CN105926001B - 一种高压电解水控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压电解水控制系统及其控制方法，包括电极电流采集模块、电极电压采集模块、液位测量模块、气体压强测量模块、数据处理模块、电极电位转换模块、电极电流控制模块、加水控制模块、开关控制模块、显示模块和电极端子；数据处理模块的输入端分别与电极电流采集模块、电极电压采集模块、液位测量模块、气体压强测量模块连接，输出端分别与电极电位转换模块、电极电流控制模块、加水控制模块、开关控制模块和显示模块连接；电极端子分别与电极电流采集模块和电极电压采集模块连接，并分别与电极电位转换模块和电极电流控制模块连接。本发明实现了高压电解水装置的自动运行，解决了手动工作效率低、且不适宜工业化生产的问题。

Description

一种高压电解水控制系统及其控制方法

技术领域

本发明属于高压电解水技术领域，具体涉及一种高压电解水仪器自动控制系统及其控制方法。

背景技术

基于其高能量密度及零排放(不排放任何温室效应气体)，氢气已被列为潜在的清洁能源燃料，同时氢燃料可以通过氢燃料电池的方式驱动各类电子设备及电驱动车。随着氢燃料的飞速发展，电解制氢也逐渐步入工业化，从而取代传统的蒸汽重整制氢的方法来消除对天然气的依赖性。其中，现有的一种电解水装置结构如图1所示，包括电解槽、电极、氢气仓、氧气仓、氢气瓶、氧气瓶、高压水箱、手动开关K1～K7以及输气管。如图1所示：电极安装在电解槽中；氢气仓和氧气仓顶部分别通过输气管与电解槽顶部相连，由开关K1和K2控制输气管的导通状态，该输气管为氢气仓和氧气仓的进气管；氢气仓和氧气仓底部分别通过连通管与电解槽底部和高压水箱底部相连，由开关K7控制高压水箱的开闭状态；氢气仓和氧气仓顶部分别通过输气管与氢气瓶和氧气瓶链接，由开关K3和K4控制输气管的导通状态，该输气管为氢气仓和氧气仓的出气管；由开关K5和K6控制氢气仓和氧气仓与外界的导通状态；氢气仓和氧气仓内的进气管口低于其出气管口，且其进气管口低于开关K1和K2。所用的电解电极为一种从乌克兰引进的具有化学活性的铁镍合金材料，此电极在碱性溶液中接通0.4～1.4V的正向电压时产生氢气，接通0.6～1.6V的反向电压时产生氧气，工作时释放氢气和氧气具有时空分离性，产生的气体储存压强可高达10～15MPa，是一种单电解槽电解水装置。装置在产生氢气时先打开手动开关K1和K3而关闭其他开关，再接通电源，在产生氧气时先打开手动开关K2和K4而关闭其他开关，再接通电源，在加水时打开开关K1、K2、K5、K6和K7而关闭开关K3和K4，氢气仓和氧气仓的液位在高于开关K1和K2且低于其出气管口为正常液位高度。此仪器在工作时完全手动控制，不仅不适宜于工业化生产，而且电源电压控制不好容易出现同时产生氢气和氧气的情况而发生危险。

