CN106525934B - 一种雨量实时监控装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种雨量实时监控装置，包括基体，所述基体的顶部设有漏斗形的雨水收集腔；雨水收集腔的内壁表面覆盖有薄膜电极层；所述薄膜电极层上设有呈梳妆交错排列的多个薄膜电极，所述薄膜电极为聚丙胺/聚丙烯复合薄膜薄膜电极。通过采集薄膜电极之间的电容变化，即可精确计算出瞬时的雨量。本发明利用设置在雨水收集腔表面的薄膜电极采集降雨数据，可以精确、快速地获得降雨时的瞬时雨量、雨水pH、电导率等数据，使环保、气象部门可以直接、及时、准确的了解降水情况，同时为制定有效的治理措施提供可靠的依据。
Description
技术领域
本发明涉及雨量监控装置，具体涉及一种雨量实时监控装置。
背景技术
酸雨是影响空气质量的重要指标，也是大气降水检测的重要工作，酸雨的主要检测项目包括PH值、电导率、酸沉降、降水量等。现有的检测方案都是将各个传感器简单的集中在一个装置中，并由后期的技术人员对数据进行处理，数据滞后性较高。尤其是雨量测试这一操作，现有技术通常采用具有储水功能的雨量计。但降雨过程中雨量的变化频率、变化幅度较大，采用现有的储水式雨量计无法精确、快速地测量出短时间内的降雨量，无法准确采集雨量变化的趋势。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种可精确、快速监控降雨量以及雨水酸碱度的装置。
本发明的目的通过以下技术实现：一种雨量实时监控装置，包括基体，所述基体的顶部设有漏斗形的雨水收集腔；雨水收集腔的内壁表面覆盖有薄膜电极层；所述薄膜电极层上设有呈梳妆交错排列的多个薄膜电极，所述薄膜电极为聚苯胺/聚丙烯复合薄膜薄膜电极。
降雨时，雨水流经雨水收集腔的表面，与薄膜电极层的薄膜电极接触，使薄膜电极之间产生瞬时的电容变化。通过采集薄膜电极之间的电容变化，即可精确计算出瞬时的雨量。本发明利用设置在雨水收集腔表面的薄膜电极采集降雨数据，可以精确、快速地获得降雨时的瞬时雨量，使环保、气象部门可以直接、及时、准确的了解降水量，同时为制定有效的治理措施提供可靠的依据。采集电容变化的设备、方法、通过薄膜电极计算雨量的方法均可选用现有技术实现，本发明不再赘述。
进一步的，所述薄膜电极包括多个并列的分电极；所述分电极呈以雨水收集腔中心为圆形的圆弧形。
由于雨水收集腔为漏斗状，本发明分电极呈以雨水收集腔中心为圆形的圆弧形，确保相邻的分电极在微观的尺度上始终保持等距状态，提高雨量测量的精度。
更进一步的，所述薄膜电极层与所述雨水收集腔内壁之间还设有保温层；所述保温层与薄膜电极层之间设有加热组件及温度传感器。
所述保温层可选用任意一种保温材料制成。降雨过程中，环境的温度容易发生大幅度的变化，不同温度下，电容变化值与雨量的对应关系并不完全相同。因此，本发明特别采用保温材料从外侧包裹薄膜电极层，以保持薄膜电极的温度的恒定。而加热组件有利于在降雨过程中对薄膜电极进行加热，使之维持在一预设的工作温度，确保雨量计算的精确度。所述加热组件可选用任意一种现有技术实现，如电热丝；所述温度传感器可选用任意一种现有技术实现。具体的，本发明可以报考一控制单元，控制单元采集温度传感器的数据，当温度数据低于预设值，则对加热组件供电，以升高薄膜电极的温度。
更进一步的，所述薄膜电极层表面覆盖有亲水性涂层。
