CN116828015B - 一种质子交换膜的智能化制造方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种质子交换膜的智能化制造方法及系统，系统包括云服务器、与所述云服务器通信连接并管理一个或多个制造终端的多个边缘物联网服务器，以及与所述边缘物联网服务器通信连接并对所述制造终端进行远程控制的控制终端。通过结合工业互联网、智能制造、物联网等技术，对质子交换膜的制造过程和制造设备进行实时控制与调节，能实现对质子交换膜的制造过程的智能化控制与管理，高效率、高质量地生产出符合生产需求的质子交换膜。

Description

一种质子交换膜的智能化制造方法及系统

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种质子交换膜的智能化制造方法及系统。

背景技术

质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种最受关注、应用范围最广的燃料电池。质子交换膜(Proton Exchange Membrane，PEM)是质子交换膜燃料电池的核心部件，具有阻隔反应物和传导质子的双重作用，对燃料电池的性能和寿命起着关键作用。质子交换膜主要有全氟磺酸型质子交换膜（如Nafion）、非氟聚合物质子交换膜和复合质子交换膜等。现有的质子交换膜的制造过程仍存在制造过程不好控制、质量不好把控、工作效率低、智能化程度低等问题：

发明内容

本发明正是基于上述问题，提出了一种质子交换膜的智能化制造方法及系统，通过结合工业互联网、智能制造、物联网等技术，对质子交换膜的制造过程和制造设备进行实时控制与调节，能实现对质子交换膜的制造过程的智能化控制与管理，高效率、高质量地生产出符合生产需求的质子交换膜。

有鉴于此，本发明的一方面提出了一种质子交换膜的智能化制造方法，应用于一种质子交换膜的智能化制造系统，所述智能化制造系统包括云服务器、与所述云服务器通信连接并管理一个或多个制造终端的多个边缘物联网服务器，以及与所述边缘物联网服务器通信连接并对所述制造终端进行远程控制的控制终端；所述智能化制造方法包括：

所述云服务器获取待制造质子交换膜的指标数据和功能/用途数据以确定所述待制造质子交换膜的生产需求数据；

所述云服务器根据所述生产需求数据确定符合生产需求的制造终端选择模型；

所述云服务器根据所述制造终端选择模型从所述制造终端中确定对应的第一制造终端，并根据所述第一制造终端的相关信息从所述边缘物联网服务器中确定对应的第一边缘物联网服务器；

所述云服务器将所述生产需求数据发送至所述第一边缘物联网服务器；

所述第一边缘物联网服务器根据所述生产需求数据生成第一制造数据和第一制造管理数据；

所述第一边缘物联网服务器将所述第一制造数据发送至所述第一制造终端，并将所述第一制造管理数据发送至所述控制终端中与所述第一制造终端对应的第一控制终端；

所述第一制造终端根据所述第一制造数据制造出第一质子交换膜；

所述第一控制终端根据所述第一制造管理数据对所述第一制造终端进行生产控制。

可选地，所述第一边缘物联网服务器根据所述生产需求数据生成第一制造数据和第一制造管理数据的步骤，包括：

所述第一边缘物联网服务器根据所述生产需求数据确定所述待制造质子交换膜的膜类型数据、膜指标数据、所需原料数据和设计配方，将所述膜类型数据、所述所需原料数据和所述设计配方作为所述第一制造数据；

获取所述第一制造终端的第一终端属性数据；

根据所述膜类型数据、膜指标数据、所述所需原料数据、所述设计配方和所述第一终端属性数据得到所述第一制造管理数据。

可选地，所述第一制造终端根据所述第一制造数据制造出第一质子交换膜的步骤，包括：

根据所述所需原料数据输送对应的第一原料；

按照所述设计配方将所述第一原料溶解并混合均匀，配置成浆料；

将配置好的所述浆料布置到支撑体表面并进行处理以使得溶液状态的所述浆料转变为固体膜；

使用酸使所述固体膜发生离子交换，引入质子交换基团，形成质子交换结构得到初始膜；

用去离子水对所述初始膜进行洗涤，并对其进行干燥，制备成所述第一质子交换膜。

可选地，所述第一制造终端包括控制器、连接到所述控制器的第一动力装置、连接到所述第一动力装置的多个原料添加装置；所述原料添加装置中的每一个都设置一个连接到所述控制器且用于控制原料添加速度、数量的第一控制阀；所述原料添加装置连接到浆料配置装置；所述浆料配置装置包括搅拌部件；所述浆料配置装置还连接有辅料添加装置、抽气装置、过滤装置、检测装置和存储装置；所述按照所述设计配方将所述第一原料溶解并混合均匀，配置成浆料的步骤，包括：

根据所述第一原料的种类确定所述多个原料添加装置中的待启动的第一原料添加装置；

根据所述第一制造管理数据，控制所述第一原料添加装置启动以向所述浆料配置装置输送原料，同时，控制所述辅料添加装置向所述浆料配置装置输送溶剂，并启动所述搅拌部件进行搅拌；

使用所述抽气装置对配置好的浆料进行脱气以除去可能存在的气泡；

使用所述过滤装置对脱气后的浆料进行过滤，除去未溶解颗粒杂质后，存储至所述存储装置。

可选地，所述第一制造终端包括第二动力装置、连接到所述存储装置的第一喷嘴；所述第一喷嘴设置有多个第一输出孔，多个所述第一输出孔排列成长方形；每个所述第一输出孔都与一个用于输送浆料的第一输送管相连；每个所述第一输送管设置有一一对应且用于控制浆料流量的第二控制阀；每个所述第一输送管分别连接到所述存储装置和所述第二动力装置；所述第二控制阀和所述第二动力装置分别电连接到所述控制器；多个所述第一输出孔的孔径可以相同也可以不同；所述控制器接收控制指令以控制所述第二控制阀的开关状态和打开的程度以及控制所述第二动力装置的输出功率；所述支撑体包括位置和高度均可调节的四根限位条，所述四根限位条在所述支撑体的工作面围成一个四边形；所述将配置好的所述浆料布置到支撑体表面并进行处理以使得溶液状态的所述浆料转变为固体膜的步骤，包括：

根据所述第一制造管理数据生成第一控制指令，并将所述第一控制指令传送至所述控制器；

所述控制器解析所述第一控制指令生成第二控制指令、第三控制指令和第四控制指令，并将所述第二控制指令传送至所述第二控制阀、将所述第三控制指令传送至所述支撑体、将所述第四控制指令传送至所述第二动力装置；

所述第二控制阀接收所述第二控制指令，并执行所述第二控制指令以调整自身的开关状态和打开的程度以控制对应的所述第一输送管的工作模式，从而控制所述第一输出孔及所述第一喷嘴的工作模式；

所述支撑体接收所述第三控制指令，并根据所述第三控制指令调节所述四根限位条的位置以形成符合所述待制造质子交换膜/所述第一质子交换膜的大小和厚度的浆料布置区；

所述第二动力装置接收所述第四控制指令，并根据所述第四控制指令控制其输出功率的调整过程。

本发明的另一方面提供一种质子交换膜的智能化制造系统，包括：云服务器、与所述云服务器通信连接并管理一个或多个制造终端的多个边缘物联网服务器，以及与所述边缘物联网服务器通信连接并对所述制造终端进行远程控制的控制终端；

