基於藍牙數據傳輸的無線充電自潔型PH複合電極裝置的製作方法
2023-08-04 01:06:26 2
該發明涉及海水PH值監測領域，尤其涉及具有自潔與保養功能的PH複合電極及其無線供能方式。
背景技術：
海洋擁有及其豐富的資源，近年來，我國加大了對海洋資源的開發和利用，但是海洋環境的多變性是制約海洋資源開發的重要因素，因此對於海洋環境的數據指標的監測顯得尤為重要，通過監測我們可以預知海洋環境的變化從而更高效的開發海洋資源。
海水水質監測是一個長期連續的過程，數據的採集、收發等活動都會消耗大量的電能，監測裝置沒有電源續航設備無法長期工作，而有線充電方式在海上極為不便。PH值是海水水質監測過程中是最重要的指標之一，現有PH複合電極如果長時間浸泡在海水中，電極前端玻璃球泡表面容易被海水中的雜質覆蓋，堵塞氫離子通道，會影響對海水PH值數據採集的準確性。同時，傳統PH複合電極採集到的PH信息均需通過有線方式傳至主機，降低了使用靈活度。
現有PH複合電極使用後均需進行人工清洗、保養等操作，人工完成該操作費時費力，會對海水水質的監測過程造成不便。而海水水質的數據具有極強的時效性，監測人員得到海水數據的時間越快越好。而利用磁共振技術對電源進行無線充電可解決回收整個裝置補充電能極為不便的問題。因此，一種顯得尤為重要。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種能夠實時數據傳輸，可無線充電且具備自動清洗與保養功能的PH複合電極裝置，以滿足海洋環境水質長期監測的需要。本發明的技術方案如下：
一種基於藍牙數據傳輸的無線充電自潔型PH複合電極裝置，包括供電模塊、中央控制模塊、無線通信模塊、PH值採集模塊、電極保養模塊和清水採集模塊，其中，
PH值採集模塊包括機械臂2、固定於機械臂2前端的PH複合電極1、待測溶液池12、進樣水泵11、排樣水泵10、衝洗水泵19，其中，進樣水泵11用於將海水抽吸入待測溶液池12，排樣水泵10用於將海水排出待測液體池12；機械臂2用於將PH複合電極1置於待測液體池12內或將其抬高，PH複合電極1測得PH值傳輸至中央控制模塊，在中央控制模塊的控制下，衝洗水泵抽吸清水並對抬高的PH複合電極1進行清洗，經過清洗的PH複合電極1被移至電極保養模塊的KCL溶液池8中。
電極保養模塊，包括帶有電磁閥門的KCL補充液容器21、樣液濁度傳感器7、KCL溶液池8和排汙水泵9；樣液濁度傳感器7用於檢測KCL溶液池8內的標準樣液受汙染程度，其採集的信息被送入中心控制模塊，中心控制模塊在濁度達到閾值時，控制排汙水泵9工作，排出KCL溶液池8內廢液，位於KCL溶液池8上方的KCL補充液容器21底部的電磁閥門開啟，釋放KCL補充液。
清水採集模塊包括導熱矽膠16、蓄海水池17、蓄清水池18、液位計13、進水泵14、調節水泵15和冷凝板20，進水泵14用於抽吸海水進入蓄海水池17；導熱矽膠16的主體作為蓄海水池17的側壁，與其內海水直接接觸；導熱矽膠16還與太陽能光伏板2連接，用於吸收熱量；蓄海水池17的上部斜向固定有冷凝板20，冷凝板20將蒸發的海水凝結為液體，並將凝結的液體引流入蓄清水池18中；液位計13用於監測蓄清水池18內水量，其採集的信息被送入中心控制模塊，中心控制模塊在清水量達到最大閾值後，調節水泵15開啟，釋放海水，不再進行蒸發冷凝，；當清水達到最小閾值，控制進水泵14工作；
