CN106770541A - 一种基于zigbee无线通信技术的便携型ph复合电极装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于ZIGBEE无线通信技术的便携型PH复合电极装置，包括供电模块、中央控制模块，PH值采集模块、无线通信模块、电极保养模块和清水采集模块。无线通信模块包括zigbee模块，PH值采集模块采集到的数据通过该模块无线传输至控制室；电极保养模块，包括带有电磁阀门的KCL补充液容器21、浊度传感器7、KCL标准样液池8、排污水泵9，浊度传感器7用于检测KCL标准样液池8内的标准样液受污染程度，中心控制模块在浊度达到阈值时，控制排污水泵9工作，排出KCL标准样液池8内废液，位于KCL标准样液池8上方的KCL补充液容器21底部的电磁阀门开启，释放KCL补充液；本发明可以长期监测大片水域。
Description
技术领域
该发明涉及海水PH值监测领域，尤其涉及对装置中PH复合电极的清洁与保养。
背景技术
水是人类社会的宝贵资源,分布于海洋,江,河,湖和地下水及冰川共同构成的地球水圈中。估计地球上存在的总水量中海水占97.3％,淡水仅占2.7％。水是人类赖以生存的主要物质之一,随着世界人口的增长和工农业生产的发展,用水量也在日益增加，而由于人类的生活和生产活动,将大量未经处理的生活污水,工业废水,及其他废弃物往往直接排入环境水体,造成海洋水质污染。对海水水质的实时监测可探知受污染水体的位置，从而对海洋受污染水域进行清洁、处理，以免造成巨大的经济损失。
PH值是海水水质监测过程中是最重要的指标之一，同时，海水水质监测是一个长期连续的过程。在长期的监测过程中，数据的采集、收发等活动都会消耗大量的电能，监测装置能量的可持续供应则面临一个巨大的挑战。并且，现有PH复合电极如果长时间浸泡在海水中，电极前端玻璃球泡表面容易被海水中的杂质覆盖，堵塞氢离子通道，会影响对海水PH值数据采集的准确性。同时，传统PH复合电极采集到的PH信息均需通过有线方式传至主机，降低了使用灵活度。
现有PH复合电极使用后均需进行人工清洗、保养等操作，人工完成该操作费时费力。会对海水水质的监测过程造成不便。而海水水质的数据具有极强的时效性，监测人员得到海水数据的时间越快越好。ZigBee技术传输的数据量比较小，具有功耗低、成本低、时延短等优良特性，使得整个装置的工作时间更长，有利于对海水水质的长期监测。就此看来，一种靠ZigBee实时数据传输，携带方便、可反复充电且具备自动清洗与保养功能的PH复合电极装置显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种携带方便、可反复充电且具备自动清洗与保养功能的PH复合电极装置，以满足海洋环境下水质长期监测的需要。本发明的技术方案如下：
一种基于ZIGBEE无线通信技术的便携型PH复合电极装置，包括供电模块、中央控制模块，PH值采集模块、无线通信模块、电极保养模块和清水采集模块，其中，
PH值采集模块包括机械臂1、固定于机械臂1前端的PH复合电极22、待测溶液池12、进样水泵11、排样水泵10、冲洗水泵19，其中，进样水泵11用于将海水抽吸入待测溶液池12，排样水泵10用于将海水排出待测液体池12；机械臂1用于将PH复合电极22置于待测液体池12内或将其抬高，PH复合电极22测得PH值传输至中央控制模块，在中央控制模块的控制下，冲洗水泵抽吸抽吸清水并对抬高的PH复合电极22进行清洗，经过清洗的PH复合电极22被移至电极保养模块的KCL标准样液池8中；
无线通信模块包括zigbee模块，PH值采集模块采集到的数据通过该模块无线传输至控制室；
电极保养模块，包括带有电磁阀门的KCL补充液容器21、浊度传感器7、KCL标准样液池8、排污水泵9，浊度传感器7用于检测KCL标准样液池8内的标准样液受污染程度，中心控制模块在浊度达到阈值时，控制排污水泵9工作，排出KCL标准样液池8内废液，位于KCL标准样液池8上方的KCL补充液容器21底部的电磁阀门开启，释放KCL补充液；
清水采集模块包括导热硅胶16、蓄海水池17、蓄清水池18、液位计13、进水泵14、调节水泵15和冷凝板20，进水泵14用于抽吸海水进入蓄海水池17；导热硅胶16的主体作为蓄海水池17的侧壁，与其内海水直接接触；导热硅胶16还与太阳能光伏板2连接，用于吸收热量；蓄海水池17的上部斜向固定有冷凝板20，冷凝板20将蒸发的海水凝结为液体，并将凝结的液体引流入蓄清水池18中；液位计13用于监测蓄清水池18内水量，其采集的信息被送入中心控制模块，中心控制模块在清水量达到最大阈值后，调节水泵15开启，释放海水，不再进行蒸发冷凝，；当清水达到最小阈值，进水泵14工作；
供电模块包括充电接口2和蓄电池4，通过充电接口2为蓄电池4充电，保证整个系统的供能。
附图说明
图1为传感器装置箱体的剖面图
图2为PH复合电极清洁与保养的细节图
图3为该装置的原理框图
图4为全过程的流程图
1、机械臂；2、充电接口；3、ZigBee通信模块；4、中央控制模块；5、蓄电池；6、泡沫；7、浊度传感器；8、KCL标准样液池；9、10、11、14、15、19、均为水泵(未画出水管)；12、待测液体池13、液位计；16、导热硅胶；17、蓄海水池；18、蓄清水池；20、金属制成的冷凝板；21、带有电磁阀门的KCL补充液容器；22、PH复合电极。