所述云服务器被配置为：

获取待制造质子交换膜的指标数据和功能/用途数据以确定所述待制造质子交换膜的生产需求数据；

根据所述生产需求数据确定符合生产需求的制造终端选择模型；

根据所述制造终端选择模型从所述制造终端中确定对应的第一制造终端，并根据所述第一制造终端的相关信息从所述边缘物联网服务器中确定对应的第一边缘物联网服务器；

将所述生产需求数据发送至所述第一边缘物联网服务器；

所述第一边缘物联网服务器被配置为：

根据所述生产需求数据生成第一制造数据和第一制造管理数据；

将所述第一制造数据发送至所述第一制造终端，并将所述第一制造管理数据发送至所述控制终端中与所述第一制造终端对应的第一控制终端；

所述第一制造终端被配置为：根据所述第一制造数据制造出第一质子交换膜；

所述第一控制终端被配置为：根据所述第一制造管理数据对所述第一制造终端进行生产控制。

可选地，所述根据所述生产需求数据生成第一制造数据和第一制造管理数据的步骤，所述第一边缘物联网服务器被配置为：

根据所述生产需求数据确定所述待制造质子交换膜的膜类型数据、膜指标数据、所需原料数据和设计配方，将所述膜类型数据、所述所需原料数据和所述设计配方作为所述第一制造数据；

获取所述第一制造终端的第一终端属性数据；

根据所述膜类型数据、膜指标数据、所述所需原料数据、所述设计配方和所述第一终端属性数据得到所述第一制造管理数据。

可选地，所述根据所述第一制造数据制造出第一质子交换膜的步骤，所述第一制造终端被配置为：

根据所述所需原料数据输送对应的第一原料；

按照所述设计配方将所述第一原料溶解并混合均匀，配置成浆料；

将配置好的所述浆料布置到支撑体表面并进行处理以使得溶液状态的所述浆料转变为固体膜；

使用酸使所述固体膜发生离子交换，引入质子交换基团，形成质子交换结构得到初始膜；

用去离子水对所述初始膜进行洗涤，并对其进行干燥，制备成所述第一质子交换膜。

可选地，所述第一制造终端包括控制器、连接到所述控制器的第一动力装置、连接到所述第一动力装置的多个原料添加装置；所述原料添加装置中的每一个都设置一个连接到所述控制器且用于控制原料添加速度、数量的第一控制阀；所述原料添加装置连接到浆料配置装置；所述浆料配置装置包括搅拌部件；所述浆料配置装置还连接有辅料添加装置、抽气装置、过滤装置、检测装置和存储装置；所述按照所述设计配方将所述第一原料溶解并混合均匀，配置成浆料的步骤，所述第一制造终端被配置为：

根据所述第一原料的种类确定所述多个原料添加装置中的待启动的第一原料添加装置；

根据所述第一制造管理数据，控制所述第一原料添加装置启动以向所述浆料配置装置输送原料，同时，控制所述辅料添加装置向所述浆料配置装置输送溶剂，并启动所述搅拌部件进行搅拌；

使用所述抽气装置对配置好的浆料进行脱气以除去可能存在的气泡；

使用所述过滤装置对脱气后的浆料进行过滤，除去未溶解颗粒杂质后，存储至所述存储装置。

可选地，所述第一制造终端包括第二动力装置、连接到所述存储装置的第一喷嘴；所述第一喷嘴设置有多个第一输出孔，多个所述第一输出孔排列成长方形；每个所述第一输出孔都与一个用于输送浆料的第一输送管相连；每个所述第一输送管设置有一一对应且用于控制浆料流量的第二控制阀；每个所述第一输送管分别连接到所述存储装置和所述第二动力装置；所述第二控制阀和所述第二动力装置分别电连接到所述控制器；多个所述第一输出孔的孔径可以相同也可以不同；所述控制器接收控制指令以控制所述第二控制阀的开关状态和打开的程度以及控制所述第二动力装置的输出功率；所述支撑体包括位置和高度均可调节的四根限位条，所述四根限位条在所述支撑体的工作面围成一个四边形；所述将配置好的所述浆料布置到支撑体表面并进行处理以使得溶液状态的所述浆料转变为固体膜的步骤，所述第一制造终端被配置为：

根据所述第一制造管理数据生成第一控制指令，并将所述第一控制指令传送至所述控制器；

所述控制器解析所述第一控制指令生成第二控制指令、第三控制指令和第四控制指令，并将所述第二控制指令传送至所述第二控制阀、将所述第三控制指令传送至所述支撑体、将所述第四控制指令传送至所述第二动力装置；

所述第二控制阀接收所述第二控制指令，并执行所述第二控制指令以调整自身的开关状态和打开的程度以控制对应的所述第一输送管的工作模式，从而控制所述第一输出孔及所述第一喷嘴的工作模式；

所述支撑体接收所述第三控制指令，并根据所述第三控制指令调节所述四根限位条的位置以形成符合所述待制造质子交换膜/所述第一质子交换膜的大小和厚度的浆料布置区；

所述第二动力装置接收所述第四控制指令，并根据所述第四控制指令控制其输出功率的调整过程。

采用本发明的技术方案，质子交换膜的智能化制造方法包括：所述云服务器获取待制造质子交换膜的指标数据和功能/用途数据以确定所述待制造质子交换膜的生产需求数据；根据所述生产需求数据确定符合生产需求的制造终端选择模型；根据所述制造终端选择模型从所述制造终端中确定对应的第一制造终端，并根据所述第一制造终端的相关信息从所述边缘物联网服务器中确定对应的第一边缘物联网服务器；将所述生产需求数据发送至所述第一边缘物联网服务器；所述第一边缘物联网服务器根据所述生产需求数据生成第一制造数据和第一制造管理数据；将所述第一制造数据发送至所述第一制造终端，并将所述第一制造管理数据发送至所述控制终端中与所述第一制造终端对应的第一控制终端；所述第一制造终端根据所述第一制造数据制造出第一质子交换膜；所述第一控制终端根据所述第一制造管理数据对所述第一制造终端进行生产控制。通过结合工业互联网、智能制造、物联网等技术，对质子交换膜的制造过程和制造设备进行实时控制与调节，能实现对质子交换膜的制造过程的智能化控制与管理，高效率、高质量地生产出符合生产需求的质子交换膜。

附图说明

图1是本发明一个实施例提供的质子交换膜的智能化制造方法的流程图；

图2是本发明一个实施例提供的质子交换膜的智能化制造系统的示意框图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。另外，虽然附图中显示了本公开的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的或区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量（或描述特定顺序）。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

下面参照图1至图2来描述根据本发明一些实施方式提供的一种质子交换膜的智能化制造方法及系统。

如图1所示，本发明一个实施例提供一种质子交换膜的智能化制造方法，应用于一种质子交换膜的智能化制造系统，所述智能化制造系统包括云服务器、与所述云服务器通信连接并管理一个或多个制造终端的多个边缘物联网服务器，以及与所述边缘物联网服务器通信连接并对所述制造终端进行远程控制的控制终端；所述智能化制造方法包括：

