本发明公开了一种太阳能提取地下水装置及其提取方法，地下水提取装置利用伞状收集装置将一定范围内的带有蒸汽的热空气收集至冷凝装置中，凝结的水滴通过集水环进入集水系统。该装置通过日照伞状收集装置张开，冷凝装置上端的太阳能小风扇将热空气吸至冷凝装置，通过冷凝装置收缩段对空气进行加速，加速的气体在冷凝装置内部的毛细丝线上凝结成水珠，水珠沿着丝线滑落到集水环上，进而使水进入集水系统；夜间或者风速过大时，伞状收集装置自动合拢停止收集，由此水箱中进行蓄水。本发明所提供的装置结构简单，实用方便，其方法简单易用，提取率较高，能充分利用太阳能，将蒸发的地下水进行收集凝结，同时又避免过量的蒸发使土地盐碱化。
1.一种太阳能提取地下水装置，其特征在于：包括伞状收集装置(1)、凝结装置(2)、集水系统(3)、固定装置(4)和控制系统(5)，所述装置通过固定装置(4)进行固定，所述伞状收集装置(1)安装在凝结装置(2)及控制系统(5)的外壁，所述集水系统(3)连接凝结装置(2)的内部及装置的外部，所述的控制系统(5)、凝结装置(2)设置在固定装置(4)上，伞状收集装置(1)将带有蒸汽的空气收集至凝结装置(2)中，凝结的水滴通过凝结装置(2)进入集水系统(3)，所述的凝结装置(2)包括对收集的空气加热和冷凝，所述控制系统(5)控制伞状收集装置(1)的张开和闭合动作；所述的凝结装置(2)包括凝结丝线(202)、风扇(203)、中心杆(204)，热空气进去凝结装置(2)后，通过内部设置的凝结丝线(202)上凝结成水珠，水珠沿凝结丝线(202)滑落到集水系统(3)中的集水环(201)上，集水环(201)中的水溢出后进入集水系统(3)，所述凝结装置(2)的中心杆(204)为中空圆柱，由下方设有呈圆锥形收缩的进气孔，进气孔上端为冷凝室，冷凝室中安装凝结丝线(202)，所述凝结丝线(202)呈下方散开，上方聚拢分布，分为上下两层，中间设置风扇(203)，凝结丝线(202)下方为集水环(201)，顶部的出气孔(6)采用弯曲形状，出口朝下；所述的伞状收集装置(1)由伞骨(101)、第一控制环(102)、支撑杆(103)、第二控制环(104)、定滑轮(105)和伞片(106)，所述伞骨(101)半固定在第一控制环(102)上，随第一控制环(102)上下移动而张合，伞片(106)为半透明膜安装在伞骨(101)间，第一控制环(102)套装在凝结装置(2)及支撑杆(103)外壁，沿凝结装置(2)及支撑杆(103)的外壁上下移动。
2.根据权利要求1所述的太阳能提取地下水装置，其特征在于：所述装置在伞状收集装置(1)张开时，通过安装在凝结装置(2)上端的风扇(203)将富含水蒸气的热空气吸至凝结装置(2)，通过凝结装置(2)的收缩段对空气进行加热、加速，加速的热空气在凝结装置(2)凝结。
3.根据权利要求1所述的太阳能提取地下水装置，其特征在于：所述的集水系统(3)包括集水环(201)、导水管(205)、蓄水室(206)和水箱(7)，蓄水室(206)为集水环(201)一部分，集水环(201)为圆环状，靠近蓄水室(206)一侧留有溢水豁口，导水管(205)连接两个集水环(201)，将水输送至水箱(7)。
4.根据权利要求3所述的太阳能提取地下水装置，其特征在于：所述水箱(7)设置带有浮球杠杆的单向阀门(701)，其中浮球杠杆由浮球(702)、杠杆(703)组成，通过撑杆(704)与单向阀门(701)连接。
5.根据权利要求1所述的太阳能提取地下水装置，其特征在于：所述的控制系统(5)包括电机(8)、单片机(9)和太阳能电池(10)，太阳能电池(10)分别连接单片机(9)与电机(8)，单片机(9)与电机(8)相连，所述电机(8)通过转动收放连接第一控制环(102)的铰绳，控制伞状收集装置(1)张开闭合，单片机(9)控制电机(8)运转，太阳能电池(10)提供电能。
6.实施如权利要求1所述的太阳能提取地下水装置的一种提取地下水方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)通过伞状收集装置(1)收集地表富含水汽的空气进入凝结装置(2)；
(2)在凝结装置(2)内对空气进行加热和加速，然后进行凝结；
(3)空气中的水蒸气凝结进行初步汇集进入集水环(201)，并最终通过导水管(205)流入水箱(7)中储存。
7.根据权利要求6所述的太阳能提取地下水装置的一种提取地下水方法，其特征在于：
所述方法中的凝结过程包括对进入凝结装置(2)的热空气通过加热和加速，再进入冷凝室中在凝结丝线(202)上凝结，所述的加热包括设置加热装置或通过热辐射的方式进行加热，所述的加速包括通过风扇或借助外部方向形成气流进行加速。
一种太阳能提取地下水装置及其提取方法
技术领域
[0001] 本发明属于地下水采集及其利用，涉及一种太阳能提取地下水装置及其提取方法，尤其涉及一种南疆地区的太阳能提取地下水装置及地下水提取方法。
背景技术
[0002] 由于地理位置的不同，降雨量时空分布不均，在干旱半干旱地区的水资源可利用量显得尤为重要。例如新疆气候干燥、降雨稀少、蒸发强烈，水资源总体紧缺，因此水资源成为新疆可持续发展关键的基础性自然资源，加上水资源的时空分布与经济社会的发展布局不相匹配，导致供需矛盾突出。从水资源开发利用上看，全疆地表水开发已经达到极限，而对地下水的开采利用却普遍较低，且主要集中在北疆地区，南疆地区地下水埋深浅，开采量小，潜水无效或低效蒸发量很高，导致土壤次生盐渍化严重。
[0003] 不科学的灌溉和盲目的开荒加剧了水资源紧缺的局面，也增加了土壤盐渍化威胁程度，如何科学合理的利用水土资源，将环境保护与经济发展协调统一，以较少的水生产更多农产品是旱区农业生产追求的主要目标。因此需要专门针对南疆地区含盐量较高、埋深较浅、无效或低效蒸发的浅水，并结合现有的生产基础和自然条件，提出一个能扩展地下水收集的方法，提高地下水利用效率。
发明内容
[0004] 发明目的：为解决上述问题及提高部分地区潜水蒸发利用效率，本发明的第一目的是提供一种太阳能提取地下水装置，第二目的是提供一种地下水的提取方法。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现。
[0006] 一种太阳能提取地下水装置，包括伞状收集装置、凝结装置、集水系统、固定装置和控制系统，所述装置通过固定装置进行固定，所述伞状收集装置安装在凝结装置及控制系统的外壁，所述集水系统连接凝结装置的内部及装置的外部，所述的控制系统、凝结装置设置在固定装置上，伞状收集装置将带有蒸汽的空气收集至凝结装置中，凝结的水滴通过有凝结装置进入集水系统，所述得凝结装置包括对收集的空气加热和冷凝，所述控制系统控制伞状收集装置的张开和闭合动作。
[0007] 进一步的，所述装置在伞状收集装置张开时，通过安装在凝结装置上端的风扇将富含水蒸气的热空气吸至凝结装置，通过凝结装置的收缩段对空气进行加热加速，加速的热空气在凝结装置凝结。
[0008] 所述的凝结装置包括凝结丝线、风扇、中心杆，热空气进去凝结装置后，通过内部设置的凝结丝线上凝结成水珠，水珠沿凝结丝线滑落到集水系统中的集水环上，集水环中的水溢出后进入集水系统。
[0009] 所述的伞状收集装置由伞骨、第一控制环、支撑杆、第二控制环、定滑轮和伞片，所述伞骨半固定在第一控制环上，随第一控制环上下移动而张合，伞片为半透明膜安装在伞骨间，第一控制环套装在凝结装置及支撑杆外壁，沿凝结装置及支撑杆的外壁上下移动。
[0010] 所述凝结装置的中心杆为中空圆柱，由下方设有呈圆锥形收缩的进气孔，进气孔上端为冷凝室，冷凝室中安装凝结丝线，所述凝结丝线呈下方散开，上方聚拢分布，分为上下两层，中间设置风扇，凝结丝线下方为集水环，顶部的出气孔采用弯曲形状，出口朝下。
[0011] 所述的集水系统包括集水环、导水管、蓄水室和水箱，蓄水室为集水环一部分，集水环为圆环状，靠近蓄水室一侧留有溢水豁口，导水管连接两个集水环，将水输送至水箱。
[0012] 所述水箱设置带有浮球杠杆的单向阀门，其中浮球杠杆由浮球、杠杆组成，通过撑杆与单向阀门连接。
[0013] 所述的控制系统包括电机、单片机和太阳能电池，太阳能电池分别连接单片机与电机，单片机与电机相连，所述电机通过转动收放连接第一控制环的铰绳，控制伞状收集装置张开闭合，单片机控制电机运转，太阳能电池提供电能。
[0014] 一种提取地下水方法，包括如下步骤：
[0015] (1)通过伞状收集装置收集地表富含水汽的空气进入凝结装置；
[0016] (2)在凝结装置内对空气进行加热和加速，然后进行凝结；
[0017] (3)空气中的水蒸气凝结进行初步汇集进入集水环，并最终通过导水管流入水箱中储存。
[0018] 进一步的，所述方法中的凝结过程包括对进入凝结装置的热空气通过加热和加速，再进入冷凝室中在凝结丝线上凝结，所述的加热包括设置加热装置或通过热辐射的方式进行加热，所述的加速包括通过风扇或借助外部方向形成气流进行加速。
[0019] 工作原理：本发明提供的一种太阳能提取地下水装置及地下水提取方法，利用伞状收集装置将一定范围内的带有蒸汽的空气收集至冷凝装置中，空气首先通过凝结装置凝结的水滴通过集水环进入集水系统。白天日照强的时候伞状收集装置张开，利用安装在冷凝装置上端的太阳能小风扇将富含水蒸气的热空气吸至凝结装置，通过冷凝装置收缩段对空气进行加速，加速的气体在冷凝装置内部的毛细丝线上凝结成水珠，水珠沿着丝线滑落到集水环上，集水环中水达到一定深度后溢出进入集水系统；夜间或者风速过大时，伞状收集装置自动合拢停止收集；太阳能电池为电扇及控制环提供动力；当水箱达到一定水深时，水泵开启将水箱中水抽至蓄水池，当水箱水位下降到设定高度时，单向阀门闭合，停止出水，等待水位上升到一定高度后打开。
[0020] 有益效果：与现有技术相比，本发明显著的效果在于：通过风扇将地表蒸发的水汽进行吸收，并通过冷凝装置加以冷凝收集，最终汇集到蓄水池中重新利用，不仅可以减少因蒸发而白白损失的水资源，而且增加了水资源的获取途径，提高了水资源的利用率。
附图说明
[0021] 图1是本发明所述装置的结构示意图；
[0022] 图2是本发明所述凝结装置的结构示意图；
[0023] 图3是本发明所述伞状收集装置及控制系统的结构示意图；
[0024] 图4是本发明所述装置的横面剖视图；
[0025] 图5是水箱内部结果图；
[0026] 图6是集水系统结构图。
具体实施方式
[0027] 为详细的说明本发明所公开的技术方案，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述，但本发明的内容包括但不限于实施例。
[0028] 实施例1
[0029] 如图1、图3所示一种太阳能提取地下水装置，以适用于南疆地区。该装置由伞状收集装置1、凝结装置2、集水系统3、固定装置4、控制系统5依次组装而成，其中伞状收集装置1由伞骨101、伞片及第一控制环102、支撑杆103、第二控制环104、定滑轮105、伞片106组成，伞骨101为宽面伞架，伞架上铺设太阳能电池板，一端铰接在第一控制环102上，另一端在中间位置与支撑杆103一段相连接，支撑杆103另一端链接在第二控制环104上；控制环内部均带有卡槽，卡槽内安装滚轮便于控制环沿着凝结装置外壁上下运动，第一控制环102安装在凝结装置2上端，第二控制环104安装在凝结装置2下端；第二铰绳分别连接第一控制环102上端与第二控制环104下端，第一铰绳分别连接第一控制环102下端与第二控制环104上端；第一铰绳绕在外转轮上，转轮转动拉近第一控制环102、第二控制环104使伞面张开；第二铰绕在内转轮上，转轮转动通过定滑轮拉开第一控制环102、第二控制环104，使得伞状采集装置1的伞面收拢。
[0030] 如图1、图2所示凝结装置2由呈圆锥型收缩进气孔、冷凝室、凝结丝线202、太阳能风扇203、中心杆204组成，收缩进气孔下端为分布长度5-6cm，宽度1-2cm的进气孔，上端为收缩端，空气通过收缩段使进入凝结室的气流加热，温度升高，速度加快，水蒸气更容易凝结成水滴；凝结丝线202分两组，上下安装，每组下方设置集水环201，凝结丝线202安装在中心杆204上，丝线倾斜聚拢布置，丝线间距1-2mm，气流通过时水汽在丝线上凝结沿丝线下滑滴落在集水环201上；集水环201一侧设置蓄水室206，当集水环201内水达到设定深度0.5-1.0cm后，水从缺口溢出进入蓄水室206，并通过导水管205进入水箱7；风扇203安装在两组丝线之间，利用太阳能提供运转动力，风扇203转动将气流缓缓抽至凝结室，凝结室上方弯曲出气孔利用下方过流，带动气流流动，使凝结室内的气流流速加快。
[0031] 如图3所示控制系统5安装在凝结装置2下方，固定系统4上方，由太阳能电池10、电机8及其传动装置及单片机9组成，单片机9通过控制电机的启动及运转方向，带动传动装置收紧与放松，从而控制伞状收集装置1展开、闭合。固定装置4为竖杆与三角铁叉组成，竖杆安装在铁叉上，铁叉插入地面为装置提供稳定，竖杆则提供其他部件安装平台。
[0032] 如图5、图6所示水箱7连接集水管201、导水导水管205，集水管201中水通过重力自由进入箱中，导水管205进水口设置一个带有浮球杠杆的单向阀门，阀门通过撑杆与杠杆连接，杠杆支点半固定在水管上，浮球链接在杠杆另一端，当水位上升时浮球浮起，通过杠杆原理将阀门打开，当水位下降时浮球降低，借助浮球重力及水吸力作用阀门关闭，同时浮球自身浮力杠杆中的作用力远大于水泵吸力。按照设定的时间水泵开启，将水箱7中的水通过导水管抽至蓄水池中。其中导水管、水泵、水箱为半固定安装，按照需要进行铺设安装，循环利用。凝结装置、控制装置都为空心圆筒、外壁涂抹反光材料的硬质塑料；伞片为淡色布膜；凝结丝线为化学纤维材料。
[0033] 实施例2
[0034] 一种地下水提取方法包括以下步骤：
[0035] 在提取过程中，伞状收集装置1由控制系统随设定时间张开闭合，张开时第一控制环102、第二控制环104在绞线作用下使伞面撑开，以便于收集一定范围内的水蒸气，同时电扇运转将气体吸入凝结装置2，利用凝结丝线202凝结水汽，集水环201内始终保持一定深度的水层，使得装置内部含水量维持在一定范围内，利于水汽凝结。当装置停止运转时，控制系统分开两个控制环，将伞面收起，有效防止风沙破坏。集水系统3将收集的水存储在水箱7中，在固定时间通过水泵抽取运至蓄水池用作灌溉水源。