具体实施方式
图1是PH复合电极装置的结构示意图，一种充能简便并且具备自动清洗与保养功能的PH复合电极装置，包括供电模块，中央控制模块，PH值采集模块、无线通信模块、电极保养模块和清水采集模块。下面将结合附图对本发明的具体实施方式进一步详细说明。
如图1，供电模块包括充电接口2和蓄电池4。通过充电接口2为蓄电池4充电，保证整个系统的供能。需采集海水PH值数据时，由作业船只携带其到待测海域，将改装置放入海中对海水PH进行监测。监测作业完成后，由作业船只将PH复合电极装置收回，为装置进行再次充电以备下次使用。
如图1所示，PH值采集模块包括机械臂1、PH复合电极22、待测溶液池12、水泵10、水泵11、水泵19。PH复合电极22由机械臂1控制进入待测液体池12，水泵11工作，海水进入待测液体池12，测得PH值传输至中央控制模块5。水泵10工作，排出海水。机械臂1将PH复合电极抬高，水泵19工作，引出清水冲洗复合电极。机械臂1再将PH复合电极22移至KCL标准样液池8中。完成对PH复合电极的保养。
如图1所示，通信模块包括ZigBee通信模块3，该模块获取PH值采集模块所采集的PH值数据后，将收集的数据及时发往监测人员处。实现海水PH值的实时数据传输。
如图2，为电极保养模块细节图，包括带有电磁阀门的KCL补充液容器21、浊度传感器7、KCL标准样液池8、水泵9。海水中含微生物，水藻，工业废液等杂质，浊度传感器7即可检测标准样液受污染程度。浊度达到阈值时，KCL标准液已被污染，须更换。水泵9工作，排出废液。KCL补充液容器21底部的电磁阀门开启，释放KCL补充液。实现了KCL标准液的更新。
如图1，右侧清水采集模块包括导热硅胶16、蓄海水池17、蓄清水池18、液位计13、水泵14、水泵15和冷凝板20。水泵14工作，海水进入蓄海水池17。导热硅胶16收集顶部太阳照射带来的热量并传导至蓄海水池17，海水蒸发，遇冷凝板20凝结为液体，由于冷凝板20倾斜，具有引流作用，凝结的清水流入蓄清水池18中。液位计13监测水量，清水量达到最大阈值后，水泵15开启，释放海水，不再进行蒸发冷凝，确保海水不会在箱体内结晶和污染。当清水达到最小阈值，水泵14工作，重复上述过程。
如图3所示，该装置通过充电接口为供电模块提供电能，中央控制模块控制机械臂运作，利用PH复合电极收集待测海域PH值信息，将信息通过中央控制模块进行处理，并存储于数据存储模块中；利用浊度传感器和液位计收集数据，上传至中央控制模块分析KCL标准样液污染度和清水量是否达到阈值，并控制水泵和电磁阀门及时做出反应，完成了清水的自动采集和KCL溶液的自动更换，实现PH复合电极装置的自动清洗与保养。
Claims (1)
1.一种基于ZIGBEE无线通信技术的便携型PH复合电极装置，包括供电模块、中央控制模块，PH值采集模块、无线通信模块、电极保养模块和清水采集模块。其中，
PH值采集模块包括机械臂(1)、固定于机械臂(1)前端的PH复合电极(22)、待测溶液池(12)、进样水泵(11)、排样水泵(10)、冲洗水泵(19)，其中，进样水泵(11)用于将海水抽吸入待测溶液池(12)，排样水泵(10)用于将海水排出待测液体池(12)；机械臂(1)用于将PH复合电极(22)置于待测液体池(12)内或将其抬高，PH复合电极(22)测得PH值传输至中央控制模块，在中央控制模块的控制下，冲洗水泵抽吸抽吸清水并对抬高的PH复合电极(22)进行清洗，经过清洗的PH复合电极(22)被移至电极保养模块的KCL标准样液池(8)中；
无线通信模块包括zigbee模块，PH值采集模块采集到的数据通过该模块无线传输至控制室；
电极保养模块，包括带有电磁阀门的KCL补充液容器(21)、浊度传感器(7)、KCL标准样液池(8)、排污水泵(9)，浊度传感器(7)用于检测KCL标准样液池(8)内的标准样液受污染程度，中心控制模块在浊度达到阈值时，控制排污水泵(9)工作，排出KCL标准样液池(8)内废液，位于KCL标准样液池(8)上方的KCL补充液容器(21)底部的电磁阀门开启，释放KCL补充液；
清水采集模块包括导热硅胶(16)、蓄海水池(17)、蓄清水池(18)、液位计(13)、进水泵(14)、调节水泵(15)和冷凝板(20)，进水泵(14)用于抽吸海水进入蓄海水池(17)；导热硅胶(16)的主体作为蓄海水池(17)的侧壁，与其内海水直接接触；导热硅胶(16)还与太阳能光伏板(2)连接，用于吸收热量；蓄海水池(17)的上部斜向固定有冷凝板(20)，冷凝板(20)将蒸发的海水凝结为液体，并将凝结的液体引流入蓄清水池(18)中；液位计(13)用于监测蓄清水池(18)内水量，其采集的信息被送入中心控制模块，中心控制模块在清水量达到最大阈值后，调节水泵(15)开启，释放海水，不再进行蒸发冷凝，；当清水达到最小阈值，进水泵(14)工作；
供电模块包括充电接口(2)和蓄电池(4)，通过充电接口(2)为蓄电池(4)充电，保证整个系统的供能。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170531 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |