第三行程开关22均与驱动电机17通信连接。
第一行程开关20、第二行程开关21、第三行程开关22和驱动电机17均与太阳能蓄电池3电连接。
该环境保护新系统还包括控制单元，控制单元包括：位置监测模块、环境湿度监测模块和处理模块。
位置监测模块用于接收第一行程开关20、第二行程开关21和第三行程开关22采集的上半部161的位置数据。
环境湿度监测模块用于对植被单元1根系周边的土壤湿度进行监测。
处理模块用于将采集的上半部161的位置数据与接收的湿度数据进行逻辑分析并做处理：
当监测湿度低于设定湿度区间的下限值时，处理模块向驱动电机17发出启动指令，待上半部161触发第三行程开关22时，处理模块向驱动电机17发出停止指令；
当监测湿度介于设定湿度区间之内时，处理模块向驱动电机17发出启动指令，待上半部161触发第二行程开关21时，处理模块向驱动电机17发出停止指令；
当监测湿度高于设定湿度区间的上限值时，处理模块向驱动电机17发出启动指令，待上半部161触发第一行程开关20时，处理模块向驱动电机17发出停止指令。
本实施例中，湿度区间设定为[55％，80％]。若环境湿度监测模块监测到植被单元1根系周边的土壤湿度为50％时，处理模块向驱动电机17发出启动指令。驱动电机17开始工作，动力通过水平丝杆18和惰轮传递给竖直丝杆19，竖直丝杆19旋转进而带动上半部161沿竖直丝杆19上升。待上半部161触发第三行程开关22时，处理模块向驱动电机17发出停止指令。随即，驱动电机17停止工作，此时，上半部161位于竖直丝杆19的上部，上部半圆通孔163与下部半圆通孔164围合成与捻绳15配合的圆形通孔的直径最大，捻绳15受到圆形通孔的挤压力最小，储水缸体14内的水分沿捻绳15的扩散速度最快。
若环境湿度监测模块监测到植被单元1根系周边的土壤湿度为75％时，处理模块向驱动电机17发出启动指令。驱动电机17开始工作，动力通过水平丝杆18和惰轮传递给竖直丝杆19，竖直丝杆19旋转进而带动上半部161沿竖直丝杆19运动。待上半部161触发第二行程开关21时，处理模块向驱动电机17发出停止指令。随即，驱动电机17停止工作，此时，上半部161位于竖直丝杆19的中间位置，上部半圆通孔163与下部半圆通孔164围合成与捻绳15配合的圆形通孔的直径缩小，捻绳15受到圆形通孔的挤压力增大，储水缸体14内的水分沿捻绳15的扩散速度受挤压力影响而降低。
若环境湿度监测模块监测到植被单元1根系周边的土壤湿度为85％时，处理模块向驱动电机17发出启动指令。驱动电机17开始工作，动力通过水平丝杆18和惰轮传递给竖直丝杆19，竖直丝杆19旋转进而带动上半部161沿竖直丝杆19向下运动。待上半部161触发第一行程开关20时，处理模块向驱动电机17发出停止指令。随即，驱动电机17停止工作，此时，上半部161位于竖直丝杆19的下部，上部半圆通孔163与下部半圆通孔164围合成与捻绳15配合的圆形通孔的直径最小，捻绳15受到圆形通孔的挤压力最大，储水缸体14内的水分沿捻绳15的扩散速度最慢。
太阳能蓄电池3为第一行程开关20、第二行程开关21、第三行程开关22和驱动电机17提供动力能源，充分利用了沙漠地区的清洁能源。通过对植被单元1根系周边的土壤湿度的实时监测，智能控制捻盖16与捻绳15的配合间隙，掌控水分的运输量，有效满足植物在不同湿度下的生长需求。方案的设计中，需根据沙漠环境的具体情况，测算出水滴的汇入量，从而设定行程开关之间的距离，进而控制上部半圆通孔163与下部半圆通孔164围合成与捻绳15配合的圆形通孔的直径的变化量，进一步控制捻绳15所受圆形通孔的挤压力大小，最终掌控储水缸体14内的水分沿捻绳15的扩散速度。
