CN109138051A - 一种基于信息智能化的石漠化综合治理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于信息智能化的石漠化综合治理系统，包括干燥过滤器，包括若干远程工作站和监控中心，监控中心的输出端和输入端通过通信网连接若干远程工作站，远程工作站包括太阳能发电设备、电能储存和转换设备、空气取水和保存设备、植被浇灌设备、远程遥测模块以及监控模块与智能化控制设备，太阳能发电设备的输出端连电能储存和转换设备，电能储存和转换设备的输出端连接空气取水和保存设备，空气取水和保存设备的输出端连接制备浇灌设备。本发明结构新颖、操作简便，通过太阳能结合信息智能化技术在石漠化治理及抗旱方面的应用，以PC电脑端为核心的远程监控中心可以接收多台工作站数据，实时监测工作站工作。

Description

一种基于信息智能化的石漠化综合治理系统

技术领域

本发明涉及一种治理系统，具体涉及一种基于信息智能化的石漠化综合治理系统。

背景技术

目前，我国石漠化区域国土面积达105.9万平方公里，占全国国土面积的九分之一；人口达2.29亿人，占全国人口的六分之一。2014年人口密度为217人/平方公里，相当于全国人口密度的1.56倍，远超岩溶地区合理的生态环境承载力，人地关系高度紧张。据对贵州和广西的典型调查显示，每年因石漠化减少的耕地约占耕地总面积的0.5%,使本来就很尖锐的“人地矛盾”更加突出。如果这一地区的石漠化问题得不到根本的扭转和改善，人类生存与发展的最基础生态条件--水土资源将逐渐丧失，严重威胁到中华民族的生存空间。因此，继续推进石漠化综合治理工程，改善岩溶地区生态环境质量和生产生活条件，防止土地退化，提高土地生产力，是拓展绿色空间的必然要求。水土保持与其他学科是相互渗透、相互吸取的，它从单纯的土壤学扩大到生物、地学，近年来又与环境科学、工程科学、信息科学交叉，与社会科学、水环境、全球气候变化联系。如：水土保湿在防治管等方面引用高技术；预防、监督执法采用量化的新技术；监测、预报采用遥感技术；治理采用新设备、新材料和引进高效植物品种；规划应用水保软件等等。水土保持正在逐步演变成一个涉及物理、化学、数学、计算机、气象、水利、林业、资源、环境、社会经济等综合学科，但是我国没有一种太阳能结合信息智能化技术在石漠化治理及抗旱方面的应用的治理系统，从而造成治理石漠化的过程较为繁杂，且治理中极缺水资源的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服的现有我国没有一种太阳能结合信息智能化技术在石漠化治理及抗旱方面的应用的治理系统，从而造成治理石漠化的过程较为繁杂，且治理中极缺水资源的问题，提供一种基于信息智能化的石漠化综合治理系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供了一种基于信息智能化的石漠化综合治理系统，包括干燥过滤器，包括若干远程工作站和监控中心，所述监控中心的输出端和输入端通过通信网连接若干所述远程工作站。

作为本发明的一种优选技术方案，所述远程工作站包括太阳能发电设备、电能储存和转换设备、空气取水和保存设备、植被浇灌设备、远程遥测模块以及监控模块与智能化控制设备，所述太阳能发电设备的输出端连所述电能储存和转换设备，所述电能储存和转换设备的输出端连接所述空气取水和保存设备，所述空气取水和保存设备的输出端连接所述制备浇灌设备，所述太阳能发电设备、所述电能储存和转换设备、所述空气取水和保存设备与所述植被浇灌设备通过所述远程遥测模块以及监控模块连接所述智能化控制设备。

作为本发明的一种优选技术方案，所述监控中心包括PC电脑端、无线设备和打印机，所述PC电脑端的输出端和输入端通过电脑网络连接所述打印机和所述无线设备的输出端和输入端。

作为本发明的一种优选技术方案，所述电能储存和转化设备通过有太阳能电池对蓄电池充电，所述蓄电池通过太阳能逆变器升压、稳压和电压调节后经过桥式电路，所述太阳能逆变器内设置有波形发生器，所述波形发生器通过频率调节、驱动电路和桥式电路后通过滤波及输出电路输出，由风力发电可以代替所述太阳能对所述蓄电池充电。