发明内容

为解决以上问题，本发明提出了一种可以实现高压电解水仪器自动工作的控制系统及其控制方法。该系统是专门用于控制单电解槽电解水装置自动工作的电控系统。将该装置的手动开关全部改为电磁阀开关，由控制系统控制，并将外加的手动调压电源改为控制系统中的电极电流控制模块7自动控制，另外加水等过程也是自动进行，实现仪器工作的完全自动化。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种高压电解水控制系统，包括电极电流采集模块1、电极电压采集模块2、液位测量模块3、气体压强测量模块4、数据处理模块5、电极电位转换模块6、电极电流控制模块7、加水控制模块8、开关控制模块9、显示模块10和电极端子11；所述的数据处理模块5的输入端通过数据线分别与电极电流采集模块1、电极电压采集模块2、液位测量模块3、气体压强测量模块4连接，输出端通过数据线分别与电极电位转换模块6、电极电流控制模块7、加水控制模块8、开关控制模块9和显示模块10连接；所述的电极端子11通过数据线分别与电极电流采集模块1和电极电压采集模块2连接，并通过通电导线分别与电极电位转换模块6和电极电流控制模块7连接；所述的液位测量模块3由两个液位传感器12及其辅助电路组成，分别置于氢气仓和氧气仓内壁；所述的气体压强测量模块4由两个FSR402气体压强传感器13及其辅助电路组成，分别置于氢气仓和氧气仓内顶部；所述的开关控制模块9由第一控制电路、第二控制电路、第三控制电路、第四控制电路、第五控制电路和第六控制电路组成，分别控制第一电磁阀开关15、第二电磁阀开关16、第三电磁阀开关17、第四电磁阀开关18、第五电磁阀开关19和第六电磁阀开关20的导通状态；所述的电极端子11与电解槽内的电极正负极14相连接。

电极电流采集模块1由ACS712型电流传感器22和OP07型运算放大器23组成，ACS712型电流传感器22的输入端与电解槽中的电极串联，采集通过电极的电流信号，然后将电流信号输送给与电流传感器的输出端相连接的OP07型运算放大器23，经放大后传输给数据处理模块5；

电极电压采集模块2由两个OP07型运算放大器23及其辅助电路组成，分别连接于电解槽中的电极正极和负极上，负责采集电极两端的电压信号并放大，然后将电压信号传输给数据处理模块5；

液位测量模块3由自制的液位传感器构成，此液位传感器输出0-3.3V电压，可测量0-20cm的液位高度，具有比现有液位传感器体积小、性能稳定的优点，该模块负责采集氢气仓和氧气仓的液位信息，然后将液位信号传输给数据处理模块5；

数据处理模块5由STM32F103C8T6型单片机25和AD7606型电压采集芯片24组成，AD7606型电压采集芯片24负责接收电极电流采集模块1、电极电压采集模块2、液位测量模块3和气体压强测量模块4传输的模拟电压信号，并转化为数字电压信号传输给STM32F103C8T6单片机25，经数据处理后由单片机的I/O端口控制电极电位转换模块6、加水控制模块8和开关控制模块9进行相应工作，由单片机的TIM口输出的具有特定频率和占空比的PWM波控制电极电流控制模块7为电解槽中的电极提供相应的电流信号，由单片机的CAN通讯端口控制显示模块10进行信息显示；

电极电位转换模块6由TLP250型光电耦合器26、NIF5002型场效应管27、IRF3205型场效应管28和辅助电路组成，当STM32F103C8T6单片机25给电极电位转换模块6输出高电平时，电极电位转换模块6控制电解槽中的电极电位为反接状态，当STM32F103C8T6单片机25给电极电位转换模块6输出低电平时，电极电位转换模块6控制电解槽中的电极电位为正接状态；

电极电流控制模块7由TLP250型光电耦合器26、IRF3205型场效应管28、电感29和稳压电容30组成，STM32F103C8T6单片机25的TIM口输出的PWM波经TLP250型光电耦合器26增大幅值后控制IRF3205型场效应管28间歇性导通，经过电感29和稳压电容30的稳压作用为电极提供相应的电压信号，但该电压信号是以设定的电流参数和电极电流采集模块1采集的电流信号为基础的，所以相当于恒流源为电极提供恒定电流；

加水控制模块8由第七电磁阀开关21和NIF5002型场效应管27组成。开关控制模块9由6个控制电路组成，每个控制电路由电磁阀开关和NIF5002型场效应管27组成。当数据处理模块5对其发出的控制信号为高电平时场效应管27导通，相应的电磁阀开关打开；当控制信号为低电平时，相应的场效应管截止，相应的电磁阀开关关闭；

显示模块10由STM32F103C8T6单片机和XY19264A点阵屏组成(图中未标出)，负责显示系统的运行状况，包括运行状态、产生的气体种类、液位高度、电极电压、电极电流和气体压强等信息；

