一种水汽冷凝滴灌装置的制作方法

本发明涉及环境保护领域，尤其涉及一种水汽冷凝滴灌装置。

背景技术：

随着温度的变化，气态水和液态水是可以相互转化的。当系统内部空气含量恒定时，降低系统温度，系统内的相对湿度就会增大，当相对湿度增大到100％时，此时水汽处于饱和状态，当温度继续降低时，相对湿度会持续增大，直至开始凝结，产生凝结水。

而在干旱半干旱地区，水分不足是制约当地植被生长的重要因素，若能将对大气中的气态水汽凝结成液态水，用以对干旱半干旱地区植物的灌溉，则会缓解水分对当地植被的制约，而现在并没有出现一种可将干旱半干旱地区空气中水汽进行收集利用的行之有效的系统。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种水汽冷凝滴灌系统。

本发明提供一种水汽冷凝滴灌系统，包括

蓄水箱，其水平设置在地面上，且其上设有进液口和第二出液口；

水汽收集装置，其设置在所述蓄水箱的上方，所述水汽收集系统具有进气端和出气端，其用于收集空气中的气态水汽；

冷凝装置，其设置在所述蓄水箱的上方，所述冷凝装置具有进液端和出液端，其进液端与所述水汽收集系统的出气端连通，其出液端与所述蓄水箱的进液口连通，所述冷凝装置用于将气态水汽凝结为液态水；

滴灌装置，其具有进液端和出液端，所述滴灌装置设置在地下，其进液端通过连接件与所述蓄水箱的第二出液口连通，所述滴灌装置用于给植被的根系输送液态水。

进一步地，还包括主控制装置，所述主控制装置包括控制器和水位传感器，所述水位传感器设置在所述蓄水箱的内部，所述控制器与所述水位传感器、所述水汽收集装置、所述冷凝装置和所述滴灌装置电连接。

进一步地，所述水汽收集装置包括抽气机构、温湿度传感器和收集舱，所述收集舱为内部中空的矩形结构，其水平设置在所述蓄水箱的上方，所述抽气机构设置在所述收集舱的上端，所述温湿度传感器设置所述收集舱内，所述收集舱的下端设有第一出液口，所述第一出液口与所述冷凝装置的进液端连通，所述抽气机构和所述温湿度传感器均与所述控制器电连接。

进一步地，所述抽气机构为抽气泵，所述收集舱的上端设有一通孔，所述抽气泵固设在所述通孔内，其抽气端朝远离所述收集舱的方向设置，其排气端朝向所述收集舱的内部设置，所述抽气泵与所述控制器电连接。

进一步地，所述冷凝装置包括多根冷凝管和与多根所述冷凝管一一对应设置的冷凝机构，多根所述冷凝管均竖直设置在所述收集舱和所述蓄水箱之间，其上端分别穿过所述收集舱的下端伸入所述收集舱内，并与所述收集舱的内部连通，其下端分别穿过所述蓄水箱的上端伸入所述蓄水箱内，并与所述蓄水箱的内部连通，所述冷凝机构设置在对应的所述冷凝管上，并分别与所述控制器电连接。

进一步地，所述冷凝机构包括多个制冷片和温度传感器，多个所述制冷片均固定在对应的所述冷凝管的外侧壁上，并分别沿对应的所述冷凝管的轴向均匀间隔分布，所述制冷片的制冷面与对应的所述冷凝管的侧壁贴合，其散热面远离对应的所述冷凝管的侧壁设置，所述温度传感器设置在对应的所述冷凝管的内侧壁上，多个所述制冷片和所述温度传感器分别与所述控制器电连接。

进一步地，每根所述冷凝管的下端均设有过滤网。

进一步地，所述滴灌装置包括输液管和土壤水分测定仪，所述输液管为圆管结构，其内部中空且一端封闭，所述输液管水平设置在地下，并设于植被根系的下方，所述输液管的另一端通过所述连接件与所述蓄水箱的第二出液口连通，所述输液管上设有多个与其连通的出液孔，所述土壤水分测定仪的感应端设置在植被的根系土壤中，所述土壤水分测定仪均与所述控制器电连接。

进一步地，所述连接件为连接管，其一端与所述第二出液口连通，其一端伸入地下与所述输液管的另一端连通，所述连接管位于地上部分的管段设有电磁阀，所述电磁阀与所述控制器电连接。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明所述的一种水汽冷凝滴灌系统，具有以下优点：(1)全程无需人工监控，可自动实现气态水汽的收集、凝结和滴灌工作，智能性强，还可以节省人力资源；(2)能将空气中的气态水汽迅速收集起来，具有资源利用率高，环保性能强的优点；(3)气态水体凝结速度快，凝结效率高，能耗低；(4)滴灌装置能实现合理灌溉，充分利用水资源，提高水资源的利用效率。

附图说明

图1是本发明所述的一种水汽冷凝滴灌系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图1，本发明的实施例提供了一种水汽冷凝滴灌装置，主要包括蓄水箱10，其水平设置在地面上，且其上设有进液口和第二出液口；

水汽收集装置，其设置在蓄水箱10的上方，水汽收集系统具有进气端和出气端，其用于收集空气中的气态水汽；

冷凝装置，其设置在蓄水箱10的上方，冷凝装置具有进液端和出液端，其进液端与水汽收集系统的出气端连通，其出液端与蓄水箱10的进液口连通，冷凝装置用于将气态水汽凝结为液态水；

滴灌装置，其具有进液端和出液端，滴灌装置设置在地下，其进液端通过连接件与蓄水箱10的第二出液口连通，滴灌装置用于给植被的根系输送液态水。

其中，水汽收集装置用于收集空气中的气态水汽，并将收集到的气态水汽输送至冷凝装置处，冷凝装置用于将气态水汽冷凝转换为液态水，并将液态水输送至蓄水箱10内进行存储，蓄水箱10用于将液态水输送至滴灌装置处，滴灌装置设置在地下，以将液态水收集装置内的液态水输送至植物的根系，进行灌溉。由水汽收集装置、冷凝装置、蓄水箱10和滴灌装置组成的水汽冷凝滴灌装置可依次完成对空气中气态水汽的收集、冷凝液化、回收和利用的工作，将空气中的气态水汽转化为液态水，供当地的植被吸收利用，以维持其正常生长需要，该系统可提高环境中气态水汽的利用效率，缓解由于水分的缺乏对植被生长的制约，具有资源利用率高，环保性能强等优点。

在另外一种实施例中，还包括主控制装置，主控制装置包括控制器70和水位传感器11，水位传感器11设置在蓄水箱10的内部，控制器70与水位传感器11、水汽收集装置、冷凝装置和滴灌装置电连接。其中，控制器70设置在蓄水箱10的一侧，其为单片机，其型号为三星6818/4418，在使用过程中，单片机外接电源，控制器70用于自动控制水汽收集装置、冷凝装置和滴灌装置的工作进行，水位传感器11用于监控蓄水箱10内的水位，其安装在蓄水箱10内部的上部，水位传感器11的型号为pcm260。当蓄水箱10内的水位到达水位传感器11的位置时，水位传感器11感应到水的位置，将信号传送至控制器70，控制器70控制水汽收集装置不再对空气中的水汽进行收集，即气态水汽转化为液态水的过程也中止，使得不再有凝结后的液态水进入蓄水箱10内，而蓄水箱10内的水位低于水位传感器11的安装位置时，控制器70重新启动水汽收集装置，以继续进行对气态水汽的转化工作。本实施的主控制装置可实现水汽冷凝滴灌系统无需人工监控，实现水汽冷凝滴灌装置工作的自动性和智能性，节省人力资源。

在另外一种实施例中，水汽收集装置包括抽气机构、温湿度传感器22和收集舱20，收集舱20为内部中空的矩形结构，其水平设置，抽气机构设置在收集舱20的上端，温湿度传感器22设置收集舱20内，收集舱20的下端设有第一出液口，第一出液口与冷凝装置的进液端连通，抽气机构和温湿度传感器22均与控制器70电连接。其中，抽气机构为抽气泵21，其型号为vch1028，温湿度传感器22的型号为pr-3002-ws-*；收集舱20的上端设有一通孔，抽气泵21固设在通孔内，其抽气端朝远离收集舱20的方向设置，其排气端朝向收集舱20的内部设置，通过控制器70开启抽气泵21，抽气泵21将空气中的气态水汽抽取到收集舱20内，已进行收集，而收集到的气态水汽在抽气泵21的作用下，通过设置在收集舱20上的第一出液口排送至冷凝装置内，因此，抽气泵21一方面可以将空气中的气态水汽进行收集，另一方面还能促进收集舱20内气态水汽的流通速度；而温湿度传感器22用于感应收集舱20内气态水汽的温度和湿度，已将收集到的温度和湿度信息传送给控制器70。本系统在工作前，需向控制器70内输入气态水汽凝结成液态水时的饱和温度公式，然后根据温湿度传感器22实时测量到的气态水汽的温度值和湿度值，换算出不同温度和湿度条件下的气态水汽凝结为液态水所需的饱和温度，以根据不同不同温度和湿度条件下的气态水汽所需的饱和温度来指导冷凝装置的工作，本实施的水汽收集装置具有气态水汽收集速度快和输送速度快等优点。

在另一种实施例中，冷凝装置包括多根冷凝管30和与多根冷凝管30一一对应设置的冷凝机构，多根冷凝管30均竖直设置在收集舱20和蓄水箱10之间，其上端分别穿过收集舱20的下端伸入收集舱20内，并与收集舱20的内部连通，其下端分别穿过蓄水箱10的上端伸入蓄水箱10内，并与蓄水箱10的内部连通，冷凝机构设置在对应的冷凝管30上，并分别与控制器70电连接。其中，收集舱20上对应每根冷凝管30的位置均设有第一出液口，冷凝管30通过对应的第一出液口与收集舱20的内部连通，第一出液口的孔径与冷凝管30的外径相匹配，同理，蓄水箱10上对应每根冷凝管30的位置均设有进液孔，进液孔的孔径与冷凝管30的外径相匹配，冷凝管30设有3根，且冷凝管30由金属材料制成，金属材料的亲水性较好，便于水汽的收集，且金属材料的热传递效果好，可实现冷凝管30的快速降温。冷凝机构和收集舱20下端的第一出液口也设有3个，收集舱20内的气态水汽通过3个第一出液口分别进入3根冷凝管30内，控制器70控制冷凝机构开启，冷凝机构对对应的冷凝管30降温，使每根冷凝管30内的温度均降到满足其内的气态水汽凝结为液态水的温度条件之下，待对应的冷凝管30内气态水汽凝结为液态水后，从冷凝管30的下端流入液态水收集装置内进行回收。本实施例的冷凝装置，能实现对冷凝管30的迅速降温，进而可提高气态水汽转化为液态水的转化速度，提高系统水汽转化的效率，且还具有成本低廉的优点。

在另一种实施例中，冷凝机构包括多个制冷片31和温度传感器32，多个制冷片31均固定在对应的冷凝管30的外侧壁上，并分别沿对应的冷凝管30的轴向均匀间隔分布，制冷片31的制冷面与对应的冷凝管30的侧壁贴合，其散热面远离对应的冷凝管30的侧壁设置，温度传感器32设置在对应的冷凝管30的内侧壁上，多个制冷片31和温度传感器32分别与控制器70电连接。其中，制冷片31的型号为tec1-12706，制冷片31的数量越多，越能够提高其对冷凝管30的降温速度，温度传感器32用于实时监控对应的冷凝管30内的温度，以将冷凝管30内气态水汽的温度信息传送给控制器70，本实施例中的温度传感器32的型号为ds18b20。当空气中的气态水汽进入冷凝管30后，通过设置在每根冷凝管30上的温度传感器32监测进入对应的冷凝管30内的气态水汽的温度，并将对应的冷凝管30内的气态水汽的温度信息发送给控制器70，控制器70接收信息后，根据每根冷凝管30内的气态水汽冷凝成液态水所需的饱和温度，控制器70控制启动每根冷凝管30上的多个制冷片31同时开始工作，多个制冷片31对对应的冷凝管30降温，使每根冷凝管30内的温度均降到饱和温度之下，以使对应的冷凝管30内气态水汽凝结为液态水。本实施例的冷凝机构，可根据冷凝管30内的气态水汽的温度和湿度不同，自动调控冷凝机构对冷凝管30的降温幅度，避免冷凝管30内由于温度太高，不具备气态水汽凝结成液态水的条件，导致气态水汽无法凝结，以提高气态水汽转化为液态水的转化率，实现对空气中气态水汽利用率的最大化。

在另一种实施例中，冷凝管30的下端均设有过滤网。其中，过滤网用于过滤掉液态水中的固体颗粒。

在另一种实施例中，所述滴灌装置包括输液管40和土壤水分测定仪41，输液管40为圆管结构，其内部中空且一端封闭，输液管40水平设置在地下，并设于植被根系的下方，输液管40的另一端通过所述连接件与蓄水箱10的第二出液口连通，输液管40上设有多个与其连通的出液孔，所述土壤水分测定仪41的感应端设置在植被的根系土壤中，所述土壤水分测定仪41均与所述控制器70电连接。其中，连接件为“l”型的连接管，其一端与所述第二出液口连通，其一端伸入地下通过水管弯头与输液管的另一端连通，连接管50位于地上部分的管段设有电磁阀60，电磁阀60与所述控制器70电连接。输液管40埋设在距离植被根系的下方，以方便输液管40内的水直接输送到植被的根系，供其吸收，有利于减少水的损耗；土壤水分测定仪41的型号为jxbs-3001-tr，在使用时，将土壤水分测定仪41的探针插入植被的根系土壤中，以监测植被根系周围土壤内的含水量。而为了防止土壤堵塞出液孔，输液管40的出液孔处均设有过滤网；蓄水箱10内的水通过第二出液口流入连接管50内，进而流入输液管40内，通过设置在输液管40上的多个出液孔流向植被的根系，以供植被吸收利用；若土壤水分测定仪41监测到被根系周围土壤内的含水量超过阈值，则土壤水分测定仪41将信号传送给控制器70，控制器70控制电磁阀60关闭，使得蓄水箱10内的水不再流向输液管40内，以防止植被根系土壤的含水量太高，导致过渡灌溉，影响植被的生产和浪费水资源。本系统在工作前，已向控制器70内输入植被根系土壤含水量的范围阈值。本滴灌装置具有灌溉合理和灌溉水的利用率高等优点。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。