CN112154726B - 一种基于太阳能的盐碱地抽咸改淡排灌耦合改良装置 - Google Patents

一种基于太阳能的盐碱地抽咸改淡排灌耦合改良装置 Download PDF

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Abstract

一种基于太阳能的盐碱地抽咸改淡排灌耦合改良装置，本发明涉及盐碱地改良装置技术领域，蓄水池上方设有管理房，管理房内设有控制箱和膜淡化装置，其中控制箱内设有控制器、GPS定位模块、存储器、操作面板、显示屏、报警模块和无线通信模块；其中控制器分别与GPS定位模块、存储器、操作面板、显示屏和报警模块电控连接，控制器利用无线通信模块与移动终端连接；所述的管理房的顶壁利用安装底座固定有太阳能光伏组件，太阳能光伏组件中的蓄电池设置在控制箱内，且控制器与该蓄电池电连接；风帽旋接在管理房的顶壁。能够有效提高盐碱水淡化效果，促进盐碱地的持续改良，节能环保，为装置的顺利运行提供了保障。

Description

一种基于太阳能的盐碱地抽咸改淡排灌耦合改良装置
技术领域
本发明涉及盐碱地改良装置技术领域，具体涉及一种基于太阳能的盐碱地抽咸改淡排灌耦合改良装置。
背景技术
盐碱地是盐土、碱土以及各种盐化土壤、碱化土壤的总称。由于盐碱地土壤中可溶性盐分大多数是钠盐，使土壤粘重，土壤胶体分散乳化，通气性差，遇水膨胀泥泞，失水收缩坚硬，严重影响农作物种子发芽和作物正常发育，另外，土壤钠离子过多呈碱性反应，直接破坏植物组织，作物根系也易腐烂，影响养分转化，使磷肥和微量元素等不能溶解而失效，因此土壤盐碱化对农作物的生长危害极大。
盐碱地在世界范围内广泛存在，也是我国重要土地资源的一部分，特别是干旱、半干旱地区，问题更为严重，中国的盐碱地面广量大，西北，华北，东北西部和滨海地区都有分布，类型多样，改造治理和合理开发利用这些资源，是中国农业可持续发展的重要途径之一，也对改善生态环境，推动区域经济、社会和生态可持续发展具有特别重要意义，然而这些地区往往是太阳能资源富集之地，大多分布于I类资源区，如新疆、甘肃、青海、内蒙古、宁夏等地区，太阳能作为一种可永续利用的清洁能源，有着巨大的开发应用潜力，且在短期内不具有可替代性。
目前，国内外广泛使用的治理盐碱地的措施有水利改良措施，水利改良包括灌溉、排水、放淤、种稻、防渗等措施。在采用灌溉措施时，因盐碱地的水含盐较高，不适合给植物浇灌。因此设计一种节能环保、能够有效改善土地盐碱化的盐碱地抽咸改淡排灌耦合改良装置对于解决盐碱地灌溉改淡方面具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种设计合理的基于太阳能的盐碱地抽咸改淡排灌耦合改良装置，能够有效提高盐碱水淡化效果，促进盐碱地的持续改良，节能环保，为装置的顺利运行提供了保障。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：它包含肥料罐、管理房、安装底座、太阳能光伏组件、风帽、蓄水池、排水管、膜淡化装置、排污管、调节井、咸水入水管、输水管、灌溉管、进水管和控制箱；蓄水池上方设有管理房，管理房内设有控制箱和膜淡化装置，其中控制箱内设有控制器、GPS定位模块、存储器、操作面板、显示屏、报警模块和无线通信模块；其中控制器分别与GPS定位模块、存储器、操作面板、显示屏和报警模块电控连接，控制器利用无线通信模块与移动终端连接；所述的管理房的顶壁利用安装底座固定有太阳能光伏组件，太阳能光伏组件中的蓄电池设置在控制箱内，且控制器与该蓄电池电连接；风帽旋接在管理房的顶壁；所述的膜淡