一种高压电解水控制系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

A、采集氢气仓和氧气仓的液位高度：

氢气仓内的液位传感器12和氧气仓内的液位传感器12实时监测氢气仓和氧气仓的液位高度，并传输给数据处理模块5，因为该高压电解水装置不允许电解槽内液面低于第一电磁阀开关15和第二电磁阀开关16，所以需要先检测氢气仓和氧气仓内液位的高度，确定是否允许正常工作，如果液位低于第一电磁阀开关15或者第二电磁阀开关16，则由加水控制模块8控制水箱向系统加水；

B、采集氢气仓和氧气仓的气体压强：

虽然该高压电解水装置产生的气体储存压强允许较大，但压强过大会发生危险，氢气仓内的气压传感器13和氧气仓内的气压传感器13实时监测氢气仓和氧气仓的气体压强是否低于10MPa，以便确定仪器是否允许正常工作，如果氢气仓或氧气仓的气体压强高于10MPa，则数据处理模块5控制显示模块10显示“气体压强过大”的警示字符，并停止高压电解水装置工作的进行，等待更换氧气瓶和氢气瓶；

C、加水控制模块控制水箱向系统加水：

当采集到氢气仓或氧气仓液位高度低于第一电磁阀开关15或者第二电磁阀开关16时，该装置产生的氢气和氧气会在电解槽混合，氢气和氧气混合可能会发生爆炸，所以需要加水控制模块8及时控制水箱向装置加水至液位低于氢气仓和氧气仓的出气管口，以保证系统正常工作；

D、开关控制模块控制相应电磁阀开关打开：

系统停止工作、加水、运行释放氢气和运行释放氧气时所需要打开和关闭的开关不同：停止工作时，需要关闭所有电磁阀开关；加水时，需要关闭第三电磁阀开关17和第四电磁阀开关18，打开其他所有电磁阀开关；运行释放氢气时，需要打开第一电磁阀开关15和第三电磁阀开关17，关闭其他所有电磁阀开关；运行释放氧气时，打开第二电磁阀开关16和第四电磁阀开关18，关闭其他所有电磁阀开关；

E、转换电极电位：

电极在电源正接时产生氢气，在电源反接时产生氧气，电极电位转换模块6控制电源对电极进行正接和反接间隔性交替工作，使仪器产生氢气和氧气的时空分离开；

F、控制电极电流：

电极相当于一个可变负载，当电极长时间产生同一种气体时，其电阻值会增大，电极通过的电流越大，产生气体的速率就越快，电极在正接、电压为0.4-1.4V时产生氢气，在反接、电压为0.6-1.6V时产生氧气，所以要由电极电流控制模块7控制通过电极的电流参数。开始时使电极电压大于所产生气体要求的电压下限，控制电流稳定不变，随着气体的产生，电极电阻变大，电压上升，当电压达到所产生气体要求的电压上限时，由电极电位转换模块6控制转换电极电位，开始产生另一种气体，并重复这一过程。在正常电压范围内，为了提高仪器产生气体的速率，可适当增大通过电极的电流参数；

G、采集电极的电压信息：

当系统控制电极电位正接、电压小于0.4V或大于1.4V以及电极电位反接、电压小于0.6V或大于1.6V时，可能不产生气体或产生混合气体，系统不能正常工作，电极电压采集模块2实时采集电极的电压信息，并传输给数据处理模块5处理；当电压低于正常电压范围时，由电极电流控制模块7控制通过电极的电流增大，当电压高于正常电压范围时，由电极电位转换模块6控制转换电极电位，开始产生另一种气体；

H、数据显示：

对系统进行手动控制以及系统自动运行时，其各个部分所处的工作状态并不直观，由数据处理模块5对各个采集模块传输的数据信息进行处理，将结果传输给显示模块10进行信息显示；