实施例3
实施例3在实施例1或实施例2的基础上，为有效减少水分进入储水缸体14过程中携带泥沙和大型固体颗粒，进一步限定了供水管路13的入口设有滤器23。本实施例中，滤器23可选用装有滤膜的金属滤网。
本系统可以将多个清洁能源收集单元和水汽回收单元通过供水管路13进行连通，汇集水分至储水缸体14内。为控制水分进入储水缸体14的流量大小，进一步优选的，供水管路13的出口设有电动阀24，电动阀24与太阳能蓄电池3电连接。通过智能控制电动阀24阀门的开关变化，进而控制供水管路13位于电动阀24处的横截面大小的变化，实时掌握水分流入储水缸体14的流量大小。
为防止储水缸体14内水分积累过多造成缸体的损坏，更进一步优选的，储水缸体14还设有通向地面上方的排水管25，排水管25内设置有水泵，水泵与太阳能蓄电池3电连接。当储水缸体14内的积水过多时，不但可以通过扩大上部半圆通孔163与下部半圆通孔164围合成与捻绳15配合的圆形通孔的直径，加快水分的流出速度，还可以通过打开排水管25内的水泵，将缸内的积水有效排出。同时，为避免进入冬季后储水缸体14因内储积水而冻裂，入冬之前，可以通过排水管25抽出储水缸体14内的积水，从而保护储水缸体14。如图1所示。
根据本发明的另一方面，还提供了一种基于沙漠治理的环境保护新系统的实施方法，包括如下步骤：
步骤1：太阳能发电装置通过利用沙漠地区的太阳能进行发电，并将电能储存到太阳能蓄电池中；风能发电装置通过利用沙漠地区的风能进行发电，并将电能储存到风能蓄电池中；
步骤2：水汽收集网吸聚雾气，利用沙漠昼夜温差使得云雾在网上凝结成水，汇集到水滴汇集通道中，并与太阳能板上的集水凹槽中收集的雨水一并通过供水管路进入储水缸体；
步骤3：水分通过捻绳传递给土壤为植物供水；
优选的，湿度区间设定为[55％，80％]；根据植被单元根系周边的土壤监测湿度与设定湿度区间进行比较，进而启动驱动电机，调节捻盖与捻绳的配合间隙，掌控水分的运输量；
步骤4：入冬之前，关闭电动阀，停止水分进入储水缸体；并通过排水管抽出储水缸体内的存水。
本发明的有益效果为：
1、此装置利用涂覆有纳米亲水涂料的尼龙网，依据沙漠地区空气中产生的水雾资源，聚雾成水，将获得的水资源与太阳能板上的集水凹槽中收集的雨水一并储存在装置内部，可持续稳定为植物提供生长所需水分，从而解决沙漠植物的灌溉问题，确保植物的正常生长，提高植物的成活率；
2、充分利用沙漠地区太阳能和风能资源，实现本装置工作能源自给的同时还能向外输出，具有经济效益；
3、通过智能控制捻盖与捻绳的配合间隙，掌控水分的运输量，有效满足植物在不同湿度下的生长需求；
4、垂直轴风力发电机的设置既可降低风速又能防风固沙，优化了沙漠环境；
5、该装置结构简单、运行可靠、成本低廉，适合干旱地区大范围推广。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于沙漠治理的环境保护新系统，其特征在于，所述系统包括植被单元(1)、清洁能源收集单元、水汽回收单元和供水单元；
所述植被单元(1)包括自然树木和人造树木；
所述清洁能源收集单元包括太阳能发电装置和风能发电装置，所述太阳能发电装置与所述风能发电装置为一体化结构；
所述水汽回收单元位于该系统的顶端且与所述清洁能源收集单元固定连接；
所述供水单元包括显露部和预埋部，所述显露部与所述水汽回收单元连通，所述预埋部位于所述植被单元(1)根系周边的土壤处。
