深圳学子研发 “沙漠智灌卫士”:科技赋能治沙,开启荒漠化治理新范式

在全球荒漠化加剧的背景下,一群来自深圳市第三高级中学科创社团的同学,用创新智慧为沙漠治理注入新动能。由陈锦鸿担任项目负责人,李睿轩、杨奕、邱昊宸等 10 名学生组成的团队,历经一年钻研,成功优化升级 “沙漠智灌卫士” 智能机器人,为我国西北荒漠化治理提供了兼具技术突破与实践价值的创新方案。

一、治沙困境催生创新使命:直击传统设备三大痛点

中国荒漠化土地面积达 257.37 万平方公里,占国土面积 26.8%,新疆、甘肃等地每年需完成数百万亩治沙任务。在市场调研中发现,传统治沙手段如人工种植耗水耗力,机械化设备则面临 “体积大、功能单一、养护缺失” 三大难题,现有设备无法满足 “种植 - 养护 - 监测” 全流程需求,导致 “种得多、活得多” 的恶性循环。为此,他们以 “轻量化、一体化、智能化” 为目标,在初代 “沙漠种植保姆” 基础上,展开技术攻坚。

二、四大核心技术突破:打造沙漠治理 “智慧卫士”

(一)仿生钻头:让沙漠成为 “可耕之土”

创新设计的沙漠专用钻头,采用 “螺旋刃带” 结构。钻尖可在钻孔时同步湿润沙土,避免传统钻孔的 “干孔” 问题;螺旋刃带则将带出的沙土均匀堆积在孔周,形成天然种植浅坑,实现 “钻孔 - 润土 - 堆沙” 一体化。经测试,该钻头在干沙漠沙土中钻孔效率达每分钟 3 个,且耗水量减少 40%。

(二)冷凝水系统:向空气要 “生命之源”

针对沙漠昼夜温差大的特性,团队研发的 “集气 - 冷凝 - 蓄水” 三级系统,利用半导体制冷片与真空保温结构,实现空气中水分的高效收集。白天,高功率风扇带动空气通过滤沙网,经制冷片冷凝成水滴;夜间,真空储水罐可保持水温恒定,避免高温蒸发。

(三)智能养护体系:构建植物 “数字档案”

机器人搭载的云雀气象仪与高清摄像头,可实时监测土壤酸碱度、温湿度、风速风向等 环境指标,并通过北斗定位系统精准定位。控制中心可远程设定灌溉计划,当监测到沙尘暴预警时,机器人可及时预警。

(四)绿色能源方案:沙漠阳光转化为持续动力

采用柔性太阳能板与锂离子电池组合,在沙漠隔壁充足的光照条件下,足够支撑机器人每天 8 小时作业,真正实现 “零外接能源” 的可持续作业。履带式底盘结合低功耗设计,使其在沙丘间行进能强悍,适应各种复杂的环境。项目团队通过开源硬件与模块化设计,将整机成本控制在 4230 元,为大规模部署机器提供了可能。

(五)政策赋能与未来展望:科技少年的绿色愿景

项目符合《全国防沙治沙规划(2021-2030 年)》政策要求,其 “自动化、智能化” 特性契合农业农村部关于设施种植机械化的发展导向。团队下一步计划引入大模型算法,实现语音指令控制与故障自诊断,并针对极端风沙环境优化结构稳定性。“我们希望通过持续创新,让沙漠智灌卫士成为治沙一线的‘标配装备’,让每一粒沙子都成为绿色的起点。” 项目负责人陈锦鸿表示。