所述亲水性涂层可选用任意一种现有技术实现。亲水性涂层的存在，可以促进落入雨水收集腔雨水快速流走而不聚集、停留在雨水收集腔内壁，确保薄膜电极测量数据的精确度。
进一步的，所述薄膜电极的制备方法为：S1.在0.01-0.25M的苯胺水溶液中，加入0.05-0.3M的过硫酸铵，在0-4℃条件下保温6-10小时，高速搅拌获得纳米聚苯胺颗粒；S2.将纳米聚苯胺颗粒，以25-60%的体积比浓度分散于聚丙烯酸酯溶液中，混合均匀，获得pH敏感组合物；S3.通过热固化形成pH值敏感的高分子薄膜电极。本发明提供的聚苯胺/聚丙烯复合薄膜薄膜电极为pH敏感电极，可用于检测酸雨和水体中的pH值变化，既可以有颜色变化而且有电阻响应。
本发明的薄膜电极随着pH的的增加，颜色由绿色变为蓝色再变为紫色。依据颜色和电导率可以pH从1～12范围可分为3个部分，其中当pH=1～4时，复合膜处于较高电导率区间，电导率在3.0×10-4～4.5×10-4S/cm区域，复合膜的颜色为绿色；当pH=5～8时，复合膜的电导率显著降低，为1.0×10-4～0.3×10-5S/cm，复合膜的颜色也从蓝绿转为深蓝色。当pH=9～12时，此时复合膜基本上丧失了导电性，接近绝缘体，其电导率在1.0×10-5～1.0×10-6S/cm区域，且膜的颜色也变为紫色。这样就可以通过颜色和阻值两项直观和客观的数据测量溶液中的pH数据，可广泛应用于雨水酸碱度的检测当中。
优选的，所述雨水收集腔的底部设有至少一个排水口；所述排水口的边缘设有至少一个集水槽；所述集水槽内设有pH传感器和/或电导率传感器。
所述pH传感器和电导率传感器可选用任意一种现有技术实现。雨水收集腔收集的雨水首先将汇聚进所述集水槽内，集水槽内的雨水溢出后从排水口排走。由于本发明中，集水槽内的雨水始终处于更新状态，pH传感器和电导率传感器可以采集得动态的雨水pH数据和电导率，其结果更准确，更加便于获得降雨过程中pH数据和电导率的趋势和变化，便于后续进行数据分析。
优选的，所述集水槽沿所述排水口边缘设置。
优选的，所述pH传感器为pH；所述电导率传感器为电导率电极。所述集水槽的数量为一个或多个与所述排水口同心的环形槽。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的局部放大图。
图3是本发明雨水收集腔的俯视图。
图4是本发明另一实施例的结构示意图。
图5是本发明雨水收集腔另一实施例的俯视图。
图6是本发明另一实施例的的结构示意图。
图7是本发明另一实施例的的局部放大图。
图8是本发明雨水收集腔另一实施例的的俯视图。
图9是本发明另一实施例的的结构示意图。
图10是本发明另一实施例的的局部放大图。
图11是本发明雨水收集腔另一实施例的的俯视图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本发明作进一步详细描述：
实施例1
本实施例提供一种雨量实时监控装置，包括基体1，所述基体1的顶部设有漏斗形的雨水收集腔2；雨水收集腔2的内壁表面覆盖有薄膜电极层3；所述薄膜电极层3上设有呈梳妆交错排列的3个薄膜电极31。
进一步的，所述薄膜电极31包括个并列的分电极32；所述分电极32呈以雨水收集腔中心为圆形的圆弧形。
进一步的，所述薄膜电极层3与所述雨水收集腔内壁之间还设有保温层4；所述保温层4与薄膜电极层之间设有加热组件及温度传感器（图中未出示）。
更进一步的，所述薄膜电极层表面覆盖有亲水性涂层5。