2.根据权利要求1所述的基于沙漠治理的环境保护新系统，其特征在于，所述太阳能发电装置包括太阳能板(2)、太阳能蓄电池(3)、安装底座(4)和固定于地面的支撑杆(26)；
所述安装底座(4)的底面与所述支撑杆(26)的顶端固定连接；所述安装底座(4)的上表面固定有第一支撑臂(5)，所述第一支撑臂(5)的自由端通过枢转轴(6)枢接有第二支撑臂(7)；所述第一支撑臂(5)内嵌有支臂电机，所述支臂电机的输出轴与所述枢转轴(6)传动连接；所述第二支撑臂(7)的自由端与所述太阳能板(2)连接；所述太阳能板(2)的上表面边缘处内嵌有相互连通的集水凹槽，所述太阳能板(2)的侧面还设有与所述集水凹槽连通的开口(201)，所述开口(201)与所述供水单元连通；
所述安装底座(4)的上表面边缘处固定连接有光度感应装置(8)；
所述太阳能蓄电池(3)固定在所述安装底座(4)的上表面；
所述太阳能蓄电池(3)分别与所述太阳能板(2)、所述支臂电机和所述光度感应装置(8)电连接；
所述风能发电装置包括垂直轴风力发电机(9)和与所述垂直轴风力发电机(9)电连接的风能蓄电池(10)；所述垂直轴风力发电机(9)位于所述安装底座(4)的正下方，且所述垂直轴风力发电机(9)与所述支撑杆(26)转动连接。
3.根据权利要求2所述的基于沙漠治理的环境保护新系统，其特征在于，所述水汽回收单元包括水汽收集网(11)和水滴汇集通道(12)；所述水滴汇集通道(12)与所述太阳能板(2)的一端固定连接，所述水汽收集网(11)位于所述水滴汇集通道(12)的正上方且与所述水滴汇集通道(12)的内壁固定连接；所述水滴汇集通道(12)与所述供水单元连通。
4.根据权利要求3所述的基于沙漠治理的环境保护新系统，其特征在于，所述水滴汇集通道(12)为管状结构，所述水滴汇集通道(12)的管壁沿轴向方向设有通槽(121)，所述通槽(121)与所述水滴汇集通道(12)的内腔连通；
所述水汽收集网(11)贯穿所述通槽(121)且与所述水滴汇集通道(12)的内壁固定连接。
5.根据权利要求3所述的基于沙漠治理的环境保护新系统，其特征在于，所述水滴汇集通道(12)的出口端沿轴向方向向内设有10°升角；所述水汽收集网(11)表面涂覆有纳米亲水涂料。
6.根据权利要求3所述的基于沙漠治理的环境保护新系统，其特征在于，所述供水单元包括供水管路(13)、埋置于地表下方的储水缸体(14)和捻绳(15)；所述供水管路(13)的一端分别与所述水滴汇集通道(12)和所述开口(201)连通，所述供水管路(13)的另一端与所述储水缸体(14)连通；所述储水缸体(14)的侧壁向内凹嵌有捻盖(16)，所述捻绳(15)穿过所述捻盖(16)；所述捻绳(15)的一端位于所述储水缸体(14)内浸于汇集的水中，所述捻绳(15)的另一端位于所述植被单元(1)根系周边的土壤处。
7.根据权利要求6所述的基于沙漠治理的环境保护新系统，其特征在于，所述捻盖(16)包括可升降的上半部(161)和固定的下半部(162)，所述上半部(161)与所述下半部(162)对接的中心处开有上部半圆通孔(163)，所述下半部(162)与所述上半部(161)对接的中心处开有下部半圆通孔(164)，所述上部半圆通孔(163)与所述下部半圆通孔(164)围合成与所述捻绳(15)配合的圆形通孔；
所述储水缸体(14)的内壁设置有驱动电机(17)，所述驱动电机(17)的输出轴连接有水平丝杆(18)，所述水平丝杆(18)通过惰轮传动连接有竖直丝杆(19)，所述竖直丝杆(19)与所述上半部(161)螺纹连接，所述上半部(161)可沿所述竖直丝杆(19)升降移动；