I、数据处理：

数据处理模块5根据电极电流采集模块1、电极电压采集模块2、液位测量模块3和气体压强测量模块4传输的电极电流信息、电极电压信息、氢气仓液位信息、氧气仓液位信息、氢气仓气体压强信息和氧气仓气体压强信息等与设定的标准值区间进行比较，根据比较结果控制电极电位转换模块6、电极电流控制模块7、加水控制模块8、开关控制模块9和显示模块10进行相应工作。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

由于本发明实现了这种新型高压电解水装置的全程自动化，提高了装置的工作效率，同时也提高了装置运行过程中的安全性，使该装置适用于高压电解水的工业化生产。

不仅使该装置适用于工业化生产，提高生产效率，而且对电极电压和电流以及氢气仓和氧气仓的气体压强实时采集，进行及时控制，增加了仪器运行的安全性。

附图说明

图1为现有的一种高压电解水装置的结构示意图；

图2为本发明的一种高压电解水控制系统的流程图；

图3为本发明的一种高压电解水仪器装置加入控制系统后的结构示意图；

图4为本发明的一种高压电解水控制系统的信号采集模块电路图；

图5为本发明的一种高压电解水控制系统的信号控制模块电路图；

图中：1、电极电流采集模块，2、电极电压采集模块，3、液位测量模块，4、气体压强测量模块，5、数据处理模块，6、电极电位转换模块，7、电极电流控制模块，8、加水控制模块，9、开关控制模块，10、显示模块，11、电极端子，12、液位传感器，13、FSR402气体压强传感器，14、电极正负极，15、第一电磁阀开关，16、第二电磁阀开关，17、第三电磁阀开关，18、第四电磁阀开关，19、第五电磁阀开关，20、第六电磁阀开关，21、第七电磁阀开关，22、ACS712型电流传感器，23、OP07型运算放大器，24、AD7606型电压采集芯片，25、STM32F103C8T6型单片机，26、TLP250型光电耦合器，27、NIF5002型场效应管，28、IRF3205型场效应管，29、电感，30、稳压电容。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步的说明：

如图2所示，一种高压电解水控制系统，包括电极电流采集模块1、电极电压采集模块2、液位测量模块3、气体压强测量模块4、数据处理模块5、电极电位转换模块6、电极电流控制模块7、加水控制模块8、开关控制模块9、显示模块10和电极端子11；所述的数据处理模块5的输入端通过数据线分别与电极电流采集模块1、电极电压采集模块2、液位测量模块3、气体压强测量模块4连接，输出端通过数据线分别与电极电位转换模块6、电极电流控制模块7、加水控制模块8、开关控制模块9和显示模块10连接；所述的电极端子11通过数据线分别与电极电流采集模块1和电极电压采集模块2连接，并通过通电导线分别与电极电位转换模块6和电极电流控制模块7连接；如图3所示，所述的液位测量模块3由两个液位传感器12及其辅助电路组成，分别置于氢气仓和氧气仓内壁；所述的气体压强测量模块4由两个FSR402气体压强传感器13及其辅助电路组成，分别置于氢气仓和氧气仓内顶部；所述的开关控制模块9由第一控制电路、第二控制电路、第三控制电路、第四控制电路、第五控制电路和第六控制电路组成，分别控制第一电磁阀开关15、第二电磁阀开关16、第三电磁阀开关17、第四电磁阀开关18、第五电磁阀开关19和第六电磁阀开关20的导通状态；所述的电极端子11与电解槽内的电极正负极14相连接。

如图4所示，电极电流采集模块1由ACS712型电流传感器22和OP07型运算放大器23组成，ACS712型电流传感器22的输入端与电解槽中的电极串联，采集通过电极的电流信号，然后将电流信号输送给与其输出端相连接的OP07型运算放大器23，经放大后传输给数据处理模块5；

电极电压采集模块2由两个OP07型运算放大器23及其辅助电路组成，分别连接于电解槽中的电极正极和负极上，负责采集电极两端的电压信号并放大，然后将电压信号传输给数据处理模块5；

液位测量模块3由自制的液位传感器构成，此液位传感器输出0-3.3V电压，可测量0-20cm的液位高度，具有比现有液位传感器体积小、性能稳定的优点，该模块负责采集氢气仓和氧气仓的液位信息，然后将液位信号传输给数据处理模块5；