化装置的输入端上连接有进水管，进水管的另一端与调节井贯通设置，调节井内设有隔板，隔板的顶壁低于调节井的井口设置，且进水管设置在隔板的一侧，位于隔板的另一侧的调节井内设有咸水入水管和排污管，排污管设置在咸水入水管的下方；膜淡化装置的输出端上连接有排水管和输水管，排水管的另一端与蓄水池贯通设置，输水管的另一端与肥料罐贯通设置，肥料罐内设有“L”形挡板，“L”形挡板的顶壁低于肥料罐的顶壁设置；肥料罐的顶壁开设有添加口，输水管设置在“L”形挡板的一侧，位于“L”形挡板另一侧的肥料罐内设有灌溉管。
进一步地，所述的肥料罐内后壁上固定有搅拌电机，搅拌电机的输出轴上利用联轴器固定有搅拌轴，搅拌电机与控制器电控连接，搅拌电机与蓄电池电连接。
进一步地，所述的排污管、输水管、进水管和灌溉管上均连接有电控阀，电控阀与控制器电控连接。
进一步地，所述的肥料罐的侧壁上部以及调节井的侧壁上部均固定有液位传感器，液位传感器与控制器电控连接。
进一步地，所述的安装底座内设有电机，电机的输出轴穿过管理房的顶壁后与安装板连接，太阳能光伏组件固定在安装板上，电机与控制箱内的蓄电池电连接，电机与控制器电控连接。
本发明的工作原理：地下水由咸水入水管进入调节井内，通过调节井沉淀预处理，降低地下水中的杂质，排污管将沉淀下来的杂质定期排出，当地下水量液面高过隔板后，进入隔板的另一侧，由膜淡化装置内的水泵通过进水管抽至膜淡化装置中进行淡化处理，膜淡化装置利用渗透膜在压力下允许水透过而使盐分和杂质截留的特性，将地下水脱盐淡化为适宜农作物利用或洗盐的淡水/微咸水；部分处理后得到的淡化水经过排水管进入蓄水池内储存，另一部分淡化水经过输水管进入肥料罐内，与此同时由添加口向肥料罐内添加肥料，混合，当混合后的肥料液面高于“L”形挡板的顶壁后，落入由“L”形挡板所围成的空间内，再利用灌溉管将混合后的肥料输出浇灌；整个过程中，利用太阳能光伏组件将光能转化为电能，以供电；采用无动力风帽实现管理房中的气体交换，避免管理房中温度过高对于膜淡化装置的影响。
采用上述结构后，本发明的有益效果是：本发明提供了一种基于太阳能的盐碱地抽咸改淡排灌耦合改良装置，通过采用膜淡化装置实现地下水的脱盐淡化，并且利用脱盐后的地下水实现有机肥料的稀释灌溉，能够有效提高盐碱水淡化效果，促进盐碱地的持续改良，同时太阳能电池板实现装置的电力供应，并利用安装底座上的转盘组件实现太阳能电池板的转向调节，能够有效延长太阳能电池板的光照时间，节能环保，为装置的顺利运行提供了保障。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的主视图。
图3是图2的后视图。
图4是图2的俯视图。
图5是本发明的电控框图。
附图标记说明：
肥料罐1、“L”形挡板1-1、搅拌电机1-2、搅拌轴1-3、添加口2、管理房3、安装底座4、电机4-1、安装板4-2、太阳能光伏组件5、风帽6、蓄水池7、排水管8、膜淡化装置9、排污管10、调节井11、隔板11-1、咸水入水管12、输水管13、灌溉管14、进水管15、控制箱16、控制器16-1、GPS定位模块16-2、存储器16-3、操作面板16-4、显示屏16-5、报警模块16-6、无线通信模块16-7、电控阀17、液位传感器18。
具体实施方式：
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图5所示，本具体实施方式采用如下技术方案：它包含肥料罐1、管理房3、安装底座4、太阳能光伏组件5、风帽6、蓄水池7、排水管8、膜淡化装置9、排污管10、调节井11、咸水入水管12、输水管13、灌溉管14、进水管15和控制箱16；蓄水池7上方设有管理房3，管理房3内设有控制箱16和膜淡化装置9，其中控制箱16内设有控制器16-1、GPS定位模块16-2、存储器16-3、操作面板16-4、显示屏16-5、报警模块16-6和无线通信模块16-7；其中控制器16-1分别与GPS定位模块16-2、存储器16-3、操作面板16-4、显示屏16-5和报警模块16-6电控连接，控制器16-1利用无线通信模块16-7与移动终端连接；所述的管理房3的顶壁嵌设有安装底座4，安装底座4内设有电机4-1，电机4-1的输出轴与安装板4-2连接，太阳能光伏组件5固定在安装板4-2上，电机4-1与控制箱16内的蓄电池电连接，电机4-1与控制器16-1电控连接；太阳能光伏组件5中的蓄电池设置在控制箱16内，且控制器16-1与该蓄电池电连接；风帽6旋接在管理房3的顶壁；所述的膜淡化装置9的输入端上连接有进水管15，进水管15的另一端与调节井11贯通设置，调节井11内设有隔板11-1，隔板11-1的顶壁低于调节井11的井口设置，且进水管15设置在隔板11-1的一侧，位于隔板11-1的另一侧的调节井11内设有咸水入水管12和排污管10，排污管10设置在咸水入水管12的下方；膜淡化装置9的输出端上连接有排水管8和输水管13，排水管8的另一端与蓄水池7贯通设置，输水管13的另一端与肥料罐1贯通设置，肥料罐1内后壁上固定有搅拌电机1-2，搅拌电机1-2的输出轴上利用联轴器固定有搅拌轴1-3，搅拌电机1-2与控制器16-1电控连接，搅拌电机1-2与蓄电池电连接；肥料罐1内设有“L”形挡板1-1，“L”形挡板1-1的顶壁低于肥料罐1的顶壁设置；肥料罐1的顶壁开设有添加口2，输水管13设置在“L”形挡板1-1的一侧，位于“L”形挡板1-1另一侧的肥料罐1内设有灌溉管14；排污管10、输水管13、进水管15和灌溉管14上均连接有电控阀17，电控阀17与控制器16-1电控连接；肥料罐1的侧壁上部以及调节井11的侧壁上部均固定有液位传感器18，液位传感器18与控制器16-1电控连接，液位传感器18实时感测水量，当水量过多或者过少时，则会将信号传递给控制器16-1，控制器16-1控制报报警模块16-6实现报警提醒。
本具体实施方式的工作原理：地下水由咸水入水管12进入调节井11内，通过调节井11沉淀预处理，降低地下水中的杂质，排污管10将沉淀下来的杂质定期排出，当地下水量液面高过隔板11-1后，进入隔板11-1的另一侧，由膜淡化装置9内的水泵通过进水管15抽至膜淡化装置9中进行淡化处理，膜淡化装置9利用渗透膜在压力下允许水透过而使盐分和杂质截留的特性，将地下水脱盐淡化为适宜农作物利用或洗盐的淡水/微咸水；部分处理后得到的淡化水经过排水管8进入蓄水池7内储存，另一部分淡化水经过输水管13进入肥料罐1内，与此同时由添加口2向肥料罐1内添加肥料，启动搅拌电机1-2，带动搅拌轴1-3对肥料和淡化水进行搅拌混合，当混合后的肥料液面高于“L”形挡板1-1的顶壁后，落入由“L”形挡板1-1所围成的空间内，再利用灌溉管14将混合后的肥料输出浇灌；整个过程中，利用太阳能光伏组件5将光能转化为电能，以供电，电机4-1带动太阳能光伏组件5中的光伏板跟随太阳光照射角度转动，能够有效延长太阳光伏组件4的光照时间，提高了发电能力，为装置的顺利运行提供了保障；采用无动力风帽6实现管理房3中的气体交换，避免管理房3中温度过高对于膜淡化装置9的影响；整个操作控制过程可以通过操作面板16-4控制操作，也可以利用移动终端通过无线通信模块16-7进行远程控制。
采用上述结构后，本具体实施方式的有益效果如下：
