[发明专利]偏置式太阳能定向线聚光沙漠表面硬化系统和硬化方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能利用技术领域，特别是涉及一种对利用太阳能聚光能量对沙漠表面进行硬化的系统。

背景技术

太阳能是一种清洁无污染的可再生能源，取之不尽，用之不竭，充分开发利用太阳能不仅可以节约日益枯竭的化石能源，缓解日益严峻的资源短缺问题，而且还可以减少碳排放污染，应对气候变化，保护人类赖以生存的生态环境。

在我们生存的地球上，存在着大面积的沙漠，因其恶劣的自然环境，使人类很难在这些区域内居住和生存。在风的作用下，沙漠具有的流动性可以造成周围地区的生产生活设施的破坏，最终导致无法利用，人类的生存空间被沙漠不断侵蚀。

当今，荒漠化也是世界性的公害，全球受到荒漠化危害的陆地面积已达到1／4，且每年仍以5～7万平方公里的速度扩展。目前，全球荒漠化面积达到3800万平方公里，占地球陆地总面积的四分之一，使世界三分之二的国家和五分之一的人口受到其影响。沙尘暴虐，田毁人亡，每年造成的直接经济损失达400多亿美元。

国家林业局公布的数据表明，我国现有荒漠化土地面积为262.6万平方公里,占国土总面积的27.3%,涉及全国18个省区的471个县，影响着近4亿人口的生产和生活，每年由沙化造成的直接经济损失超过540亿元人民币。荒漠化已成为严重威胁中华民族生存空间、严重制约中国经济社会发展的巨大挑战。

目前，政府每年要拿出巨额资金用于防沙治沙工程建设。

现有治沙方法主要包括工程治沙和植物治沙两大类。所谓工程治沙是用柴、草、粘土、板条、席笆、卵石或沥青乳剂和高分子聚合物等设置障碍或辅压遮蔽的方法阻沙固沙。这种方法受资源和条件的限制只在少数地区可用，但费用较高，可持续时间短，而植物治沙法生产周期长、见效慢，在大部分缺水和降水稀少地区是不具备实施条件的。

在公开的《治沙、筑路方法及其装置》（97104067.2）专利技术中，是将聚焦后的太阳光束扫描地面，使地面的沙粒或土壤熔融或者烧结，冷却后使地面上形成坚硬覆盖物。这项技术存在很多缺点：一是采用点聚焦和逐点逐行扫描方式的机构与控制都很复杂；二是在实施过程中太阳的位置时刻都在发生变化，其聚焦落点很难控制；三是动力系统没有采用太阳能，具有碳排放污染。

在公开的《利用太阳能的智能化筑路与沙漠表面硬化系统》（200710161174.6）专利技术中，是采用太阳能发电组件向蓄电池充电，再由蓄电池向激光设备提供电能用于沙漠表面硬化，其缺点有：一是蓄电池蓄电效率低，再加上激光设备的转化效率也比较低，造成只有很少部分能源用于沙漠表面硬化，因此其总体效率较低；二是采用点聚光以逐点逐行扫描方式的机构与控制都很复杂；三是蓄电池寿命短且生产环节存在污染问题，重量大，使整个机构的运动耗能也更大，因此不适合应用推广。

发明内容

为了克服现有防沙治沙手段，以及利用聚光方式对沙漠表面进行熔化硬化方式的缺点和不足，本发明提供一种偏置式太阳能定向线聚光沙漠表面硬化系统和硬化方法，能够在对沙漠表面进行熔化硬化的过程中全部采用太阳能，而不采用化石能源驱动；能够对太阳能的利用时间更长，聚光利用方式更加合理；能够采用线聚焦且利用计算机控制下进行熔化硬化的效率更高，质量更好；能够实现无人自动运行，进一步降低了人工成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提供一种偏置式太阳能定向线聚光沙漠表面硬化系统，包括：水平沙面、行走机构、左侧行走电机、右侧行走电机、侧行走轮带、右侧行走轮带、偏置支架、扫描轨道、扫描电机、太阳能电池组件、电池组件跟踪支架、跟踪支架转动轴、电池组件跟踪电机、DC-DC直流稳压模块、聚光器、水平经向反射镜、水平纬向反射镜、抛物柱面反射镜、遮光反射镜、水平经向反射镜方位角电机、水平经向反射镜高度角电机、聚光器方位角电机、聚光器高度角电机、聚光器轴旋转电机、计算机、I/O数据接口、太阳位置传感器、太阳辐射强度传感器。水平沙面是经平整过的表面呈水平状的沙漠区域。左侧行走轮带、右侧行走轮带安装在行走机构上，左侧行走电机驱动左侧行走轮带，右侧行走电机驱动右侧行走轮带。