所述竖直丝杆(19)由下至上依次设有第一行程开关(20)、第二行程开关(21)和第三行程开关(22)；
所述第一行程开关(20)、所述第二行程开关(21)、所述第三行程开关(22)和所述驱动电机(17)均与所述太阳能蓄电池(3)电连接。
8.根据权利要求7所述的基于沙漠治理的环境保护新系统，其特征在于，所述系统还包括控制单元，所述控制单元包括：位置监测模块、环境湿度监测模块和处理模块；
所述位置监测模块用于接收所述第一行程开关(20)、所述第二行程开关(21)和所述第三行程开关(22)采集的所述上半部(161)的位置数据；所述位置监测模块还用于接收所述光度感应装置(8)捕捉垂直于所述太阳能板(2)的最强光照位置；
所述环境湿度监测模块用于对植被单元(1)根系周边的土壤湿度进行监测；
所述处理模块用于将采集的所述上半部(161)的位置数据与接收的湿度数据进行逻辑分析并做处理：
当监测湿度低于设定湿度区间的下限值时，所述处理模块向所述驱动电机(17)发出启动指令，待所述上半部(161)触发所述第三行程开关(22)时，所述处理模块向所述驱动电机(17)发出停止指令；
当监测湿度介于设定湿度区间之内时，所述处理模块向所述驱动电机(17)发出启动指令，待所述上半部(161)触发所述第二行程开关(21)时，所述处理模块向所述驱动电机(17)发出停止指令；
当监测湿度高于设定湿度区间的上限值时，所述处理模块向所述驱动电机(17)发出启动指令，待所述上半部(161)触发所述第一行程开关(20)时，所述处理模块向所述驱动电机(17)发出停止指令；
所述处理模块还用于将采集的最强光照的位置数据进行分析并做处理：
当所述光度感应装置(8)捕捉到垂直于所述太阳能板(2)的最强光照位置时，所述处理模块向所述支臂电机发出启动指令，待所述太阳能板(2)转动到垂直所述最强光照的位置时，所述处理模块向所述支臂电机发出停止指令。
9.根据权利要求6所述的基于沙漠治理的环境保护新系统，其特征在于，所述供水管路(13)的入口设有滤器(23)，所述供水管路(13)的出口设有电动阀(24)；
所述储水缸体(14)还设有通向地面上方的排水管(25)，所述排水管(25)内设置有水泵；
所述电动阀(24)和所述水泵均与所述太阳能蓄电池(3)电连接。
10.一种应用权利要求1-9任意一项所述的基于沙漠治理的环境保护新系统的实施方法，其特征在于，所述实施方法包括如下步骤：
步骤1：太阳能发电装置通过利用沙漠地区的太阳能进行发电，并将电能储存到太阳能蓄电池中；风能发电装置通过利用沙漠地区的风能进行发电，并将电能储存到风能蓄电池中；
步骤2：水汽收集网吸聚雾气，利用沙漠昼夜温差使得云雾在网上凝结成水，汇集到水滴汇集通道中，并与太阳能板上的集水凹槽中收集的雨水一并通过供水管路进入储水缸体；
步骤3：水分通过捻绳传递给土壤为植物供水；
优选的，湿度区间设定为[55％，80％]；根据植被单元根系周边的土壤监测湿度与设定湿度区间进行比较，进而启动驱动电机，调节捻盖与捻绳的配合间隙，掌控水分的运输量；
步骤4：入冬之前，关闭电动阀，停止水分进入储水缸体；并通过排水管抽出储水缸体内的存水。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20200724 |
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