数据处理模块5由STM32F103C8T6型单片机25和AD7606型电压采集芯片24组成，AD7606型电压采集芯片24负责接收电极电流采集模块1、电极电压采集模块2、液位测量模块3和气体压强测量模块4传输的模拟电压信号，并转化为数字电压信号传输给STM32F103C8T6单片机25，经数据处理后由单片机的I/O端口控制电极电位转换模块6、加水控制模块8和开关控制模块9进行相应工作，由单片机的TIM口输出的具有特定频率和占空比的PWM波控制电极电流控制模块7为电解槽中的电极提供相应的电流信号，由单片机的CAN通讯端口控制显示模块10进行信息显示；

如图5所示，电极电位转换模块6由TLP250型光电耦合器26、NIF5002型场效应管27、IRF3205型场效应管28和辅助电路组成，当STM32F103C8T6单片机25给电极电位转换模块6输出高电平时，电极电位转换模块6控制电解槽中的电极电位为反接状态，当STM32F103C8T6单片机25给电极电位转换模块6输出低电平时，电极电位转换模块6控制电解槽中的电极电位为正接状态；

电极电流控制模块7由TLP250型光电耦合器26、IRF3205型场效应管28、电感29和稳压电容30组成，STM32F103C8T6单片机25的TIM口输出的PWM波经TLP250型光电耦合器26增大幅值后控制IRF3205型场效应管28间歇性导通，经过电感29和稳压电容30的稳压作用为电极提供相应的电压信号，但该电压信号是以设定的电流参数和电极电流采集模块1采集的电流信号为基础的，所以相当于恒流源为电极提供恒定电流；

加水控制模块8由第七电磁阀开关21和NIF5002型场效应管27组成。开关控制模块9由6个控制电路组成，每个控制电路由电磁阀开关和NIF5002型场效应管27组成。当数据处理模块5对其发出的控制信号为高电平时场效应管27导通，相应的电磁阀开关打开；当控制信号为低电平时，相应的场效应管截止，相应的电磁阀开关关闭；

显示模块10由STM32F103C8T6单片机和XY19264A点阵屏组成(图中未标出)，负责显示系统的运行状况，包括运行状态、产生的气体种类、液位高度、电极电压、电极电流和气体压强等信息；

一种高压电解水控制系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

A、采集氢气仓和氧气仓的液位高度：

氢气仓内的液位传感器12和氧气仓内的液位传感器12实时监测氢气仓和氧气仓的液位高度，并传输给数据处理模块5，因为该高压电解水装置不允许电解槽内液面低于第一电磁阀开关15和第二电磁阀开关16，所以需要先检测氢气仓和氧气仓内液位的高度，确定是否允许正常工作，如果液位低于第一电磁阀开关15或者第二电磁阀开关16，则由加水控制模块8控制水箱向系统加水；

B、采集氢气仓和氧气仓的气体压强：

虽然该高压电解水装置产生的气体储存压强允许较大，但压强过大会发生危险，氢气仓内的气压传感器13和氧气仓内的气压传感器13实时监测氢气仓和氧气仓的气体压强是否低于10MPa，以便确定仪器是否允许正常工作，如果氢气仓或氧气仓的气体压强高于10MPa，则数据处理模块5控制显示模块10显示“气体压强过大”的警示字符，并停止高压电解水装置工作的进行，等待更换氧气瓶和氢气瓶；

C、加水控制模块控制水箱向系统加水：

当采集到氢气仓或氧气仓液位高度低于第一电磁阀开关15或者第二电磁阀开关16时，该装置产生的氢气和氧气会在电解槽混合，氢气和氧气混合可能会发生爆炸，所以需要加水控制模块8及时控制水箱向装置加水至液位低于氢气仓和氧气仓的出气管口，以保证系统正常工作；