更进一步的，所述雨水收集腔的底部设有一个排水口6；所述排水口6的边缘设有一个集水槽7；所述集水槽内设有pH传感器8和电导率传感器9。
优选的，所述集水槽沿所述排水口边缘设置。
优选的，所述pH传感器为pH；所述电导率传感器为电导率电极。
优选的，所述集水槽为一个与所述排水口同心的环形槽。
实施例2
实施例提供一种雨量实时监控装置，包括基体1，所述基体1的顶部设有漏斗形的雨水收集腔2；雨水收集腔2的内壁表面覆盖有薄膜电极层3；所述薄膜电极层3上设有呈梳妆交错排列的2个薄膜电极31。
进一步的，所述薄膜电极31包括个并列的分电极32；所述分电极32呈以雨水收集腔中心为圆形的圆弧形。
进一步的，所述薄膜电极层3与所述雨水收集腔内壁之间还设有保温层4；所述保温层4与薄膜电极层之间设有加热组件及温度传感器（图中未出示）。
更进一步的，所述雨水收集腔的底部设有一个排水口6；所述排水口6的边缘设有一个集水槽7；所述集水槽内设有pH传感器8。
优选的，所述集水槽沿所述排水口边缘设置。
优选的，所述pH传感器为pH。
优选的，所述集水槽为一个与所述排水口同心的环形槽。
实施例3
实施例提供一种雨量实时监控装置，包括基体1，所述基体1的顶部设有漏斗形的雨水收集腔2；雨水收集腔2的内壁表面覆盖有薄膜电极层3；所述薄膜电极层3上设有呈梳妆交错排列的3个薄膜电极31。
进一步的，所述薄膜电极31包括个并列的分电极32；所述分电极32呈以雨水收集腔中心为圆形的圆弧形。
更进一步的，所述薄膜电极层表面覆盖有亲水性涂层5。
实施例4
实施例提供一种雨量实时监控装置，包括基体1，所述基体1的顶部设有漏斗形的雨水收集腔2；雨水收集腔2的内壁表面覆盖有薄膜电极层3；所述薄膜电极层3上设有呈梳妆交错排列的3个薄膜电极31。
进一步的，所述薄膜电极31包括个并列的分电极32；所述分电极32呈以雨水收集腔中心为圆形的圆弧形。
进一步的，所述薄膜电极层3与所述雨水收集腔内壁之间还设有保温层4；所述保温层4与薄膜电极层之间设有加热组件及温度传感器（图中未出示）。
更进一步的，所述薄膜电极层表面覆盖有亲水性涂层5。
更进一步的，所述雨水收集腔的底部设有一个排水口6；所述排水口6的边缘设有2个集水槽7；所述集水槽内设有pH传感器8和电导率传感器9。
优选的，所述集水槽沿所述排水口边缘设置。
优选的，所述pH传感器为pH；所述电导率传感器为电导率电极。
优选的，所述集水槽为2个与所述排水口同心的环形槽。
实施例5
本实施例提供一种与实施例结构一致的雨量实时监控装置，所不同的是，本实施例中所述薄膜电极的制备方法为：S1. 在0.01M的苯胺水溶液中，加入0.05M的过硫酸铵，在4℃条件下保温8小时，高速搅拌获得纳米聚苯胺颗粒；S2.将纳米聚苯胺颗粒，以45%的体积比浓度分散于聚丙烯酸酯溶液中，混合均匀，获得pH敏感组合物；S3.通过热固化形成pH值敏感的高分子薄膜电极。本发明提供的聚苯胺/聚丙烯复合薄膜薄膜电极为pH敏感电极，可用于检测酸雨和水体中的pH值变化，既可以有颜色变化而且有电阻响应。
实施例6
本实施例提供一种与实施例结构一致的雨量实时监控装置，所不同的是，本实施例中所述薄膜电极的制备方法为：S1. 在0.25M的苯胺水溶液中，加入0.3M的过硫酸铵，在4℃条件下保温6小时，高速搅拌获得纳米聚苯胺颗粒；S2.将纳米聚苯胺颗粒，以25%的体积比浓度分散于聚丙烯酸酯溶液中，混合均匀，获得pH敏感组合物；S3.通过热固化形成pH值敏感的高分子薄膜电极。本发明提供的聚苯胺/聚丙烯复合薄膜薄膜电极为pH敏感电极，可用于检测酸雨和水体中的pH值变化，既可以有颜色变化而且有电阻响应。
