CN115226617A - 一种无能耗的海上自维持蔬菜种植平台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无能耗的海上自维持蔬菜种植平台，包括：平台支撑；安装在平台支撑中间位置的界面太阳能海水淡化机构：其包括底部与海水水面直接接触的界面蒸发组件、围绕所述界面蒸发组件设置的绝热内壁、以及盖设在绝热内壁顶部的透明玻璃盖板；位于界面太阳能海水淡化机构周围的蔬菜种植机构：其包括围成蔬菜种植池的刚性壳体、以及位于刚性壳体内部并设置有种植孔位的浮板，在刚性壳体上还设有承接所述透明玻璃盖板底部的淡水收集管路。与现有技术相比，本发明不需要额外进行能量输入，太阳能海水淡化与海上蔬菜种植相结合，可实现长时间海上自维持工作，建造及维护成本低，长效稳定。
Description
技术领域
本发明属于海水淡化和无土栽培技术领域，涉及一种无能耗的海上自维持蔬菜种植平台。
背景技术
近年来，随着科学勘探、海上工程作业、海岛驻军等人类活动的需要，驻岛和海上作业人员在缺水、缺土等极端环境下的生存问题，特别是新鲜蔬菜的正常供应问题上受到广泛关注。
对于海岛等极端环境，由于缺少适合培养蔬菜的土质，淡水，一般采用植物工厂和太阳能海水淡化技术结合的模式解决极端环境下的蔬菜供应问题。但植物工厂需要较高的维护和建设成本，因此采用无能耗且低成本的方式生产淡水，获取能源，根据不同极端环境进行栽培难点分析，定制栽培模式，并匹配宜栽叶菜品种，发展高效易用的栽培系统成为一种解决途径。
中国专利CN201910124951.2提供了一种可用于海水淡化和海上种植的装置，它包括固定桩、固定件、浮板、浮床、浮网和水床，固定桩固定于海水水面之下，浮网通过固定件与固定桩连接，浮网上设置浮床，浮床上设置水床，水床上设置浮板，浮床和水床之间设有海水淡化层，海水淡化层中间安装有海水淡化器，海水淡化器用于将海水转化为淡水并将淡水输送到水床内；浮床上还设有风力发电装置和蓄电池，风力发电装置与蓄电池电性连接，蓄电池与海水淡化器电性连接。该专利在一定程度上实现了海水淡化与海上种植，但是，其需要额外引入能源，以及对应的驱动结构，整体结构复杂，其在用于海上时维护难度大，对推广应用带来不利影响。
发明内容
本发明的目的就是为了提供一种无能耗的海上自维持蔬菜种植平台，可实现淡水、蔬菜的同时供给，可按需求拆装、移动，其运输、维护方便简单,特别适用于海岛等小型分散的区域。同时，也可以解决中小型海岛及部分内陆区域蔬菜供给问题，亦可根据需求提供饮用水，效果显著。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种无能耗的海上自维持蔬菜种植平台，包括：
平台支撑；
安装在平台支撑中间位置的界面太阳能海水淡化机构：其包括底部与海水水面直接接触的界面蒸发组件、围绕所述界面蒸发组件设置的绝热内壁、以及盖设在绝热内壁顶部的透明玻璃盖板；
位于界面太阳能海水淡化机构周围的蔬菜种植机构：其包括围成蔬菜种植池的刚性壳体、以及位于刚性壳体内部并设置有种植孔位的浮板，在刚性壳体上还设有承接所述透明玻璃盖板底部的淡水收集管路。
进一步的，所述的界面蒸发组件包括光吸收层、支撑设置在光吸收层下方的绝热泡沫，以及上部接触所述光吸收层、下部直接接触海水水面的吸水材料。
更进一步的，所述的光吸收层由具有高光吸收率的生物质碳粉与纱布复合制成。
更进一步的，所述的绝热泡沫在光选择性吸收材料层下方成块间隔布置，且所述吸水材料分布在相邻两块绝热泡沫之间。更优选的，横截面上，所述吸水材料的面积为绝热泡沫与吸水材料面积总和的0.5～1.5％，优选为1％。
进一步的，所述的刚性壳体由轻质合金制成。
进一步的，所述的淡水收集管路上设有淡水收集过渡罐，在淡水收集过渡罐的出口还设有淡水流量控制阀。
进一步的，所述的刚性壳体上方还设有营养液配置仓，在营养液配置仓的出液口还设有调节阀，所述的刚性壳体底部还设有营养液浓度计。
进一步的，所述的平台支撑的侧边缘处还设有太阳能光伏电池板。
与现有技术相比，本发明的平台可漂浮在海面上进行淡水收集和蔬菜培育，不占用陆地面积，不需要额外输入能源，可自维持地进行海水淡化和蔬菜种植。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中标记说明：