D、开关控制模块控制相应电磁阀开关打开：

系统停止工作、加水、运行释放氢气和运行释放氧气时所需要打开和关闭的开关不同：停止工作时，需要关闭所有电磁阀开关；加水时，需要关闭第三电磁阀开关17和第四电磁阀开关18，打开其他所有电磁阀开关；运行释放氢气时，需要打开第一电磁阀开关15和第三电磁阀开关17，关闭其他所有电磁阀开关；运行释放氧气时，打开第二电磁阀开关16和第四电磁阀开关18，关闭其他所有电磁阀开关；

E、转换电极电位：

电极在电源正接时产生氢气，在电源反接时产生氧气，电极电位转换模块6控制电源对电极进行正接和反接间隔性交替工作，使仪器产生氢气和氧气的时空分离开；

F、控制电极电流：

电极相当于一个可变负载，当电极长时间产生同一种气体时，其电阻值会增大，电极通过的电流越大，产生气体的速率就越快，电极在正接、电压为0.4～1.4V时产生氢气，在反接、电压为0.6～1.6V时产生氧气，所以要由电极电流控制模块7控制通过电极的电流参数。开始时使电极电压大于所产生气体要求的电压下限，控制电流稳定不变，随着气体的产生，电极电阻变大，电压上升，当电压达到所产生气体要求的电压上限时，由电极电位转换模块6控制转换电极电位，开始产生另一种气体，并重复这一过程。在正常电压范围内，为了提高仪器产生气体的速率，可适当增大通过电极的电流参数；

G、采集电极的电压信息：

当系统控制电极电位正接、电压小于0.4V或大于1.4V以及电极电位反接、电压小于0.6V或大于1.6V时，可能不产生气体或产生混合气体，系统不能正常工作，电极电压采集模块2实时采集电极的电压信息，并传输给数据处理模块5处理。当电压低于正常电压范围时，由电极电流控制模块7控制通过电极的电流增大，当电压高于正常电压范围时，由电极电位转换模块6控制转换电极电位，开始产生另一种气体；

H、数据显示：

对系统进行手动控制以及系统自动运行时，其各个部分所处的工作状态并不直观，由数据处理模块5对各个采集模块传输的数据信息进行处理，将结果传输给显示模块10进行信息显示；

I、数据处理：

数据处理模块5根据电极电流采集模块1、电极电压采集模块2、液位测量模块3和气体压强测量模块4传输的电极电流信息、电极电压信息、氢气仓液位信息、氧气仓液位信息、氢气仓气体压强信息和氧气仓气体压强信息等与设定的标准值区间进行比较，根据比较结果控制电极电位转换模块6、电极电流控制模块7、加水控制模块8、开关控制模块9和显示模块10进行相应工作。

以下通过附图对高压电解水的气体纯度作进一步的描述：

如图3所示，当电极释放完氢气后开始释放氧气时，水中有部分氢气并未完全释放出电解槽，为了尽量提高电解水生成的气体的纯度，选择在电极释放完氢气后停止工作5秒，为产生的氢气被输出电解槽提供充足的时间。同样，当电极释放完氧气后开始释放氢气时也是如此。

以下通过附图对高压电解水的流程完整性作进一步的描述：

如图4和图5所示，单片机不仅接收采集模块采集的数据信息，也会接收外部按键通过外部中断输入的控制信号，以便对仪器的工作进行外部控制。

Claims (9)

1.一种高压电解水控制系统，其特征在于：包括电极电流采集模块(1)、电极电压采集模块(2)、液位测量模块(3)、气体压强测量模块(4)、数据处理模块(5)、电极电位转换模块(6)、电极电流控制模块(7)、加水控制模块(8)、开关控制模块(9)、显示模块(10)和电极端子(11)；所述的数据处理模块(5)的输入端通过数据线分别与电极电流采集模块(1)、电极电压采集模块(2)、液位测量模块(3)、气体压强测量模块(4)连接，输出端通过数据线分别与电极电位转换模块(6)、电极电流控制模块(7)、加水控制模块(8)、开关控制模块(9)和显示模块(10)连接；所述的电极端子(11)通过数据线分别与电极电流采集模块(1)和电极电压采集模块(2)连接，并通过通电导线分别与电极电位转换模块(6)和电极电流控制模块(7)连接；所述的液位测量模块(3)由两个液位传感器(12)及其辅助电路组成，分别置于氢气仓和氧气仓内壁；所述的气体压强测量模块(4)由两个FSR402气体压强传感器(13)及其辅助电路组成，分别置于氢气仓和氧气仓内顶部；所述的开关控制模块(9)由第一控制电路、第二控制电路、第三控制电路、第四控制电路、第五控制电路和第六控制电路组成，分别控制第一电磁阀开关(15)、第二电磁阀开关(16)、第三电磁阀开关(17)、第四电磁阀开关(18)、第五电磁阀开关(19)和第六电磁阀开关(20)的导通状态；所述的电极端子(11)与电解槽内的电极正负极(14)相连接；所述的数据处理模块(5)由STM32F103C8T6型单片机(25)和AD7606型电压采集芯片(24)组成，AD7606型电压采集芯片(24)负责接收电极电流采集模块(1)、电极电压采集模块(2)、液位测量模块(3)和气体压强测量模块(4)传输的模拟电压信号，并转化为数字电压信号传输给STM32F103C8T6型单片机(25)，经数据处理后由单片机的I/O端口控制电极电位转换模块(6)、加水控制模块(8)和开关控制模块(9)进行相应工作，由单片机的TIM口输出的具有特定频率和占空比的PWM波控制电极电流控制模块(7)为电解槽中的电极提供相应的电流信号，由单片机的CAN通讯端口控制显示模块(10)进行信息显示。

2.如权利要求1所述的一种高压电解水控制系统，其特征在于：所述的电极电流采集模块(1)由ACS712型电流传感器(22)和OP07型运算放大器(23)组成，ACS712型电流传感器(22)的输入端与电解槽中的电极串联，采集通过电极的电流信号，然后将电流信号输送给与电流传感器的输出端相连接的OP07型运算放大器(23)，经放大后传输给数据处理模块(5)。

3.如权利要求1所述的一种高压电解水控制系统，其特征在于：所述的电极电压采集模块(2)由两个OP07型运算放大器(23)及其辅助电路组成，分别连接于电解槽中的电极正极和负极上，负责采集电极两端的电压信号并放大，然后将电压信号传输给数据处理模块(5)。

4.如权利要求1所述的一种高压电解水控制系统，其特征在于：所述的液位测量模块(3)由自制的液位传感器构成，此液位传感器输出0-3.3V电压，可测量0-20cm的液位高度，该模块负责采集氢气仓和氧气仓的液位信息，然后将液位信号传输给数据处理模块(5)。

5.如权利要求1所述的一种高压电解水控制系统，其特征在于：所述的电极电位转换模块(6)由TLP250型光电耦合器(26)、NIF5002型场效应管(27)、IRF3205型场效应管(28)和辅助电路组成，当STM32F103C8T6单片机(25)给电极电位转换模块(6)输出高电平时，电极电位转换模块(6)控制电解槽中的电极电位为反接状态，当STM32F103C8T6单片机(25)给电极电位转换模块(6)输出低电平时，电极电位转换模块(6)控制电解槽中的电极电位为正接状态。

6.如权利要求1所述的一种高压电解水控制系统，其特征在于：所述的电极电流控制模块(7)由TLP250型光电耦合器(26)、IRF3205型场效应管(28)、电感(29)和稳压电容(30)组成，STM32F103C8T6型单片机(25)的TIM口输出的PWM波经TLP250型光电耦合器(26)增大幅值后控制IRF3205型场效应管(28)间歇性导通，经过电感(29)和稳压电容(30)的稳压作用为电极提供相应的电压信号，但该电压信号是以设定的电流参数和电极电流采集模块(1)采集的电流信号为基础的，所以相当于恒流源为电极提供恒定电流。

7.如权利要求1所述的一种高压电解水控制系统，其特征在于：所述的加水控制模块(8)由第七电磁阀开关(21)和NIF5002型场效应管(27)组成；开关控制模块(9)由6个控制电路组成，每个控制电路由电磁阀开关和NIF5002型场效应管(27)组成。