1、通过采用膜淡化装置实现地下水的脱盐淡化，并且利用脱盐后的地下水实现有机肥料的稀释灌溉，能够有效提高盐碱水淡化效果，促进盐碱地的持续改良；
2、通过太阳能光伏组件实现装置的电力供应，并利用电机和安装板实现太阳能光伏板的转向调节，能够有效延长太阳能电池板的光照时间，节能环保，实用可靠，为装置的顺利运行提供了保障；
3、通过地下水进行沉淀处理，能够有效降低地下水中的杂质，从而有助于提高膜淡化装置的使用寿命，有助于降低使用成本。
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 (1)

1.一种基于太阳能的盐碱地抽咸改淡排灌耦合改良装置，其特征在于：它包含肥料罐（1）、管理房（3）、安装底座（4）、太阳能光伏组件（5）、风帽（6）、蓄水池（7）、排水管（8）、膜淡化装置（9）、排污管（10）、调节井（11）、咸水入水管（12）、输水管（13）、灌溉管（14）、进水管（15）和控制箱（16）；蓄水池（7）上方设有管理房（3），管理房（3）内设有控制箱（16）和膜淡化装置（9），其中控制箱（16）内设有控制器（16-1）、GPS定位模块（16-2）、存储器（16-3）、操作面板（16-4）、显示屏（16-5）、报警模块（16-6）和无线通信模块（16-7）；其中控制器（16-1）分别与GPS定位模块（16-2）、存储器（16-3）、操作面板（16-4）、显示屏（16-5）和报警模块（16-6）电控连接，控制器（16-1）利用无线通信模块（16-7）与移动终端连接；所述的管理房（3）的顶壁利用安装底座（4）固定有太阳能光伏组件（5），太阳能光伏组件（5）中的蓄电池设置在控制箱（16）内，且控制器（16-1）与该蓄电池电连接；风帽（6）旋接在管理房（3）的顶壁；所述的膜淡化装置（9）的输入端上连接有进水管（15），进水管（15）的另一端与调节井（11）贯通设置，调节井（11）内设有隔板（11-1），隔板（11-1）的顶壁低于调节井（11）的井口设置，且进水管（15）设置在隔板（11-1）的一侧，位于隔板（11-1）的另一侧的调节井（11）内设有咸水入水管（12）和排污管（10），排污管（10）设置在咸水入水管（12）的下方；膜淡化装置（9）的输出端上连接有排水管（8）和输水管（13），排水管（8）的另一端与蓄水池（7）贯通设置，输水管（13）的另一端与肥料罐（1）贯通设置，肥料罐（1）内设有“L”形挡板（1-1），“L”形挡板（1-1）的顶壁低于肥料罐（1）的顶壁设置；肥料罐（1）的顶壁开设有添加口（2），输水管（13）设置在“L”形挡板（1-1）的一侧，位于“L”形挡板（1-1）另一侧的肥料罐（1）内设有灌溉管（14）；
所述的肥料罐（1）内后壁上固定有搅拌电机（1-2），搅拌电机（1-2）的输出轴上利用联轴器固定有搅拌轴（1-3），搅拌电机（1-2）与控制器（16-1）电控连接，搅拌电机（1-2）与蓄电池电连接；
所述的排污管（10）、输水管（13）、进水管（15）和灌溉管（14）上均连接有电控阀（17），电控阀（17）与控制器（16-1）电控连接；
所述的肥料罐（1）的侧壁上部以及调节井（11）的侧壁上部均固定有液位传感器（18），液位传感器（18）与控制器（16-1）电控连接；
所述的安装底座（4）内设有电机（4-1），电机（4-1）的输出轴穿过管理房（3）的顶壁后与安装板（4-2）连接，太阳能光伏组件（5）固定在安装板（4-2）上，电机（4-1）与控制箱（16）内的蓄电池电连接，电机（4-1）与控制器（16-1）电控连接。
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