实施例7
本实施例提供一种与实施例结构一致的雨量实时监控装置，所不同的是，本实施例中所述薄膜电极的制备方法为：S1. 在0.15M的苯胺水溶液中，加入0.15M的过硫酸铵，在0℃条件下保温10小时，高速搅拌获得纳米聚苯胺颗粒；S2.将纳米聚苯胺颗粒，以60%的体积比浓度分散于聚丙烯酸酯溶液中，混合均匀，获得pH敏感组合物；S3.通过热固化形成pH值敏感的高分子薄膜电极。本发明提供的聚苯胺/聚丙烯复合薄膜薄膜电极为pH敏感电极，可用于检测酸雨和水体中的pH值变化，既可以有颜色变化而且有电阻响应。
实施例8
本实施例提供一种与实施例结构一致的雨量实时监控装置，所不同的是，本实施例中所述薄膜电极的制备方法为：S1. 在0.20M的苯胺水溶液中，加入0.20M的过硫酸铵，在0-4℃条件下保温9小时，高速搅拌获得纳米聚苯胺颗粒；S2.将纳米聚苯胺颗粒，以35%的体积比浓度分散于聚丙烯酸酯溶液中，混合均匀，获得pH敏感组合物；S3.通过热固化形成pH值敏感的高分子薄膜电极。本发明提供的聚苯胺/聚丙烯复合薄膜薄膜电极为pH敏感电极，可用于检测酸雨和水体中的pH值变化，既可以有颜色变化而且有电阻响应。
以上为本发明的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。本发明中所有未详细描述的技术问题均可通过任一现有技术实现。
Claims (8)
1.一种雨量实时监控装置，包括基体，其特征在于：所述基体的顶部设有漏斗形的雨水收集腔；雨水收集腔的内壁表面覆盖有薄膜电极层；所述薄膜电极层上设有呈梳妆交错排列的多个薄膜电极，所述薄膜电极为聚苯胺/聚丙烯复合薄膜薄膜电极；
所述薄膜电极的制备方法为：S1. 在0.01-0.25M的苯胺水溶液中，加入0.05-0.3M的过硫酸铵，在0-4℃条件下保温6-10小时，高速搅拌获得纳米聚苯胺颗粒；S2.将纳米聚苯胺颗粒，以25-60%的体积比浓度分散于聚丙烯酸酯溶液中，混合均匀，获得pH敏感组合物；S3.通过热固化形成pH值敏感的高分子薄膜电极。
2.根据权利要求1所述的雨量实时监控装置，其特征在于：所述薄膜电极包括多个并列的分电极；所述分电极呈以雨水收集腔中心为圆形的圆弧形。
3.根据权利要求1所述的雨量实时监控装置，其特征在于：所述薄膜电极层与所述雨水收集腔内壁之间还设有保温层；所述保温层与薄膜电极层之间设有加热组件及温度传感器。
4.根据权利要求1所述的雨量实时监控装置，其特征在于：所述薄膜电极层表面覆盖有亲水性涂层。
5.根据权利要求1-4任一项所述的雨量实时监控装置，其特征在于：所述雨水收集腔的底部设有至少一个排水口；所述排水口的边缘设有至少一个集水槽；所述集水槽内设有pH传感器和/或电导率传感器。
6.根据权利要求5所述的雨量实时监控装置，其特征在于：所述集水槽沿所述排水口边缘设置。
7.根据权利要求6所述的雨量实时监控装置，其特征在于：所述pH传感器为pH；所述电导率传感器为电导率电极。
8.根据权利要求7所述的雨量实时监控装置，其特征在于：所述集水槽的数量为一个或多个与所述排水口同心的环形槽。
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