所述云服务器获取待制造质子交换膜的指标数据和功能/用途数据以确定所述待制造质子交换膜的生产需求数据；

所述云服务器根据所述生产需求数据确定符合生产需求的制造终端选择模型；

所述云服务器根据所述制造终端选择模型从所述制造终端中确定对应的第一制造终端，并根据所述第一制造终端的相关信息从所述边缘物联网服务器中确定对应的第一边缘物联网服务器；

所述云服务器将所述生产需求数据发送至所述第一边缘物联网服务器；

所述第一边缘物联网服务器根据所述生产需求数据生成第一制造数据和第一制造管理数据；

所述第一边缘物联网服务器将所述第一制造数据发送至所述第一制造终端，并将所述第一制造管理数据发送至所述控制终端中与所述第一制造终端对应的第一控制终端；

所述第一制造终端根据所述第一制造数据制造出第一质子交换膜；

所述第一控制终端根据所述第一制造管理数据对所述第一制造终端进行生产控制。

可以理解的是，在本发明实施例中，所述生产需求数据包括但不限于：膜类型数据；按照不同规格型号分类的产量需求数据；膜厚度、电导率、机械强度、吸水率、离子交换当量、热稳定性、溶胀率、气体透过率等质子交换膜的膜指标数据；所需原料数据/材料需求数据，即生产所需的各种原材料清单及预估用量，包括聚合物、溶剂、填料等；设计配方，如包括但不限于添加原料的种类、添加条件、添加时间、添加量等；设备需求数据，即生产各个环节需要的主要设备，如混合机、涂布机、干燥机等设备的参数及数量；工艺需求数据，即不同工序的工艺参数，如浆液温度、喷涂速度、固化温度等；检测需求数据，即所需的检测设备及检测标准，如电导率测试仪、机械强度测试仪等；环境需求数据，即车间环境参数，如温度、湿度、能耗、排放等。

所述云服务器获取待制造质子交换膜的指标数据和功能/用途数据以确定所述待制造质子交换膜的生产需求数据；根据所述生产需求数据（如设备需求数据）从预设的制造终端选择模型集中确定符合生产需求的制造终端选择模型；根据所述制造终端选择模型，结合所述生产需求数据（如膜类型数据、膜指标数据、所需原料数据/材料需求数据、设计配方、产量需求数据、膜指标数据、设备需求数据、工艺需求数据、检测需求数据和环境需求数据中一相或几个），从所述制造终端中确定对应的第一制造终端，并根据所述第一制造终端的相关信息从所述边缘物联网服务器中确定对应的第一边缘物联网服务器；将所述生产需求数据发送至所述第一边缘物联网服务器；所述第一边缘物联网服务器根据所述生产需求数据生成第一制造数据和第一制造管理数据；将所述第一制造数据发送至所述第一制造终端，并将所述第一制造管理数据发送至所述控制终端中与所述第一制造终端对应的第一控制终端；所述第一制造终端根据所述第一制造数据制造出第一质子交换膜；所述第一控制终端根据所述第一制造管理数据对所述第一制造终端进行生产控制。

采用该实施例的技术方案，结合工业互联网、智能制造、物联网等技术，对质子交换膜的制造过程和制造设备进行实时控制与调节，能实现对质子交换膜的制造过程的智能化控制与管理，高效率、高质量地生产出符合生产需求的质子交换膜。

在本发明一些可能的实施方式中，所述第一边缘物联网服务器根据所述生产需求数据生成第一制造数据和第一制造管理数据的步骤，包括：

所述第一边缘物联网服务器根据所述生产需求数据确定所述待制造质子交换膜的膜类型数据、膜指标数据、所需原料数据和设计配方，将所述膜类型数据、所述所需原料数据和所述设计配方作为所述第一制造数据；

获取所述第一制造终端的第一终端属性数据；

根据所述膜类型数据、膜指标数据、所述所需原料数据、所述设计配方和所述第一终端属性数据得到所述第一制造管理数据。

可以理解的是，不同种类的质子交换膜，所用的原料不同、制造工艺不同、制造工具也不同，为了更加准确、智能地对制造过程进行控制，在本实施例中，所述第一边缘物联网服务器可以根据所述生产需求数据确定所述待制造质子交换膜的膜类型数据、膜指标数据、所需原料数据/材料需求数据、设计配方、产量需求数据、膜指标数据、设备需求数据、工艺需求数据、检测需求数据和环境需求数据等中的一个或几个，并将其中的一个或几个作为所述第一制造数据以作为第一制造终端的基本工作数据，这样就能精确地确定特定的质子交换膜在制造过程中对于原料、指标、工艺、制造工具等方面的要求，从而为精细制造提供了基础。

在确定了对应的第一制造终端后，获取所述第一制造终端的第一终端属性数据，其中，第一终端属性数据包括但不限于：基本信息，如终端名称、型号、制造商、出厂日期等；工艺参数，如操作温度范围、转速范围、压力范围等正常操作参数范围以及正常工作参数范围等；设计规格，如终端的一些物理尺寸参数，如容器容积、马达功率等；材料构造，即终端使用的主要材料，如配管、阀门的材料选用等；接口说明数据，如终端的输入输出端口、管路接口等的技术要求等；操作说明数据，如终端的启停步骤、操作注意事项、禁忌事项等；校准维护数据，如终端的定期检查项目及校准方法、例行维护保养步骤等；安全信息，即与终端安全操作相关的物理化学性质参数，如安全工作温度范围、噪音水平、有害气体检测等；数据接口信息，如终端的数据采集接口类型等，充分掌握了制造终端的功能、性能、操作特点等特征。

再根据所述膜类型数据、膜指标数据、所述所需原料数据、所述设计配方、所述产量需求数据、所述膜指标数据、所述材料需求数据、所述设备需求数据、所述工艺需求数据、所述检测需求数据和所述环境需求数据等中的一个或几个，以及所述第一终端属性数据，得到所述第一制造管理数据，其中，所述第一制造管理数据包括所述第一控制终端对所述第一制造终端在制造质子膜过程中的操作控制数据（如控制第一制造终端的各个部件/组件/装置的控制/操作模型或控制指令生成模型、协同工作控制模型等），从而生成了第一制造终端在工作过程中的精细、智能的控制管理方案。

在本发明一些可能的实施方式中，所述第一制造终端根据所述第一制造数据制造出第一质子交换膜的步骤，包括：

根据所述所需原料数据输送对应的第一原料；

按照所述设计配方将所述第一原料溶解并混合均匀，配置成浆料；

将配置好的所述浆料布置到支撑体表面并进行处理以使得溶液状态的所述浆料转变为固体膜；

使用酸使所述固体膜发生离子交换，引入质子交换基团，形成质子交换结构得到初始膜；

用去离子水对所述初始膜进行洗涤，并对其进行干燥，制备成所述第一质子交换膜。

可以理解的是，为了高效率地得到高质量的质子交换膜，在本实施例中，根据所述所需原料数据输送对应的第一原料；按照所述设计配方将所述第一原料（如质子交换树脂与增强材料、塑化剂、稳定剂等配料）溶解并混合均匀，配置成浆料；将配置好的所述浆料布置到支撑体表面并进行处理（如热处理或化学处理）以使得溶液状态的所述浆料转变为固体膜；使用酸使所述固体膜发生离子交换，引入质子交换基团，形成质子交换结构得到初始膜；用去离子水对所述初始膜进行洗涤，并对其进行干燥，制备成所述第一质子交换膜。