供電模塊包括接收振蕩器3和蓄電池4，接收振蕩器3通過共振方式接收外界的發射振蕩器發送的能量並將其轉化為電能傳輸到蓄電池4中，以供電能。
無線通信模塊包括藍牙通信模塊，PH值採集模塊採集到的數據通過該模塊無線傳輸至控制室。
附圖說明
圖1為傳感器裝置箱體的剖面圖
圖2為PH複合電極清潔與保養的細節圖
圖3為該裝置的原理框圖
圖4為全過程的流程圖
圖5為電源補充能量示意圖
1、PH複合電極；2、機械臂；3、接收振蕩器；4、蓄電池；5、中央控制模塊；6、泡沫；7、濁度傳感器；8、KCL標準樣液池；9、10、11、14、15、19、均為水泵(未畫出水管)；12、待測液體池13、液位計；16、導熱矽膠；17、蓄海水池；18、蓄清水池；20、金屬製成的冷凝板；21、帶有電磁閥門的KCL補充液容器；22藍牙通信模塊。
具體實施方式
圖1是PH複合電極裝置的結構示意圖，本發明的具備自動清洗與保養功能的PH複合電極裝置，包括供電模塊，中央控制模塊，無線通信模塊，PH值採集模塊，電極保養模塊和清水採集模塊。下面將結合附圖對本發明的具體實施方式進一步詳細說明。
如圖1所示，PH值採集模塊包括機械臂2、PH複合電極1、待測溶液池12、水泵10、水泵11、水泵19。PH複合電極1由機械臂2控制進入待測液體池12，水泵11工作，海水進入待測液體池12，測得PH值傳輸至中央控制模塊5。水泵10工作，排出海水。機械臂2將PH複合電極1抬高，水泵19工作，引出清水衝洗複合電極。機械臂2再將PH複合電極1移至KCL溶液池8中。
如圖2，為電極保養模塊細節圖，包括帶有電磁閥門的KCL補充液容器21、濁度傳感器7、KCL溶液池8、水泵9。海水中含微生物，水藻，工業廢液等雜質，濁度傳感器7即可檢測標準樣液受汙染程度。濁度達到閾值時，KCL標準液已被汙染，須更換。水泵9工作，排出廢液。KCL補充液容器21底部的電磁閥門開啟，釋放KCL補充液。實現了KCL標準液的更新。
如圖1，右側清水採集模塊包括導熱矽膠16、蓄海水池17、蓄清水池18、液位計13、水泵14、水泵15和冷凝板20。水泵14工作，海水進入蓄海水池17。導熱矽膠16連接頂層泡沫6吸收熱量，海水蒸發，遇冷凝板20凝結為液體，由於冷凝板20與泡沫板6同角度傾斜，具有引流作用，凝結的清水流入蓄清水池18中。液位計13監測水量，清水量達到最大閾值後，水泵15開啟，釋放海水，不再進行蒸發冷凝，確保海水不會在箱體內結晶和汙染。當清水達到最小閾值，水泵14工作，重複上述過程。
如圖1，供電模塊包括接收振蕩器3和蓄電池4。在固定範圍海域內，由船隻上發射振蕩器發送能量，範圍內所有的裝置中的接收振蕩器共振接收能量並將其轉化為電能傳輸到蓄電池4中，實現大範圍充電。
如圖1所示，無線通信模塊包括藍牙通信模塊22，該模塊收集PH值採集模塊所採集的PH值數據，並將收集的數據及時發往控制室的監測人員處。實現海水PH值的實時數據傳輸。
如圖3所示，該裝置通過中央控制模塊控制機械臂2運作，利用PH複合電極1收集信息，將信息通過中央控制模塊進行處理，並存儲於數據存儲模塊中；利用濁度傳感器和液位計收集數據，上傳至中央控制模塊分析KCL標準樣液汙染度和清水量是否達到閾值，並控制水泵和電磁閥門及時做出反應，完成了清水的自動採集和KCL溶液的自動更換，實現PH複合電極1裝置的自動清洗與保養。