1-平台支撑，2-光吸收层，3-绝热泡沫，4-吸水材料，5-刚性壳体，6-浮板，7-淡水收集过渡罐，8-淡水流量控制阀，9-透明玻璃盖板，10-营养液浓度计/水位计，11-太阳能光伏电池板，12-绝热内壁，13-刚性网状底板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下各实施方式或实施例中，所使用的生物质碳材料是通过对黄杨木木块进行高温碳化和机械球磨等方法制备而成。首先，选用生长周期较长，质密的黄杨木木材作为制备碳材料的原料。将黄杨木片物理破碎成约5mm左右的碎粒。将处理好的样品放入真空干燥箱中进行干燥，温度设置为200℃，干燥时间1小时。待干燥完全后转移到高温管式炉中进行碳化，管内抽真空，升温至1000℃，保温1小时，然后进行阶段自然降温，直至温度降为室温，取出样品。将碳化后的粉末倒入刚玉球磨罐中，加入相匹配大小的适量刚玉球，适当搅拌混合后将球磨罐放入行星式球磨机中，调整转速为200rpm，球磨6小时，得到生物质碳颗粒。
通过光吸收层的表面面积计算并称取50mg的碳颗粒，通过超声分散的方式均匀地分散在50mL去离子水中，分散时间50分钟，然后将纱布浸泡在碳颗粒的分散液中1小时使其完全附着沉积在纱布表面，自然干燥，得到以生物质碳材料为光吸收材料纱布为基底的光吸收层。
其余如无特别说明的功能部件或结构，则表明其均为本领域为实现对应功能的常规部件或常规结构。
为实现在海面上进行淡水收集和蔬菜培育等，本发明提供了一种无能耗的海上自维持蔬菜种植平台，其结构参见图1所示，包括：
平台支撑1；
安装在平台支撑1中间位置的界面太阳能海水淡化机构：其包括通过网状底板13与海水水面直接接触的界面蒸发组件、围绕所述界面蒸发组件设置的绝热内壁12、以及盖设在绝热内壁12顶部的透明玻璃盖板9；
位于界面太阳能海水淡化机构周围的蔬菜种植机构：其包括围成蔬菜种植池的刚性壳体5、以及位于刚性壳体5内部并设置有种植孔位的浮板6，在刚性壳体5上还设有承接所述透明玻璃盖板9底部的淡水收集管路。
在一些具体的实施方式中，请再参见图1所示，所述的界面蒸发组件包括光吸收层2、支撑设置在光吸收层2下方的绝热泡沫3，以及上部接触所述光吸收层2、下部直接接触海水水面的吸水材料4。
更进一步的，所述的绝热泡沫3在光吸收层2下方成块间隔布置，且所述吸水材料4分布在相邻两块绝热泡沫3之间。更优选的，绝热泡沫与吸水材料的最佳分布比例为1％。
另外，所述的吸水材料4为棉线。
在一些具体的实施方式中，所述的刚性壳体5由轻质合金制成。
在一些具体的实施方式中，透明玻璃盖板9由高透光超白玻璃制成，设置倾斜角度根据当地纬度设定。
在一些具体的实施方式中，请再参见图1所示，所述的淡水收集管路上设有淡水收集槽7，在淡水收集槽7的出口还设有淡水流量控制阀8。
在一些具体的实施方式中，请再参见图1所示，所述的刚性壳体5上方还设有营养液配置仓，在营养液配置仓的出液口还设有调节阀，所述的刚性壳体5底部还设有营养液浓度计10。
在一些具体的实施方式中，请再参见图1所示，所述的平台支撑1的侧边缘处还设有太阳能光伏电池板11。
以上各实施方式可以任一单独实施，也可以任意两两组合或更多的组合实施。
下面结合具体实施例来对上述实施方式进行更详细的说明。
实施例1：
为实现在海面上进行淡水收集和蔬菜培育等，本实施例提供了一种无能耗的海上自维持蔬菜种植平台，其结构参见图1所示，包括：
平台支撑1；
安装在平台支撑1中间位置的界面太阳能海水淡化机构：其包括底部与海水水面直接接触的界面蒸发组件、围绕界面蒸发组件设置的绝热内壁12、以及盖设在绝热内壁12顶部的透明玻璃盖板9；
位于界面太阳能海水淡化机构周围的蔬菜种植机构：其包括围成蔬菜种植池的刚性壳体5、以及位于刚性壳体5内部并设置有种植孔位的浮板6，在刚性壳体5上还设有承接透明玻璃盖板9底部的淡水收集管路。
请再参见图1所示，界面蒸发组件包括光吸收层2、支撑设置在光吸收层2下方的绝热泡沫3，以及上部接触光吸收层2、下部直接接触海水水面的吸水材料4。光吸收层2由具有高光吸收率的自制生物质碳粉与纱布复合制成。
请再参见图1所示，绝热泡沫3在光吸收层2下方成块间隔布置，且吸水材料4分布在相邻两块绝热泡沫3之间。更优选的，绝热泡沫与吸水材料的最佳分布比例为1％。
另外，吸水材料4为棉线。刚性壳体5由轻质合金制成。透明玻璃盖板9由高透光超白玻璃制成，设置倾斜角度根据当地纬度设定。
请再参见图1所示，淡水收集管路上设有淡水收集槽7，在淡水收集槽7的出口还设有淡水流量控制阀8。
请再参见图1所示，刚性壳体5上方还设有营养液配置仓，在营养液配置仓的出液口还设有调节阀，刚性壳体5底部还设有营养液浓度计10。
请再参见图1所示，平台支撑1的侧边缘处还设有太阳能光伏电池板11。
本实施例的种植平台的工作原理如下：
白天，太阳光透过透明玻璃盖板9辐照在界面蒸发组件的光吸收层2上，通过绝热材料使得能量维持在光吸收材料表面，进行高效蒸发。海水受热蒸发生成水蒸气，在由透明玻璃盖板9构成的冷凝面上冷凝成淡水，沿内壁面流入淡水收集槽7中，作为营养液配置溶剂，并通过淡水流量控制阀8送入刚性壳体5(即蔬菜种植池或培养池)中。而整个蔬菜种植机构由刚性壳体5构成的蔬菜培养池、浮板6等构成，种植蔬菜暂选择绿叶青菜。培养池中设置营养液配置仓，内置有营养成分，并设置电控开口，蔬菜培养池的底部设置营养液浓度计10以检测营养液浓度进行调整营养成分和淡水的比例，配置营养液。浮板6用质量较轻但板体坚硬的白色泡沫塑料板支撑，同时按理论种植密度设置种植孔位，进行蔬菜种植。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无能耗的海上自维持蔬菜种植平台，其特征在于，包括：
平台支撑；
安装在平台支撑中间位置的界面太阳能海水淡化机构：其包括底部通过网状底板与海水水面直接接触的界面蒸发组件、围绕所述界面蒸发组件设置的绝热内壁、以及盖设在绝热内壁顶部的透明玻璃盖板；
位于界面太阳能海水淡化机构周围的蔬菜种植机构：其包括围成蔬菜种植池的刚性壳体、以及位于刚性壳体内部并设置有种植孔位的浮板，在刚性壳体上还设有承接所述透明玻璃盖板底部的淡水收集管路。
2.根据权利要求1所述的一种无能耗的海上自维持蔬菜种植平台，其特征在于，所述的界面蒸发组件包括光吸收层、支撑设置在光吸收材料层下方的绝热泡沫，以及上部接触所述光吸收层、下部直接接触海水水面的吸水材料。
3.根据权利要求2所述的一种无能耗的海上自维持蔬菜种植平台，其特征在于，所述的光吸收层由具有高光吸收率的生物质碳粉与纱布复合制成。
4.根据权利要求2所述的一种无能耗的海上自维持蔬菜种植平台，其特征在于，所述的绝热泡沫在光选择性吸收材料层下方成块间隔布置，且所述吸水材料分布在相邻两块绝热泡沫之间。
5.根据权利要求4所述的一种无能耗的海上自维持蔬菜种植平台，其特征在于，横截面上，所述吸水材料的面积为绝热泡沫与吸水材料面积总和的0.5～1.5％。
6.根据权利要求5所述的一种无能耗的海上自维持蔬菜种植平台，其特征在于，所述吸水材料的面积为绝热泡沫与吸水材料面积总和的1％。
7.根据权利要求1所述的一种无能耗的海上自维持蔬菜种植平台，其特征在于，所述的刚性壳体由轻质合金制成。
8.根据权利要求1所述的一种无能耗的海上自维持蔬菜种植平台，其特征在于，所述的淡水收集管路上设有淡水收集过渡罐，在淡水收集过渡罐的出口还设有淡水流量控制阀。
9.根据权利要求1所述的一种无能耗的海上自维持蔬菜种植平台，其特征在于，所述的刚性壳体上方还设有营养液配置仓，在营养液配置仓的出液口还设有调节阀，所述的刚性壳体底部还设有营养液浓度计。
10.根据权利要求1所述的一种无能耗的海上自维持蔬菜种植平台，其特征在于，所述的平台支撑的侧边缘处还设有太阳能光伏电池板。
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2022
- 2022-07-28 CN CN202210896242.8A patent/CN115226617A/zh active Pending
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