在本发明一些可能的实施方式中，所述第一制造终端包括控制器、连接到所述控制器的第一动力装置、连接到所述第一动力装置的多个原料添加装置；所述原料添加装置中的每一个都设置一个连接到所述控制器且用于控制原料添加速度、添加量/数量的第一控制阀；所述原料添加装置连接到浆料配置装置；所述浆料配置装置包括搅拌部件；所述浆料配置装置还连接有辅料添加装置、抽气装置、过滤装置、检测装置和存储装置；所述按照所述设计配方将所述第一原料溶解并混合均匀，配置成浆料的步骤，包括：

根据所述第一原料的种类确定所述多个原料添加装置中的待启动的第一原料添加装置；

根据所述第一制造管理数据，控制所述第一原料添加装置启动以向所述浆料配置装置输送原料，同时，控制所述辅料添加装置向所述浆料配置装置输送溶剂，并启动所述搅拌部件进行搅拌；

使用所述抽气装置对配置好的浆料进行脱气以除去可能存在的气泡；

使用所述过滤装置对脱气后的浆料进行过滤，除去未溶解颗粒杂质后，存储至所述存储装置。

可以理解的是，为了更精细、智能地控制制造过程，在本实施例中，根据所述第一原料的种类确定所述多个原料添加装置中的待启动的第一原料添加装置，其中，所述第一原料添加装置可以为多个，每个第一原料添加装置中分别单独装填有基于所述设计配方用电子天平精确称量的各种原料，包括质子交换树脂、增强材料、塑化剂、稳定剂等；根据所述第一制造管理数据，控制所述第一原料添加装置启动以向所述浆料配置装置输送原料，同时，控制所述辅料添加装置向所述浆料配置装置输送溶剂（常用溶剂有N-甲基吡咯烷酮、二甲苯等），并启动所述搅拌部件进行搅拌，具体是：通过控制对应的第一控制阀的打开与关闭的时间以及打开的程度以控制原料的添加顺序和速度，依次加入各种固体原料和溶剂（辅料添加装置也通过设置辅料控制阀进行控制），在加料的同时，启动搅拌部件开始搅拌，并实时获取浆料配置装置中的物质（浆料）的监测数据，并对所述监测数据进行分析，根据分析结果实时调整所述搅拌部件的搅拌半径、速度、时长、方向、温度等，保证各组分完全溶解并均匀分散于溶剂中。然后，使用所述抽气装置对配置好的浆料进行脱气以除去可能存在的气泡；使用所述过滤装置对脱气后的浆料进行过滤，除去未溶解颗粒杂质后，存储至所述存储装置。

在本发明一些可能的实施方式中，为了保证质子交换膜的质量，同时为了进一步提高工作效率，所述智能化制造方法还包括使用所述检测装置检测过滤后的浆料的粘度、固含量等指标，制成标准库；将合格浆料移至无尘洁净的储存容器中保存；如浆料性能未达标，需要重新调配比例、调整溶解参数或更换原料以优化配方。

在本发明一些可能的实施方式中，所述第一制造终端包括第二动力装置、连接到所述存储装置的第一喷嘴；所述第一喷嘴设置有多个第一输出孔，多个所述第一输出孔排列成长方形；每个所述第一输出孔都与一个用于输送浆料的第一输送管相连；每个所述第一输送管设置有一一对应且用于控制浆料流量的第二控制阀；每个所述第一输送管分别连接到所述存储装置和所述第二动力装置；所述第二控制阀和所述第二动力装置分别电连接到所述控制器；多个所述第一输出孔的孔径可以相同也可以不同；所述控制器接收控制指令以控制所述第二控制阀的开关状态和打开的程度以及控制所述第二动力装置的输出功率；所述支撑体包括位置和高度均可调节的四根限位条，所述四根限位条在所述支撑体的工作面围成一个四边形；所述将配置好的所述浆料布置到支撑体表面并进行处理以使得溶液状态的所述浆料转变为固体膜的步骤，包括：

根据所述第一制造管理数据生成第一控制指令，并将所述第一控制指令传送至所述控制器；

所述控制器解析所述第一控制指令生成第二控制指令、第三控制指令和第四控制指令，并将所述第二控制指令传送至所述第二控制阀、将所述第三控制指令传送至所述支撑体、将所述第四控制指令传送至所述第二动力装置；

所述第二控制阀接收所述第二控制指令，并执行所述第二控制指令以调整自身的开关状态和打开的程度以控制对应的所述第一输送管的工作模式，从而控制所述第一输出孔及所述第一喷嘴的工作模式；

所述支撑体接收所述第三控制指令，并根据所述第三控制指令调节所述四根限位条的位置以形成符合所述待制造质子交换膜/所述第一质子交换膜的大小和厚度的浆料布置区；

所述第二动力装置接收所述第四控制指令，并根据所述第四控制指令控制其输出功率的调整过程。

可以理解的是，为了进一步地实现精确、智能的制造过程控制，在本实施例中，根据所述第一制造管理数据生成第一控制指令，并将所述第一控制指令传送至所述控制器。

所述控制器解析所述第一控制指令生成第二控制指令、第三控制指令和第四控制指令，并将所述第二控制指令传送至所述第二控制阀、将所述第三控制指令传送至所述支撑体、将所述第四控制指令传送至所述第二动力装置；

因所述第一喷嘴设置有多个第一输出孔，多个所述第一输出孔排列成长方形，这样就可以通过控制工作的第一输出孔的数量和位置，可以控制浆料喷涂区域的大小、喷涂的厚度等；每个所述第一输出孔都与一个用于输送浆料的第一输送管相连；每个所述第一输送管设置有一一对应且用于控制浆料流量的第二控制阀；第二控制指令可以包含有具体指向某个或某些第二控制阀的标志信息（这些第二控制阀可以根据膜指标数据中的膜大小、膜厚度、膜结构等决定的浆料流量特征数据而确定），当所述第二控制阀接收所述第二控制指令并执行所述第二控制指令时，可以调整自身的开关状态和打开的程度从而控制全部或部分所述第一输送管的工作模式/工作状态，从而可以精确控制所述第一输出孔及所述第一喷嘴的工作模式/工作状态以达到控制浆料的流量、布置的区域。

为了精确控制质子交换膜的大小与厚度，通过所述支撑体接收所述第三控制指令，并根据所述第三控制指令调节所述四根限位条的位置、高度以形成符合所述待制造质子交换膜/所述第一质子交换膜的大小和厚度的浆料布置区，所述第一喷嘴可以与所述浆料布置区确定相对位置后，在浆料布置区内进行喷涂工作。

所述第二动力装置为将存储装置中的浆料通过第一喷嘴喷出提供动力，所述第二动力装置接收所述第四控制指令，并根据所述第四控制指令控制其输出功率的调整过程以实时精确控制浆料的流量。

在本实施例中，所述第一制造终端还包括固化装置、第二喷嘴；所述固化装置包括烘干组件和辐射组件；将溶液状态的浆料转化为凝胶或固体膜的步骤包括：

控制所述第二喷嘴向所述浆料布置区喷洒化学交联剂（如乙二醇二缩水甘油醚）以通过化学反应生成网络结构固化膜层；

将所述支撑体移送至所述固化装置中，使用所述烘干组件在预设温度下静置预设时间，并使用所述辐射组件（通过γ射线或电子束）辐照浆料（引发自由基交联反应使膜固化），以形成所述固体膜。

可以理解的是，将溶液状态的浆料转化为凝胶或固体膜的方法，还可以是：

通过精确控制温度使浆料中的聚合物发生液液相分离，形成连续的凝胶网络结构；或者，

用适当的溶剂提取湿膜中的溶剂，使聚合物浓缩并形成凝胶；或者，

首先用盐溶液处理湿膜使其凝胶化，然后用水置换盐溶液使凝胶膨胀固化。

在本发明一些可能的实施方式中，还包括：对制造出来的所述第一质子交换膜的关键物理参数进行实时在线连续监测，实现制造过程的智能化控制与管理。

本发明方案中结合工业互联网、智能制造、物联网等技术，对质子交换膜的制造原料的设计配方进行动态调整、对制造环境和制造设备进行实时控制与调节、根据加工对象的实时数据对制造过程进行控制等，能实现对质子交换膜的制造过程的智能化控制与管理，以高效、高质量地生产符合生产需求的质子交换膜。

请参见图2，本发明的另一实施例提供一种质子交换膜的智能化制造系统，包括：云服务器、与所述云服务器通信连接并管理一个或多个制造终端的多个边缘物联网服务器，以及与所述边缘物联网服务器通信连接并对所述制造终端进行远程控制的控制终端；

所述云服务器被配置为：

获取待制造质子交换膜的指标数据和功能/用途数据以确定所述待制造质子交换膜的生产需求数据；

根据所述生产需求数据确定符合生产需求的制造终端选择模型；

根据所述制造终端选择模型从所述制造终端中确定对应的第一制造终端，并根据所述第一制造终端的相关信息从所述边缘物联网服务器中确定对应的第一边缘物联网服务器；

将所述生产需求数据发送至所述第一边缘物联网服务器；

所述第一边缘物联网服务器被配置为：

根据所述生产需求数据生成第一制造数据和第一制造管理数据；

将所述第一制造数据发送至所述第一制造终端，并将所述第一制造管理数据发送至所述控制终端中与所述第一制造终端对应的第一控制终端；

所述第一制造终端被配置为：根据所述第一制造数据制造出第一质子交换膜；

所述第一控制终端被配置为：根据所述第一制造管理数据对所述第一制造终端进行生产控制。

可以理解的是，在本发明实施例中，所述生产需求数据包括但不限于：膜类型数据；按照不同规格型号分类的产量需求数据；膜厚度、电导率、机械强度、吸水率、离子交换当量、热稳定性、溶胀率、气体透过率等质子交换膜的膜指标数据；所需原料数据/材料需求数据，即生产所需的各种原材料清单及预估用量，包括聚合物、溶剂、填料等；设计配方，如包括但不限于添加原料的种类、添加条件、添加时间、添加量等；设备需求数据，即生产各个环节需要的主要设备，如混合机、涂布机、干燥机等设备的参数及数量；工艺需求数据，即不同工序的工艺参数，如浆液温度、喷涂速度、固化温度等；检测需求数据，即所需的检测设备及检测标准，如电导率测试仪、机械强度测试仪等；环境需求数据，即车间环境参数，如温度、湿度、能耗、排放等。

所述云服务器获取待制造质子交换膜的指标数据和功能/用途数据以确定所述待制造质子交换膜的生产需求数据；根据所述生产需求数据（如设备需求数据）从预设的制造终端选择模型集中确定符合生产需求的制造终端选择模型；根据所述制造终端选择模型，结合所述生产需求数据（如膜类型数据、膜指标数据、所需原料数据/材料需求数据、设计配方、产量需求数据、膜指标数据、设备需求数据、工艺需求数据、检测需求数据和环境需求数据中一相或几个），从所述制造终端中确定对应的第一制造终端，并根据所述第一制造终端的相关信息从所述边缘物联网服务器中确定对应的第一边缘物联网服务器；将所述生产需求数据发送至所述第一边缘物联网服务器；所述第一边缘物联网服务器根据所述生产需求数据生成第一制造数据和第一制造管理数据；将所述第一制造数据发送至所述第一制造终端，并将所述第一制造管理数据发送至所述控制终端中与所述第一制造终端对应的第一控制终端；所述第一制造终端根据所述第一制造数据制造出第一质子交换膜；所述第一控制终端根据所述第一制造管理数据对所述第一制造终端进行生产控制。

采用该实施例的技术方案，结合工业互联网、智能制造、物联网等技术，对质子交换膜的制造过程和制造设备进行实时控制与调节，能实现对质子交换膜的制造过程的智能化控制与管理，高效率、高质量地生产出符合生产需求的质子交换膜。

应当知道的是，图2所示的质子交换膜的智能化制造系统的框图仅作示意，其所示出的各模块的数量并不对本发明的保护范围进行限定。

在本发明一些可能的实施方式中，所述根据所述生产需求数据生成第一制造数据和第一制造管理数据的步骤，所述第一边缘物联网服务器被配置为：

根据所述生产需求数据确定所述待制造质子交换膜的膜类型数据、膜指标数据、所需原料数据和设计配方，将所述膜类型数据、所述所需原料数据和所述设计配方作为所述第一制造数据；

获取所述第一制造终端的第一终端属性数据；

根据所述膜类型数据、膜指标数据、所述所需原料数据、所述设计配方和所述第一终端属性数据得到所述第一制造管理数据。

可以理解的是，不同种类的质子交换膜，所用的原料不同、制造工艺不同、制造工具也不同，为了更加准确、智能地对制造过程进行控制，在本实施例中，所述第一边缘物联网服务器可以根据所述生产需求数据确定所述待制造质子交换膜的膜类型数据、膜指标数据、所需原料数据/材料需求数据、设计配方、产量需求数据、膜指标数据、设备需求数据、工艺需求数据、检测需求数据和环境需求数据等中的一个或几个，并将其中的一个或几个作为所述第一制造数据以作为第一制造终端的基本工作数据，这样就能精确地确定特定的质子交换膜在制造过程中对于原料、指标、工艺、制造工具等方面的要求，从而为精细制造提供了基础。

在确定了对应的第一制造终端后，获取所述第一制造终端的第一终端属性数据，其中，第一终端属性数据包括但不限于：基本信息，如终端名称、型号、制造商、出厂日期等；工艺参数，如操作温度范围、转速范围、压力范围等正常操作参数范围以及正常工作参数范围等；设计规格，如终端的一些物理尺寸参数，如容器容积、马达功率等；材料构造，即终端使用的主要材料，如配管、阀门的材料选用等；接口说明数据，如终端的输入输出端口、管路接口等的技术要求等；操作说明数据，如终端的启停步骤、操作注意事项、禁忌事项等；校准维护数据，如终端的定期检查项目及校准方法、例行维护保养步骤等；安全信息，即与终端安全操作相关的物理化学性质参数，如安全工作温度范围、噪音水平、有害气体检测等；数据接口信息，如终端的数据采集接口类型等，充分掌握了制造终端的功能、性能、操作特点等特征。