作为本发明的一种优选技术方案，所述空气取水和保存设备的顶端设置有第二进风口，所述空气取水和保存设备的一端设置有第一进风口和排风口，所述空气取水和保存设备的另一端设置有冷气输出口，所述第一进风口的一端安装有冷凝器，所述冷凝器的一端设置有干燥过滤器，所述冷凝器的另一端连接压缩机一端，所述干燥过滤器的一端设置有毛细管，所述毛细管的一端安装有蒸发器，所述蒸发器连接在所述压缩机的另一端，所述空气取水和保存设备的底端设置有集液管。

作为本发明的一种优选技术方案，所述智能化控制设备的内部设置有智能控制模块，所述智能控制模块用于接收所述空气取水和保存设备的进风湿度、冷凝温度、排风温度和进风温度，所述智能控制模块用于接收所述电能储存和转换设备的电池电压、电池输出电流、交流输出电压和交流输出电流，所述智能控制模块用于接收所述太阳能发电设备、所述电能储存和转换设备、所述空气取水和保存设备和所述植被浇灌设备的输出频率、输出功率、远程指令接收和报警信息，所述智能控制模块用于控制所述太阳能发电设备、所述电能储存和转换设备、所述空气取水和保存设备和所述植被浇灌设备的电源输出、制冷模式、制水模式和逆变器。

本发明所达到的有益效果是：

（1）本发明结构新颖、操作简便，通过太阳能结合信息智能化技术在石漠化治理及抗旱方面的应用，以PC电脑端为核心的远程监控中心可以接收多台工作站数据，实时监测工作站工作，也可以远程下发控制指令控制工作站工作，可以有效的治理石漠化；

（2）本发明在太阳能发电设备、电能储存和转换设备、空气取水和保存设备以及植被浇灌设备上安装有远程遥测模块以及监控模块，使得异地的PC电脑可以监控各个远程工作站的工作情况，从而提高系统的整体效率；

（3）远程工作站的空气取水和保存设备通过从蒸发器出来的低压、低温制冷剂蒸汽，被压缩机吸入，在压缩机的作用下，形成高压、高温过热蒸汽，被压迫进入冷凝器，此时，冷凝器与设备外导入的空气进行热交换，带走冷凝器内过热制冷剂蒸汽热量，使高温、高压的过热制冷剂蒸汽变成高压液体，流入干燥过滤器、单向毛细管，在毛细管的另一侧，高温、高压液体开始降温、降压，在蒸发器蒸发为气体，同时带走蒸发器周围的热量，流过蒸发器周围的空气就会被冷却，空气中水蒸气同时也被冷却，在蒸发器周围就形成“凝结水”，从而实现了太阳能制水，从而可以为荒漠化治理提供必需的水资源，减去了远程运输的过程，降低治理成本，高效的冷凝制水，提高了能源高效变换与利用；

（4）远程工作站的空气取水和保存都可以进行制冷工作，可以构成果蔬保鲜冷藏屋的冷源供给设备，从而可以使设备的多用途使用；

（5）为了让压缩机根据需要进行高效制冷，电能储存和转换涉笔中的逆变器电源设计为：既有变频功能又有电压调节功能，在压缩机启动时，进行“降压启动”，运转正常后，可以通过“调频、调压”方式控制压缩机的运转，同时也可以通过远程监控，控制制冷量的输出，最大程度让压缩机高效运转，保证制水高效率；

（6）在工作站中设置智能控制设备自动控制工作站工作，同时检测进、出风口的温度、湿度，检测工作站各个模块的工作情况，如：电池电压电流、逆变转换效率、制冷功率、冷凝水产生效率等参数，定时用通信网络发送数据到远程监控电脑中，并接收远程中心下发的指令，便于控制治理系统。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的模块结构示意图；

图2是本发明的远程工作站结构示意图；

图3是本发明的监控中心结构示意图；

图4是本发明的空气取水和保存设备结构示意图；

图5是本发明的太阳逆变器结构示意图；

图6是本发明的远程工作站智能控制结构示意图；

图中：1、干燥过滤器；2、第一进风口；3、冷凝器；4、排风口；5、压缩机；6、冷气输出口；7、蒸发器；8、第二进风口；9、毛细管；10、集液管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1-6所示，本发明提供一种基于信息智能化的石漠化综合治理系统，包括若干远程工作站和监控中心，监控中心的输出端和输入端通过通信网连接若干远程工作站，通过太阳能结合信息智能化技术在石漠化治理及抗旱方面的应用，以PC电脑端为核心的远程监控中心可以接收多台工作站数据，实时监测工作站工作。

远程工作站包括太阳能发电设备、电能储存和转换设备、空气取水和保存设备、植被浇灌设备、远程遥测模块以及监控模块与智能化控制设备，太阳能发电设备的输出端连电能储存和转换设备，电能储存和转换设备的输出端连接空气取水和保存设备，空气取水和保存设备的输出端连接制备浇灌设备，太阳能发电设备、电能储存和转换设备、空气取水和保存设备与植被浇灌设备通过远程遥测模块以及监控模块连接智能化控制设备，其中太阳能发电设备、电能储存和转换设备、空气取水和保存设备以及植被浇灌设备上安装有远程遥测模块以及监控模块，使得异地的PC电脑可以监控各个远程工作站的工作情况，从而提高系统的整体效率。

监控中心包括PC电脑端、无线设备和打印机，PC电脑端的输出端和输入端通过电脑网络连接打印机和无线设备的输出端和输入端，使得异地的PC电脑可以监控各个远程工作站的工作情况，从而提高系统的整体效率。

电能储存和转化设备通过有太阳能电池对蓄电池充电，蓄电池通过太阳能逆变器升压、稳压和电压调节后经过桥式电路，太阳能逆变器内设置有波形发生器，波形发生器通过频率调节、驱动电路和桥式电路后通过滤波及输出电路输出，由风力发电可以代替太能能对蓄电池充电，其中将太阳能转换成电能，最便利的方式就是利用太阳能电池板，目前其转换效率可达到18%，其输出方式为直流电，通过对板的拼装可以得到所需要功率和输出电压，十分有利于电类型变换且直流变50HZ的交流逆变器，太阳能电池板一般是不能直接驱动负载的，需要蓄电池或超级电容存储其电能，再驱动下一级负载，或进行转换，作为空气取水和保存设备核心的压缩机，用50HZ220V2A（输出功率450W左右）的电源是可以驱动它正常运行，为了提高转换效率和使用寿命，为了让压缩机根据需要进行高效制冷，该电源模块设计为：既有变频功能又有电压调节功能，在压缩机启动时，进行“降压启动”，运转正常后，可以通过“调频、调压”方式控制压缩机的运转，同时也可以通过远程监控，控制制冷量的输出，最大程度让压缩机高效运转，保证制水高效率，当我们不需要制冷、制水时，该模块可作为“小型交流市电源”输出，通过用太阳能逆变器的“降压、变频”功能，控制压缩机按需节能运转，同时也需要根据太阳能电池输出情况，调整、控制压缩机运转，高效利用太阳能同时兼顾凝结水出水量，在整个能量转变过程中，储能、逆变部件的质量因素甚至是决定整机质量好坏的因素；结合“液体汽化制冷”和“半导体制冷”：先用压缩机方式快速制冷，当只需要保持一定制冷量的前提下，改用半导体制冷，暂时停止使用蓄电池和逆变器，用太阳能电池直接驱动半导体制冷片，缩短蓄电池、逆变器的使用时间，延长蓄电池和逆变器的使用寿命，同时用超级电容器替代蓄电池进行储能，其充放电次数可以达到10万次以上，太阳能逆变器是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电的电子设备，其转换效率最高可以达到90%，其主要器件是半导体器件、电容和高频变压器，温度是影响其寿命和转换效率的最主要因素，特别是大功率逆变器而言，针对这个不利因素，对太阳能逆变器高设计主要按照逆变器寿命与工作温度的关系：工作温度下降5℃，可提高寿命3~5倍，下降10℃，其寿命可提高5~8倍，太阳能逆变器是直流变交流的转化器，其技术核心是用电路开关方式将直流输入变化成交流输出，主要部件由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成，电路工作过程中会产生一定的热量，当热量达到一定数值后，如不能降温，它就会大大降低逆变器的寿命和转换效率，散热降温就成为决定其寿命和效率的主要因素，在此设备中，利用被“干燥、冷凝”后的空气，对太阳能逆变器进行冷却，使其工作温度低于一般环境下的工作温度10℃以下，从而较大幅度提高逆变器的寿命和效率。

空气取水和保存设备的顶端设置有第二进风口，空气取水和保存设备的一端设置有第一进风口和排风口，空气取水和保存设备的另一端设置有冷气输出口，第一进风口的一端安装有冷凝器，冷凝器的一端设置有干燥过滤器，冷凝器的另一端连接压缩机一端，干燥过滤器的一端设置有毛细管，毛细管的一端安装有蒸发器，蒸发器连接在压缩机的另一端，空气取水和保存设备的底端设置有集液管，空气取水和保存设备制水时，需要关闭第二进风口和冷气输出口，空气取水和保存设备通过从蒸发器出来的低压、低温制冷剂蒸汽，被压缩机吸入，在压缩机的作用下，形成高压、高温过热蒸汽，被压迫进入冷凝器，此时，冷凝器与设备外导入的空气进行热交换，带走冷凝器内过热制冷剂蒸汽热量，使高温、高压的过热制冷剂蒸汽变成高压液体，流入干燥过滤器、单向毛细管，在毛细管的另一侧，高温、高压液体开始降温、降压，在蒸发器蒸发为气体，同时带走蒸发器周围的热量，流过蒸发器周围的空气就会被冷却，空气中水蒸汽同时也被冷却，在蒸发器周围就形成“凝结水”，凝结水通过集液管排出并储存，且当空气取水和保存设备制冷时，需要开启第二进风口和冷气输出口，蒸发器对第一进风口和第二进风口的空气进行冷却，达到“太阳能空调”，形成一机多用的装置，且空气取水和保存设备进气结构改进：根据水蒸气结露特点以及制冷原理，利用制冷设备冷凝器的三分之一部分散热片提高进气温度，再利用经过蒸发器冷凝后的空气对余下部分设备（冷凝器）散热片进行降温，提高制水效率，由于当前的散热片与冷凝器形成一体化，不易进行分割隔离，本空气取水和保存设备的散热片与冷凝器分开设置，在加速凝结的改进，水蒸气在空气中凝结时，必须有如尘埃或带电粒子等组成的凝结核，否则会形成过冷的或过饱和蒸汽，但一旦在其中吹入细微的尘粒或出现带电粒子时，则过饱和蒸汽中会很快地发生凝结，所以冷凝设备中在冷凝过程中加入“尘埃”和带电粒子，让水汽更加容易凝结的装置，气流量智能控制：根据空气温度、相对湿度、进出口湿度差等参数，智能调节进风量、散热风量和制冷系统高效率运转，空气取水和保存设备的干燥过滤器采用转轮除湿机的蜂窝状干燥转轮技术，其制水原理系利用涂布在转轮上的硅胶将空气中的水分以物理方式吸附于具多孔性之合成硅胶上，然后在转轮再生区，将吸附在硅胶孔洞的水气加热汽化，至交流式热交换器入口处，形成高温高湿的空气，接着再经过已被室内冷湿空气降温冷却的热交换器时，由于露点差异而成凝结水排出，这种设计，结构紧凑，而且可以为湿空气与吸湿介质提供充分接触的巨大表面积，从而大大提高了设备的制水效率。

智能化控制设备的内部设置有智能控制模块，智能控制模块用于接收空气取水和保存设备的进风湿度、冷凝温度、排风温度和进风温度，智能控制模块用于接收电能储存和转换设备的电池电压、电池输出电流、交流输出电压和交流输出电流，智能控制模块用于接收太阳能发电设备、电能储存和转换设备、空气取水和保存设备和植被浇灌设备的输出频率、输出功率、远程指令接收和报警信息，智能控制模块用于控制太阳能发电设备、电能储存和转换设备、空气取水和保存设备和植被浇灌设备的电源输出、制冷模式、制水模式和逆变器，便于智智能化控制设备通过智能控制模块控制远程工作站，同时检测进、出风口的温度、湿度，检测工作站各个模块的工作情况，如：电池电压电流、逆变转换效率、制冷功率、冷凝水产生效率等参数，定时用无线电台发送数据到远程监控电脑中，并接收远程中心下发的指令。

该装置是一种基于信息智能化的石漠化综合治理系统，首先由远程遥测模块以及监控模块对太阳能发电设备、电能储存和转换设备、空气取水和保存设备以及植被浇灌设备进行监测，其中智能化控制设备通过智能控制模块用于接收太阳能发电设备、电能储存和转换设备、空气取水和保存设备和植被浇灌设备的输出频率、输出功率、远程指令接收和报警信息，并通过通信网将数据输送至监控中心，使得异地的PC电脑可以监控各个远程工作站的工作情况，从而提高系统的整体效率，其中太阳能发电设备对蓄电池充电，蓄电池通过太阳能逆变器升压、稳压和电压调节后经过桥式电路，太阳能逆变器内设置有波形发生器，波形发生器通过频率调节、驱动电路和桥式电路后通过滤波及输出电路输出，由风力发电可以代替太阳能对蓄电池充电，其中将太阳能转换成电能后，空气取水和保存设备制水时，需要关闭第二进风口和冷气输出口，空气取水和保存设备通过从蒸发器出来的低压、低温制冷剂蒸汽，被压缩机吸入，在压缩机的作用下，形成高压、高温过热蒸汽，被压迫进入冷凝器，此时，冷凝器与设备外导入的空气进行热交换，带走冷凝器内过热制冷剂蒸汽热量，使高温、高压的过热制冷剂蒸汽变成高压液体，流入干燥过滤器、单向毛细管，在毛细管的另一侧，高温、高压液体开始降温、降压，在蒸发器蒸发为气体，同时带走蒸发器周围的热量，流过蒸发器周围的空气就会被冷却，空气中水蒸气同时也被冷却，在蒸发器周围就形成“凝结水”，凝结水通过集液管排出并储存，并由植被浇灌设备进行石漠化综合治理。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于信息智能化的石漠化综合治理系统，包括若干远程工作站和监控中心，其特征在于，所述监控中心的输出端和输入端通过通信网连接若干所述远程工作站。

2.根据权利要求1所述的一种基于信息智能化的石漠化综合治理系统，其特征在于，所述远程工作站包括太阳能发电设备、电能储存和转换设备、空气取水和保存设备、植被浇灌设备、远程遥测模块以及监控模块与智能化控制设备，所述太阳能发电设备的输出端连所述电能储存和转换设备，所述电能储存和转换设备的输出端连接所述空气取水和保存设备，所述空气取水和保存设备的输出端连接所述制备浇灌设备，所述太阳能发电设备、所述电能储存和转换设备、所述空气取水和保存设备与所述植被浇灌设备通过所述远程遥测模块以及监控模块连接所述智能化控制设备。

3.根据权利要求1所述的一种基于信息智能化的石漠化综合治理系统，其特征在于，所述监控中心包括PC电脑端、无线设备和打印机，所述PC电脑端的输出端和输入端通过电脑网络连接所述打印机和所述无线设备的输出端和输入端。

4.根据权利要求2所述的一种基于信息智能化的石漠化综合治理系统，其特征在于，所述电能储存和转化设备通过有太阳能电池对蓄电池充电，所述蓄电池通过太阳能逆变器升压、稳压和电压调节后经过桥式电路，所述太阳能逆变器内设置有波形发生器，所述波形发生器通过频率调节、驱动电路和桥式电路后通过滤波及输出电路输出，由风力发电可以代替所述太能对所述蓄电池充电。

5.根据权利要求2所述的一种基于信息智能化的石漠化综合治理系统，其特征在于，所述空气取水和保存设备的顶端设置有第二进风口，所述空气取水和保存设备的一端设置有第一进风口和排风口，所述空气取水和保存设备的另一端设置有冷气输出口，所述第一进风口的一端安装有冷凝器，所述冷凝器的一端设置有干燥过滤器，所述冷凝器的另一端连接压缩机一端，所述干燥过滤器的一端设置有毛细管，所述毛细管的一端安装有蒸发器，所述蒸发器连接在所述压缩机的另一端，所述空气取水和保存设备的底端设置有集液管。

6.根据权利要求2所述的一种基于信息智能化的石漠化综合治理系统，其特征在于，所述智能化控制设备的内部设置有智能控制模块，所述智能控制模块用于接收所述空气取水和保存设备的进风湿度、冷凝温度、排风温度和进风温度，所述智能控制模块用于接收所述电能储存和转换设备的电池电压、电池输出电流、交流输出电压和交流输出电流，所述智能控制模块用于接收所述太阳能发电设备、所述电能储存和转换设备、所述空气取水和保存设备和所述植被浇灌设备的输出频率、输出功率、远程指令接收和报警信息，所述智能控制模块用于控制所述太阳能发电设备、所述电能储存和转换设备、所述空气取水和保存设备和所述植被浇灌设备的电源输出、制冷模式、制水模式和逆变器。