8.如权利要求1所述的一种高压电解水控制系统，其特征在于：所述的显示模块(10)由STM32F103C8T6型单片机和XY19264A点阵屏组成。

9.如权利要求1所述的一种高压电解水控制系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

A、采集氢气仓和氧气仓的液位高度：

氢气仓内的液位传感器和氧气仓内的液位传感器实时监测氢气仓和氧气仓的液位高度，并传输给数据处理模块(5)，先检测氢气仓和氧气仓内液位的高度，确定是否允许正常工作，如果液位低于第一电磁阀开关(15)或者第二电磁阀开关(16)，则由加水控制模块(8)控制水箱向系统加水；

B、采集氢气仓和氧气仓的气体压强：

氢气仓内的气压传感器和氧气仓内的气压传感器实时监测氢气仓和氧气仓的气体压强是否低于10MPa，以便确定仪器是否允许正常工作，如果氢气仓或氧气仓的气体压强高于10MPa，则数据处理模块(5)控制显示模块(10)显示“气体压强过大”的警示字符，并停止高压电解水装置工作的进行，更换氧气瓶和氢气瓶；

C、加水控制模块控制水箱向系统加水：

当采集到氢气仓或氧气仓液位高度低于第一电磁阀开关(15)或者第二电磁阀开关(16)时，加水控制模块(8)控制水箱向装置加水至液位低于氢气仓和氧气仓的出气管口，以保证系统正常工作；

D、开关控制模块控制相应电磁阀开关打开：

系统停止工作、加水、运行释放氢气和运行释放氧气时所需要打开和关闭的开关不同：停止工作时，需要关闭所有电磁阀开关；加水时，需要关闭第三电磁阀开关(17)和第四电磁阀开关(18)，打开其他所有电磁阀开关；运行释放氢气时，需要打开第一电磁阀开关(15)和第三电磁阀开关(17)，关闭其他所有电磁阀开关；运行释放氧气时，打开第二电磁阀开关(16)和第四电磁阀开关(18)，关闭其他所有电磁阀开关；

E、转换电极电位：

电极在电源正接时产生氢气，在电源反接时产生氧气，电极电位转换模块(6)控制电源对电极进行正接和反接间隔性交替工作，使装置产生氢气和氧气的时空分离开；

F、控制电极电流：

电极在正接、电压为0.4-1.4V时产生氢气，在反接、电压为0.6-1.6V时产生氧气；开始时，使电极电压大于所产生气体要求的电压下限，控制电流稳定不变，随着气体的产生，电极电阻变大，电压上升，当电压达到所产生气体要求的电压上限时，由电极电位转换模块(6)控制转换电极电位，开始产生另一种气体，并重复这一过程；

G、采集电极的电压信息：

当系统控制电极电位正接、电压小于0.4V或大于1.4V以及电极电位反接、电压小于0.6V或大于1.6V时，不产生气体或产生混合气体，系统不能正常工作，电极电压采集模块(2)实时采集电极的电压信息，并传输给数据处理模块(5)处理；当电压低于正常电压范围时，由电极电流控制模块(7)控制通过电极的电流增大，当电压高于正常电压范围时，由电极电位转换模块(6)控制转换电极电位，开始产生另一种气体；

H、数据显示：

由数据处理模块(5)对各个采集模块传输的数据信息进行处理，将结果传输给显示模块(10)进行信息显示；

I、数据处理：

数据处理模块(5)根据电极电流采集模块(1)、电极电压采集模块(2)、液位测量模块(3)和气体压强测量模块(4)传输的电极电流信息、电极电压信息、氢气仓液位信息、氧气仓液位信息、氢气仓气体压强信息和氧气仓气体压强信息与设定的标准值区间进行比较，根据比较结果控制电极电位转换模块(6)、电极电流控制模块(7)、加水控制模块(8)、开关控制模块(9)和显示模块(10)进行相应工作。