再根据所述膜类型数据、膜指标数据、所述所需原料数据、所述设计配方、所述产量需求数据、所述膜指标数据、所述材料需求数据、所述设备需求数据、所述工艺需求数据、所述检测需求数据和所述环境需求数据等中的一个或几个，以及所述第一终端属性数据，得到所述第一制造管理数据，其中，所述第一制造管理数据包括所述第一控制终端对所述第一制造终端在制造质子膜过程中的操作控制数据（如控制第一制造终端的各个部件/组件/装置的控制/操作模型或控制指令生成模型、协同工作控制模型等），从而生成了第一制造终端在工作过程中的精细、智能的控制管理方案。

在本发明一些可能的实施方式中，所述根据所述第一制造数据制造出第一质子交换膜的步骤，所述第一制造终端被配置为：

根据所述所需原料数据输送对应的第一原料；

按照所述设计配方将所述第一原料溶解并混合均匀，配置成浆料；

将配置好的所述浆料布置到支撑体表面并进行处理以使得溶液状态的所述浆料转变为固体膜；

使用酸使所述固体膜发生离子交换，引入质子交换基团，形成质子交换结构得到初始膜；

用去离子水对所述初始膜进行洗涤，并对其进行干燥，制备成所述第一质子交换膜。

可以理解的是，为了高效率地得到高质量的质子交换膜，在本实施例中，根据所述所需原料数据输送对应的第一原料；按照所述设计配方将所述第一原料（如质子交换树脂与增强材料、塑化剂、稳定剂等配料）溶解并混合均匀，配置成浆料；将配置好的所述浆料布置到支撑体表面并进行处理（如热处理或化学处理）以使得溶液状态的所述浆料转变为固体膜；使用酸使所述固体膜发生离子交换，引入质子交换基团，形成质子交换结构得到初始膜；用去离子水对所述初始膜进行洗涤，并对其进行干燥，制备成所述第一质子交换膜。

在本发明一些可能的实施方式中，所述第一制造终端包括控制器、连接到所述控制器的第一动力装置、连接到所述第一动力装置的多个原料添加装置；所述原料添加装置中的每一个都设置一个连接到所述控制器且用于控制原料添加速度、添加量/数量的第一控制阀；所述原料添加装置连接到浆料配置装置；所述浆料配置装置包括搅拌部件；所述浆料配置装置还连接有辅料添加装置、抽气装置、过滤装置、检测装置和存储装置；所述按照所述设计配方将所述第一原料溶解并混合均匀，配置成浆料的步骤，所述第一制造终端被配置为：

根据所述第一原料的种类确定所述多个原料添加装置中的待启动的第一原料添加装置；

根据所述第一制造管理数据，控制所述第一原料添加装置启动以向所述浆料配置装置输送原料，同时，控制所述辅料添加装置向所述浆料配置装置输送溶剂，并启动所述搅拌部件进行搅拌；

使用所述抽气装置对配置好的浆料进行脱气以除去可能存在的气泡；

使用所述过滤装置对脱气后的浆料进行过滤，除去未溶解颗粒杂质后，存储至所述存储装置。

可以理解的是，为了更精细、智能地控制制造过程，在本实施例中，根据所述第一原料的种类确定所述多个原料添加装置中的待启动的第一原料添加装置，其中，所述第一原料添加装置可以为多个，每个第一原料添加装置中分别单独装填有基于所述设计配方用电子天平精确称量的各种原料，包括质子交换树脂、增强材料、塑化剂、稳定剂等；根据所述第一制造管理数据，控制所述第一原料添加装置启动以向所述浆料配置装置输送原料，同时，控制所述辅料添加装置向所述浆料配置装置输送溶剂（常用溶剂有N-甲基吡咯烷酮、二甲苯等），并启动所述搅拌部件进行搅拌，具体是：通过控制对应的第一控制阀的打开与关闭的时间以及打开的程度以控制原料的添加顺序和速度，依次加入各种固体原料和溶剂（辅料添加装置也通过设置辅料控制阀进行控制），在加料的同时，启动搅拌部件开始搅拌，并实时获取浆料配置装置中的物质（浆料）的监测数据，并对所述监测数据进行分析，根据分析结果实时调整所述搅拌部件的搅拌半径、速度、时长、方向、温度等，保证各组分完全溶解并均匀分散于溶剂中。然后，使用所述抽气装置对配置好的浆料进行脱气以除去可能存在的气泡；使用所述过滤装置对脱气后的浆料进行过滤，除去未溶解颗粒杂质后，存储至所述存储装置。

在本发明一些可能的实施方式中，为了保证质子交换膜的质量，同时为了进一步提高工作效率，所述智能化制造方法还包括使用所述检测装置检测过滤后的浆料的粘度、固含量等指标，制成标准库；将合格浆料移至无尘洁净的储存容器中保存；如浆料性能未达标，需要重新调配比例、调整溶解参数或更换原料以优化配方。

在本发明一些可能的实施方式中，所述第一制造终端包括第二动力装置、连接到所述存储装置的第一喷嘴；所述第一喷嘴设置有多个第一输出孔，多个所述第一输出孔排列成长方形；每个所述第一输出孔都与一个用于输送浆料的第一输送管相连；每个所述第一输送管设置有一一对应且用于控制浆料流量的第二控制阀；每个所述第一输送管分别连接到所述存储装置和所述第二动力装置；所述第二控制阀和所述第二动力装置分别电连接到所述控制器；多个所述第一输出孔的孔径可以相同也可以不同；所述控制器接收控制指令以控制所述第二控制阀的开关状态和打开的程度以及控制所述第二动力装置的输出功率；所述支撑体包括位置和高度均可调节的四根限位条，所述四根限位条在所述支撑体的工作面围成一个四边形；所述将配置好的所述浆料布置到支撑体表面并进行处理以使得溶液状态的所述浆料转变为固体膜的步骤，所述第一制造终端被配置为：

根据所述第一制造管理数据生成第一控制指令，并将所述第一控制指令传送至所述控制器；

所述控制器解析所述第一控制指令生成第二控制指令、第三控制指令和第四控制指令，并将所述第二控制指令传送至所述第二控制阀、将所述第三控制指令传送至所述支撑体、将所述第四控制指令传送至所述第二动力装置；

所述第二控制阀接收所述第二控制指令，并执行所述第二控制指令以调整自身的开关状态和打开的程度以控制对应的所述第一输送管的工作模式，从而控制所述第一输出孔及所述第一喷嘴的工作模式；

所述支撑体接收所述第三控制指令，并根据所述第三控制指令调节所述四根限位条的位置以形成符合所述待制造质子交换膜/所述第一质子交换膜的大小和厚度的浆料布置区；

所述第二动力装置接收所述第四控制指令，并根据所述第四控制指令控制其输出功率的调整过程。

可以理解的是，为了进一步地实现精确、智能的制造过程控制，在本实施例中，根据所述第一制造管理数据生成第一控制指令，并将所述第一控制指令传送至所述控制器。

所述控制器解析所述第一控制指令生成第二控制指令、第三控制指令和第四控制指令，并将所述第二控制指令传送至所述第二控制阀、将所述第三控制指令传送至所述支撑体、将所述第四控制指令传送至所述第二动力装置；

因所述第一喷嘴设置有多个第一输出孔，多个所述第一输出孔排列成长方形，这样就可以通过控制工作的第一输出孔的数量和位置，可以控制浆料喷涂区域的大小、喷涂的厚度等；每个所述第一输出孔都与一个用于输送浆料的第一输送管相连；每个所述第一输送管设置有一一对应且用于控制浆料流量的第二控制阀；第二控制指令可以包含有具体指向某个或某些第二控制阀的标志信息（这些第二控制阀可以根据膜指标数据中的膜大小、膜厚度、膜结构等决定的浆料流量特征数据而确定），当所述第二控制阀接收所述第二控制指令并执行所述第二控制指令时，可以调整自身的开关状态和打开的程度从而控制全部或部分所述第一输送管的工作模式/工作状态，从而可以精确控制所述第一输出孔及所述第一喷嘴的工作模式/工作状态以达到控制浆料的流量、布置的区域。

为了精确控制质子交换膜的大小与厚度，通过所述支撑体接收所述第三控制指令，并根据所述第三控制指令调节所述四根限位条的位置、高度以形成符合所述待制造质子交换膜/所述第一质子交换膜的大小和厚度的浆料布置区，所述第一喷嘴可以与所述浆料布置区确定相对位置后，在浆料布置区内进行喷涂工作。

所述第二动力装置为将存储装置中的浆料通过第一喷嘴喷出提供动力，所述第二动力装置接收所述第四控制指令，并根据所述第四控制指令控制其输出功率的调整过程以实时精确控制浆料的流量。

在本实施例中，所述第一制造终端还包括固化装置、第二喷嘴；所述固化装置包括烘干组件和辐射组件；将溶液状态的浆料转化为凝胶或固体膜的步骤包括：

控制所述第二喷嘴向所述浆料布置区喷洒化学交联剂（如乙二醇二缩水甘油醚）以通过化学反应生成网络结构固化膜层；

将所述支撑体移送至所述固化装置中，使用所述烘干组件在预设温度下静置预设时间，并使用所述辐射组件（通过γ射线或电子束）辐照浆料（引发自由基交联反应使膜固化），以形成所述固体膜。

可以理解的是，将溶液状态的浆料转化为凝胶或固体膜的方法，还可以是：

通过精确控制温度使浆料中的聚合物发生液液相分离，形成连续的凝胶网络结构；或者，

用适当的溶剂提取湿膜中的溶剂，使聚合物浓缩并形成凝胶；或者，

首先用盐溶液处理湿膜使其凝胶化，然后用水置换盐溶液使凝胶膨胀固化。

在本发明一些可能的实施方式中，还包括：对制造出来的所述第一质子交换膜的关键物理参数进行实时在线连续监测，实现制造过程的智能化控制与管理。

本发明方案中结合工业互联网、智能制造、物联网等技术，对质子交换膜的制造原料的设计配方进行动态调整、对制造环境和制造设备进行实时控制与调节、根据加工对象的实时数据对制造过程进行控制等，能实现对质子交换膜的制造过程的智能化控制与管理，以高效、高质量地生产符合生产需求的质子交换膜。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

上述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例上述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可轻易想到变化或替换，均可作各种更动与修改，包含上述不同功能、实施步骤的组合，包含软件和硬件的实施方式，均在本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种质子交换膜的智能化制造方法，应用于一种质子交换膜的智能化制造系统，其特征在于，所述智能化制造系统包括云服务器、与所述云服务器通信连接并管理一个或多个制造终端的多个边缘物联网服务器，以及与所述边缘物联网服务器通信连接并对所述制造终端进行远程控制的控制终端；所述智能化制造方法包括：

所述云服务器获取待制造质子交换膜的指标数据和功能/用途数据以确定所述待制造质子交换膜的生产需求数据；

所述云服务器根据所述生产需求数据确定符合生产需求的制造终端选择模型；

所述云服务器根据所述制造终端选择模型从所述制造终端中确定对应的第一制造终端，并根据所述第一制造终端的相关信息从所述边缘物联网服务器中确定对应的第一边缘物联网服务器；

所述云服务器将所述生产需求数据发送至所述第一边缘物联网服务器；

所述第一边缘物联网服务器根据所述生产需求数据生成第一制造数据和第一制造管理数据；

所述第一边缘物联网服务器将所述第一制造数据发送至所述第一制造终端，并将所述第一制造管理数据发送至所述控制终端中与所述第一制造终端对应的第一控制终端；

所述第一制造终端根据所述第一制造数据制造出第一质子交换膜；

所述第一控制终端根据所述第一制造管理数据对所述第一制造终端进行生产控制；

所述第一边缘物联网服务器根据所述生产需求数据生成第一制造数据和第一制造管理数据的步骤，包括：

所述第一边缘物联网服务器根据所述生产需求数据确定所述待制造质子交换膜的膜类型数据、膜指标数据、所需原料数据和设计配方，将所述膜类型数据、所述所需原料数据和所述设计配方作为所述第一制造数据；

获取所述第一制造终端的第一终端属性数据；

根据所述膜类型数据、膜指标数据、所述所需原料数据、所述设计配方和所述第一终端属性数据得到所述第一制造管理数据；

所述第一制造终端根据所述第一制造数据制造出第一质子交换膜的步骤，包括：

根据所述所需原料数据输送对应的第一原料；

按照所述设计配方将所述第一原料溶解并混合均匀，配置成浆料；

将配置好的所述浆料布置到支撑体表面并进行处理以使得溶液状态的所述浆料转变为固体膜；

使用酸使所述固体膜发生离子交换，引入质子交换基团，形成质子交换结构得到初始膜；

用去离子水对所述初始膜进行洗涤，并对其进行干燥，制备成所述第一质子交换膜；

所述第一制造终端包括控制器、连接到所述控制器的第一动力装置、连接到所述第一动力装置的多个原料添加装置；所述原料添加装置中的每一个都设置一个连接到所述控制器且用于控制原料添加速度、数量的第一控制阀；所述原料添加装置连接到浆料配置装置；所述浆料配置装置包括搅拌部件；所述浆料配置装置还连接有辅料添加装置、抽气装置、过滤装置、检测装置和存储装置；所述按照所述设计配方将所述第一原料溶解并混合均匀，配置成浆料的步骤，包括：

根据所述第一原料的种类确定所述多个原料添加装置中的待启动的第一原料添加装置；

根据所述第一制造管理数据，控制所述第一原料添加装置启动以向所述浆料配置装置输送原料，同时，控制所述辅料添加装置向所述浆料配置装置输送溶剂，并启动所述搅拌部件进行搅拌；

使用所述抽气装置对配置好的浆料进行脱气以除去可能存在的气泡；

使用所述过滤装置对脱气后的浆料进行过滤，除去未溶解颗粒杂质后，存储至所述存储装置。

2.根据权利要求1所述的质子交换膜的智能化制造方法，其特征在于，所述第一制造终端包括第二动力装置、连接到所述存储装置的第一喷嘴；所述第一喷嘴设置有多个第一输出孔，多个所述第一输出孔排列成长方形；每个所述第一输出孔都与一个用于输送浆料的第一输送管相连；每个所述第一输送管设置有一一对应且用于控制浆料流量的第二控制阀；每个所述第一输送管分别连接到所述存储装置和所述第二动力装置；所述第二控制阀和所述第二动力装置分别电连接到所述控制器；多个所述第一输出孔的孔径可以相同也可以不同；所述控制器接收控制指令以控制所述第二控制阀的开关状态和打开的程度以及控制所述第二动力装置的输出功率；所述支撑体包括位置和高度均可调节的四根限位条，所述四根限位条在所述支撑体的工作面围成一个四边形；所述将配置好的所述浆料布置到支撑体表面并进行处理以使得溶液状态的所述浆料转变为固体膜的步骤，包括：

根据所述第一制造管理数据生成第一控制指令，并将所述第一控制指令传送至所述控制器；

所述控制器解析所述第一控制指令生成第二控制指令、第三控制指令和第四控制指令，并将所述第二控制指令传送至所述第二控制阀、将所述第三控制指令传送至所述支撑体、将所述第四控制指令传送至所述第二动力装置；

所述第二控制阀接收所述第二控制指令，并执行所述第二控制指令以调整自身的开关状态和打开的程度以控制对应的所述第一输送管的工作模式，从而控制所述第一输出孔及所述第一喷嘴的工作模式；

所述支撑体接收所述第三控制指令，并根据所述第三控制指令调节所述四根限位条的位置以形成符合所述待制造质子交换膜/所述第一质子交换膜的大小和厚度的浆料布置区；

所述第二动力装置接收所述第四控制指令，并根据所述第四控制指令控制其输出功率的调整过程。

3.一种质子交换膜的智能化制造系统，其特征在于，包括：云服务器、与所述云服务器通信连接并管理一个或多个制造终端的多个边缘物联网服务器，以及与所述边缘物联网服务器通信连接并对所述制造终端进行远程控制的控制终端；

所述云服务器被配置为：

获取待制造质子交换膜的指标数据和功能/用途数据以确定所述待制造质子交换膜的生产需求数据；

根据所述生产需求数据确定符合生产需求的制造终端选择模型；

根据所述制造终端选择模型从所述制造终端中确定对应的第一制造终端，并根据所述第一制造终端的相关信息从所述边缘物联网服务器中确定对应的第一边缘物联网服务器；

将所述生产需求数据发送至所述第一边缘物联网服务器；

所述第一边缘物联网服务器被配置为：

根据所述生产需求数据生成第一制造数据和第一制造管理数据；

将所述第一制造数据发送至所述第一制造终端，并将所述第一制造管理数据发送至所述控制终端中与所述第一制造终端对应的第一控制终端；

所述第一制造终端被配置为：根据所述第一制造数据制造出第一质子交换膜；

所述第一控制终端被配置为：根据所述第一制造管理数据对所述第一制造终端进行生产控制；

所述根据所述生产需求数据生成第一制造数据和第一制造管理数据的步骤，所述第一边缘物联网服务器被配置为：

根据所述生产需求数据确定所述待制造质子交换膜的膜类型数据、膜指标数据、所需原料数据和设计配方，将所述膜类型数据、所述所需原料数据和所述设计配方作为所述第一制造数据；

获取所述第一制造终端的第一终端属性数据；

根据所述膜类型数据、膜指标数据、所述所需原料数据、所述设计配方和所述第一终端属性数据得到所述第一制造管理数据；

所述根据所述第一制造数据制造出第一质子交换膜的步骤，所述第一制造终端被配置为：

根据所述所需原料数据输送对应的第一原料；

按照所述设计配方将所述第一原料溶解并混合均匀，配置成浆料；

将配置好的所述浆料布置到支撑体表面并进行处理以使得溶液状态的所述浆料转变为固体膜；

使用酸使所述固体膜发生离子交换，引入质子交换基团，形成质子交换结构得到初始膜；

用去离子水对所述初始膜进行洗涤，并对其进行干燥，制备成所述第一质子交换膜；

所述第一制造终端包括控制器、连接到所述控制器的第一动力装置、连接到所述第一动力装置的多个原料添加装置；所述原料添加装置中的每一个都设置一个连接到所述控制器且用于控制原料添加速度、数量的第一控制阀；所述原料添加装置连接到浆料配置装置；所述浆料配置装置包括搅拌部件；所述浆料配置装置还连接有辅料添加装置、抽气装置、过滤装置、检测装置和存储装置；所述按照所述设计配方将所述第一原料溶解并混合均匀，配置成浆料的步骤，所述第一制造终端被配置为：

根据所述第一原料的种类确定所述多个原料添加装置中的待启动的第一原料添加装置；

根据所述第一制造管理数据，控制所述第一原料添加装置启动以向所述浆料配置装置输送原料，同时，控制所述辅料添加装置向所述浆料配置装置输送溶剂，并启动所述搅拌部件进行搅拌；

使用所述抽气装置对配置好的浆料进行脱气以除去可能存在的气泡；

使用所述过滤装置对脱气后的浆料进行过滤，除去未溶解颗粒杂质后，存储至所述存储装置。

4.根据权利要求3所述的质子交换膜的智能化制造系统，其特征在于，所述第一制造终端包括第二动力装置、连接到所述存储装置的第一喷嘴；所述第一喷嘴设置有多个第一输出孔，多个所述第一输出孔排列成长方形；每个所述第一输出孔都与一个用于输送浆料的第一输送管相连；每个所述第一输送管设置有一一对应且用于控制浆料流量的第二控制阀；每个所述第一输送管分别连接到所述存储装置和所述第二动力装置；所述第二控制阀和所述第二动力装置分别电连接到所述控制器；多个所述第一输出孔的孔径可以相同也可以不同；所述控制器接收控制指令以控制所述第二控制阀的开关状态和打开的程度以及控制所述第二动力装置的输出功率；所述支撑体包括位置和高度均可调节的四根限位条，所述四根限位条在所述支撑体的工作面围成一个四边形；所述将配置好的所述浆料布置到支撑体表面并进行处理以使得溶液状态的所述浆料转变为固体膜的步骤，所述第一制造终端被配置为：

根据所述第一制造管理数据生成第一控制指令，并将所述第一控制指令传送至所述控制器；

所述控制器解析所述第一控制指令生成第二控制指令、第三控制指令和第四控制指令，并将所述第二控制指令传送至所述第二控制阀、将所述第三控制指令传送至所述支撑体、将所述第四控制指令传送至所述第二动力装置；

所述第二控制阀接收所述第二控制指令，并执行所述第二控制指令以调整自身的开关状态和打开的程度以控制对应的所述第一输送管的工作模式，从而控制所述第一输出孔及所述第一喷嘴的工作模式；

所述支撑体接收所述第三控制指令，并根据所述第三控制指令调节所述四根限位条的位置以形成符合所述待制造质子交换膜/所述第一质子交换膜的大小和厚度的浆料布置区；

所述第二动力装置接收所述第四控制指令，并根据所述第四控制指令控制其输出功率的调整过程。