該發(fā)明涉及海水PH值監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及具有自潔與保養(yǎng)功能的PH復(fù)合電極及其無線供能方式。

背景技術(shù)：

海洋擁有及其豐富的資源，近年來，我國加大了對海洋資源的開發(fā)和利用，但是海洋環(huán)境的多變性是制約海洋資源開發(fā)的重要因素，因此對于海洋環(huán)境的數(shù)據(jù)指標(biāo)的監(jiān)測顯得尤為重要，通過監(jiān)測我們可以預(yù)知海洋環(huán)境的變化從而更高效的開發(fā)海洋資源。

海水水質(zhì)監(jiān)測是一個長期連續(xù)的過程，數(shù)據(jù)的采集、收發(fā)等活動都會消耗大量的電能，監(jiān)測裝置沒有電源續(xù)航設(shè)備無法長期工作，而有線充電方式在海上極為不便。PH值是海水水質(zhì)監(jiān)測過程中是最重要的指標(biāo)之一，現(xiàn)有PH復(fù)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(zhì)覆蓋，堵塞氫離子通道，會影響對海水PH值數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。同時，傳統(tǒng)PH復(fù)合電極采集到的PH信息均需通過有線方式傳至主機，降低了使用靈活度。

現(xiàn)有PH復(fù)合電極使用后均需進行人工清洗、保養(yǎng)等操作，人工完成該操作費時費力。會對海水水質(zhì)的監(jiān)測過程造成不便。而海水水質(zhì)的數(shù)據(jù)具有極強的時效性，監(jiān)測人員得到海水?dāng)?shù)據(jù)的時間越快越好。ZigBee技術(shù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量比較小，具有功耗低、成本低、時延短等優(yōu)良特性，使得整個裝置的工作時間更長，有利于對海水水質(zhì)的長期監(jiān)測。而利用磁共振技術(shù)對電源進行無線充電可解決回收整個裝置補充電能極為不便的問題。就此看來，一種靠ZigBee實時數(shù)據(jù)傳輸，攜帶方便、可無線充電且具備自動清洗與保養(yǎng)功能的PH復(fù)合電極裝置顯得尤為重要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)崟r數(shù)據(jù)傳輸，可無線充電且具備自動清洗與保養(yǎng)功能的PH復(fù)合電極裝置，以滿足海洋環(huán)境水質(zhì)長期監(jiān)測的需要。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于ZIGBEE數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線充電自潔型PH復(fù)合電極裝置，包括供電模塊、中央控制模塊、無線通信模塊、PH值采集模塊、電極保養(yǎng)模塊和清水采集模塊，其中，

PH值采集模塊包括機械臂2、固定于機械臂2前端的PH復(fù)合電極1、待測溶液池12、進樣水泵11、排樣水泵10、沖洗水泵19，其中，進樣水泵11用于將海水抽吸入待測溶液池12，排樣水泵10用于將海水排出待測液體池12；機械臂2用于將PH復(fù)合電極1置于待測液體池12內(nèi)或?qū)⑵涮Ц撸琍H復(fù)合電極1測得PH值傳輸至中央控制模塊，在中央控制模塊的控制下，沖洗水泵抽吸清水并對抬高的PH復(fù)合電極1進行清洗，經(jīng)過清洗的PH復(fù)合電極1被移至電極保養(yǎng)模塊的KCL溶液池8中。

電極保養(yǎng)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溶液池8和排污水泵9；樣液濁度傳感器7用于檢測KCL溶液池8內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)樣液受污染程度，其采集的信息被送入中心控制模塊，中心控制模塊在濁度達(dá)到閾值時，控制排污水泵9工作，排出KCL溶液池8內(nèi)廢液，位于KCL溶液池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。

清水采集模塊包括導(dǎo)熱硅膠16、蓄海水池17、蓄清水池18、液位計13、進水泵14、調(diào)節(jié)水泵15和冷凝板20，進水泵14用于抽吸海水進入蓄海水池17；導(dǎo)熱硅膠16的主體作為蓄海水池17的側(cè)壁，與其內(nèi)海水直接接觸；導(dǎo)熱硅膠16還與太陽能光伏板2連接，用于吸收熱量；蓄海水池17的上部斜向固定有冷凝板20，冷凝板20將蒸發(fā)的海水凝結(jié)為液體，并將凝結(jié)的液體引流入蓄清水池18中；液位計13用于監(jiān)測蓄清水池18內(nèi)水量，其采集的信息被送入中心控制模塊，中心控制模塊在清水量達(dá)到最大閾值后，調(diào)節(jié)水泵15開啟，釋放海水，不再進行蒸發(fā)冷凝，；當(dāng)清水達(dá)到最小閾值，控制進水泵14工作；

