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一種具備無線充電技術的自潔型水質傳感裝置的製作方法

2023-05-30 14:23:17 2


該發明涉及海水水質監測領域,尤其涉及對裝置中PH複合電極的清潔保養與水質傳感器的集成,以及裝置採用的無線充電技術。



背景技術:

近年來隨著全球氣候的變化以及陸地資源的日益匱乏,人類將目光投向了海洋,海洋擁有豐富的資源,並且尚未被完全開發,對於海洋的開發將對社會產生深遠而積極的影響。海水水質能直接反應海洋環境,在開發海洋的過程中是非常重要的數據支持,因此對於海水水質的監測顯得尤為重要。

海水水質監測需監測海水錶層溫度、鹽度、PH值、溶解氧、濁度等的數據。PH值是海水水質監測過程中是最重要的指標之一,然而,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。

現有海洋水質集成監測裝置存在如下問題:第一,檢測指標單一,無法全面掌握海水水質的多種參數;第二,無法完成PH複合電極的自動自潔與保養功能設計,造成裝置無法監測PH值信息;第三,只依靠蓄電池供電,工作時長受限;



技術實現要素:

本發明的目的是提供一種自潔型水質傳感裝置,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:

一種具備無線充電技術的自潔型水質傳感裝置,包括供電模塊、中央控制模塊、PH值採集模塊、電極保養模塊、清水採集模塊和傳感器模塊,其中,

PH值採集模塊包括機械臂1、固定於機械臂1前端的PH複合電極3、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1用於將PH複合電極3置於待測液體池12內或將其抬高,PH複合電極3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3進行清洗,經過清洗的PH複合電極3被移至電極保養模塊的KCL標準樣液池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標準樣液池8和排汙水泵9;樣液濁度傳感器7用於檢測KCL標準樣液池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標準樣液池8內廢液,位於KCL標準樣液池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;

傳感器模塊包括海水濁度傳感器22、海水鹽度傳感器23、海水溫度傳感器24和海水溶解氧傳感器25,傳感器模塊採集的信息被送入中心控制模塊;

供電模塊包括無線充電模塊2和蓄電池4,無線充電模塊26接收由外界的無線充電發送裝置發送的電磁波並將其轉化為電能傳輸到蓄電池4中。

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

1、機械臂;2、無線充電模塊;3、PH複合電極;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、濁度傳感器;23、鹽度傳感器;24、溫度傳感器;25、溶解氧傳感器;

具體實施方式

圖1是PH複合電極裝置的結構示意圖,一種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,PH值採集模塊、傳感器模塊、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1、PH複合電極3、待測溶液池12、水泵10、水泵11、水泵19。PH複合電極3由機械臂1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1將PH複合電極抬高,水泵19工作,引出清水衝洗複合電極。機械臂1再將PH複合電極3移至KCL溶液池8中。

如圖1,傳感器模塊包括濁度傳感器22、鹽度傳感器23、溫度傳感器24、溶解氧傳感器25、中心控制模塊5。由於這些傳感器無需清潔保養,故該於箱體底部能直接接觸海水即可。傳感器收集到數據後上傳至中心模塊5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與光伏板2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,供電模塊包括無線充電模塊2和蓄電池4。當蓄電池的電量耗盡時,蓄電池中的傳感器向中央控制模塊5發出低電量預警信號。一段時間後由船隻攜帶無線充電發送裝置對海域進行無線充電作業,釋放電磁波,範圍內所有的裝置中的無線充電裝置2接收電磁波並將其轉化為電能傳輸到蓄電池4中,因此可以實現大範圍充電,使得裝置可以繼續工作。如圖3所示,該裝置通過中央控制模塊控制機械臂運作,利用PH值採集模塊和傳感器模塊收集信息,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複合電極裝置的自動清洗與保養。

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