水是万物之源，无论对于人类还是植被，水都不可或缺。然而中国长期面临着时空不均、资源性缺水等现状。尤其在某些干旱地区和沿海地区，淡水资源的总量让人担忧。各项的治水工程如南水北调、海水淡化等都需要耗费大量财力，且因交通运输成本、技术限制等原因，这些方法对很多偏远地区的缺水地方尚不实用。而当前沙漠绿化、草坪绿化以及生活的方方面面都面临着严重的缺水问题。

本作品利用风光互补发电供能，利用制冷半导体进行水蒸气液化，实现了从空气中不间断地取水，智能地进行节水灌溉，在互联网+的时代背景下，设计了数据采集与传输系统，使得片区的每一*独台**立的装置能够集中进行管理和维护以及水量的调度。该装置具有取水效率快、无需供能、易于维护、易推广等特点，能够在沙漠绿化、道路绿化、草坪、园林—农业节水灌溉乃至生活用水等领域发挥巨大作用。

装置主要分为4个部分：地上产能结构；地下液化结构；自动灌溉结构；数据传输结构，装置整体如图1。其具体的实施方式为：风能发电机和太阳能发电板进行发电蓄能，风能发电机和太阳能发电板是装置中的电源，电源能够对蓄电池充电，蓄电池对吸气涡轮、制冷半导体、排气风扇供电。吸气涡轮将外界空气汲入地下结构，地下结构包含制冷半导体和低温铜丝螺旋体。制冷半导体围成一个空腔，空腔的底部有一个进气孔，空腔的顶部有一个中心管道，中心管道的外侧为空气汲入地下结构的进气通道，中心管道管壁外侧包裹绝热材料成为隔热导气管。

通电后，空腔内侧为制冷半导体的热端、空腔外侧为制冷半导体的冷端，低温铜丝螺旋体依附在制冷半导体的外侧表面，通电后的制冷半导体表面以及铜丝螺旋体都是低温状态，空气通过时，空气中的部分水蒸汽则液化为液态水暂时储存在装置的液化空腔中。当液态水达到一定高度时，则可通过透水孔幕滴入装置底部的蓄水池中，在液化空腔底部和蓄水池顶部装有隔热板。空气通过制冷半导体围成的空腔内侧的热端以后，热空气由隔热导气管进入底部的蓄水池中的“S”形传热导气管中与液态水进行热量传递，即对底部蓄水池的水进行加热，最后“S”形传热导气管流出气体从排气孔排出，排气口在地面向下安放，安装隔网防止杂质进入装置。

图1 装置整体图

当蓄水池中的水到一定量时，自动启动泵机将液态水抽出到外界（地面或者其他位置）的蓄水池储蓄起来以备他用，如微灌、生活用水等。采用不同的配套设施即可在沙漠绿化工程、农业灌溉工程、园林景观工程、快速公路隔带区绿化、无人化草坪管理等领域都能获得较好的应用，且应用方案不局限于此。装置还配套设计了远程的数据采集与反馈系统，使得一个片区的装置能够集中化地远程管理，使得运行无人化、智能化，空气取水装置剖面图如图2。

图2 空气取水装置剖面图

创新特点

该装置具有自产电自产水、清洁经济、智能灌溉、远程控制等优势，其特点表现在：

1) 风能-光伏互补供能，经济环保。

2）利用半导体制冷，实现空气中的水蒸气液化和收集，清洁经济，产水量大；

3）采用湿度传感器和控制芯片，根据作物需求实现智能地节水灌溉。

4）装置可独立安装，亦可规模化使用，易于维护。

5）利用互联网技术设计数据采集和传输平台，对片区所有装置进行实时监管和维护。

6）装置占地面积小，安装简易，可用于不同地区、多种地形；其结构简单，成本低廉。

应用前景

本装置采用太阳能供电，清洁环保，能够不间断地从空气中取水。配合自动灌溉结构、数据采集与传输系统，即可实现对一个片区进行智能地节水灌溉，并可对片区所有装置进行远程监控，便于维护。当前空气取水灌溉市场尚属空白，装置的应用方面和前景较为广阔，主要包括：沙漠绿化工程（如蚂蚁森林）、农业-果园节水灌溉、道路隔栏区绿化、草坪养护等领域，但不仅限于此。