供電模塊包括接收振蕩器3和蓄電池4，接收振蕩器3通過共振方式接收外界的發(fā)射振蕩器發(fā)送的能量并將其轉(zhuǎn)化為電能傳輸?shù)叫铍姵?中，以供電能。

無線通信模塊包括ZigBee通信模塊，PH值采集模塊采集到的數(shù)據(jù)通過該模塊無線傳輸至控制室。

附圖說明

圖1為傳感器裝置箱體的剖面圖

圖2為PH復(fù)合電極清潔與保養(yǎng)的細(xì)節(jié)圖

圖3為該裝置的原理框圖

圖4為全過程的流程圖

圖5為電源補充能量示意圖

1、PH復(fù)合電極；2、機械臂；3、接收振蕩器；4、蓄電池；5、中央控制模塊；6、泡沫；7、濁度傳感器；8、KCL標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)熱硅膠；17、蓄海水池；18、蓄清水池；20、金屬制成的冷凝板；21、帶有電磁閥門的KCL補充液容器；22、ZigBee通信模塊。

具體實施方式

圖1是PH復(fù)合電極裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，一種具備自動清洗與保養(yǎng)功能的PH復(fù)合電極裝置，包括供電模塊，中央控制模塊，無線通信模塊，PH值采集模塊，電極保養(yǎng)模塊和清水采集模塊。下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，PH值采集模塊包括機械臂2、PH復(fù)合電極1、待測溶液池12、水泵10、水泵11、水泵19。PH復(fù)合電極1由機械臂2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2將PH復(fù)合電極1抬高，水泵19工作，引出清水沖洗復(fù)合電極。機械臂2再將PH復(fù)合電極1移至KCL溶液池8中。

如圖2，為電極保養(yǎng)模塊細(xì)節(jié)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(yè)廢液等雜質(zhì)，濁度傳感器7即可檢測標(biāo)準(zhǔn)樣液受污染程度。濁度達(dá)到閾值時，KCL標(biāo)準(zhǔn)液已被污染，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(xiàn)了KCL標(biāo)準(zhǔn)液的更新。

如圖1，右側(cè)清水采集模塊包括導(dǎo)熱硅膠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(dǎo)熱硅膠16連接頂層泡沫6吸收熱量，海水蒸發(fā)，遇冷凝板20凝結(jié)為液體，由于冷凝板20與泡沫板6同角度傾斜，具有引流作用，凝結(jié)的清水流入蓄清水池18中。液位計13監(jiān)測水量，清水量達(dá)到最大閾值后，水泵15開啟，釋放海水，不再進行蒸發(fā)冷凝，確保海水不會在箱體內(nèi)結(jié)晶和污染。當(dāng)清水達(dá)到最小閾值，水泵14工作，重復(fù)上述過程。

如圖1，供電模塊包括接收振蕩器3和蓄電池4。在固定范圍海域內(nèi)，由船只上發(fā)射振蕩器發(fā)送能量，范圍內(nèi)所有的裝置中的接收振蕩器共振接收能量并將其轉(zhuǎn)化為電能傳輸?shù)叫铍姵?中，實現(xiàn)大范圍充電。

如圖1所示，無線通信模塊包括ZigBee通信模塊22，該模塊收集PH值采集模塊所采集的PH值數(shù)據(jù)，并將收集的數(shù)據(jù)及時發(fā)往監(jiān)測人員處。實現(xiàn)海水PH值的實時數(shù)據(jù)傳輸。

如圖3所示，該裝置通過中央控制模塊控制機械臂2運作，利用PH復(fù)合電極1收集信息，將信息通過中央控制模塊進行處理，并存儲于數(shù)據(jù)存儲模塊中；利用濁度傳感器和液位計收集數(shù)據(jù)，上傳至中央控制模塊分析KCL標(biāo)準(zhǔn)樣液污染度和清水量是否達(dá)到閾值，并控制水泵和電磁閥門及時做出反應(yīng)，完成了清水的自動采集和KCL溶液的自動更換，實現(xiàn)PH復(fù)合電極1裝置的自動清洗與保養(yǎng)。