一种电渗脉冲抗渗除湿系统及方法与流程

1.本发明涉及电渗透防水技术领域，具体涉及一种电渗脉冲抗渗除湿系统及方法。


背景技术：

2.在建筑防水技术中，存在一种电渗透技术，电渗透防水技术属于隐蔽工程，提前在混凝土结构内埋设正极，在混凝土结构外埋设负极，再通过电渗透的处理器产生脉冲电流作用在正极和负极上，正极和负极通电后产生电流形成电磁场，产生的电流又通过正负电极使毛细管或孔内的水分子发生电离，被电离的水由正极朝着负电极方向移动，其移动的力量即结构内外产生的电磁力，比水的重力和毛细管组织的虹吸力要强烈，使进入毛细管内的水排到结构的外侧，使湿的结构逐渐变干。只要系统保持开启的状态，水就一直朝向湿的方向移动，不会倒流再次进入结构内侧。
3.但在实际应用中，混凝土结构内的水也并不是越少越好，如果混凝土结构的含水量过低，反而可能导致混凝土结构脱水开裂；并且作为待除湿对象的结构体各处的情况也不一样，因此不能一概而论。如图1所示，图1为房间的俯视图，房间内侧埋设正极，外侧埋设负极，箭头指的方向为墙壁中游离水在电场作用下的移动方向，但该房间的四面墙壁各自内部的含水量可能并不一样，将电渗透技术应用到该房间时可能会出现问题。因为四面墙壁内部的含水量并不相同，在四面墙内部的含水量相差比较大的情况下，对这四面墙壁输出同一脉冲电流可能使有的墙过分失水开裂，或者导致有的墙电渗效果不够明显排水量不够。


技术实现要素：

4.本发明提供及一种电渗脉冲抗渗除湿系统，旨在解决现有的电渗脉冲抗渗除湿系统，没有动态调整结构体各处电渗透时间与频率的能力，以及缺乏对结构体各处区间进行湿度反馈的机制的问题。本发明还旨在提供一种电渗脉冲抗渗除湿方法，解决以上问题。
5.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
6.一种电渗脉冲抗渗除湿系统，包括：
7.n个正极，n为自然数且n≧2，n个正极设置在待除湿的结构体内部的m个区间上，或者设置在结构体内侧的m个区间上，且n≧m；m为自然数；结构体可以为房屋、壁画、雕塑，土坝等；各区间可以指房屋的各面墙，或者同一面墙上的多面壁画等，此处不作具体限定；
8.n个负极，n个负极设置在结构体外侧的m个区间上；一正极与一负极组成一组脉冲除湿回路；任意区间均对应设置至少一组脉冲除湿回路；
9.第一处理器，与脉冲发生电路连接，用于接收电流数据，并调整脉冲除湿回路中的电渗脉冲的电压与频率；
10.所述脉冲发生电路及所述脉冲除湿回路连接，用于将产生的脉冲电流加载在正极与负极上，从而在结构体上形成能使游离水定向迁移的电场；脉冲发生电路包括脉冲驱动电路与脉冲发生器；
11.信息采集电路，用于收集任意正极端口的电流数据或任意负极端口的电流数据以发送给第一处理器。
12.本系统利用电渗原理，结合脉冲电流，采用安全低电压，在电场的作用下使得结构体中的水分子定向迁移，可以去除结构体内部孔隙中或者表面的游离水。
13.本系统通过在结构体上设置多个区间，每个区间对应设置至少一组脉冲除湿回路，使抗渗除湿系统能够对结构体的每个区间都进行单独可控的电渗透；并且通过设置信息采集电路与通信电路对任意区间的电流数据进行测试与收集，使第一处理器可以通过接收与比较电流数据判断结构体某区间的含水量；结构体某区间的含水量越高，该组脉冲除湿回路中的电流就越大，因此第一处理器可以根据电流的大小判断结构体在该区间的含水量，以调整脉冲电流的频率与大小，防止结构体过度脱水导致干裂。
14.进一步地，每组所述脉冲除湿回路中均设置控制其通断的继电器，任意所述继电器均连接第二处理器，所述第二处理器还与信息采集电路连接。第二处理器根据电流的大小控制任意区间继电器的通断。如本系统用于房屋除湿时，负极为碳棒并埋入房屋外的土壤中；系统在供电电源开启的状态下，全部脉冲除湿回路均为工作状态；若一组脉冲除湿回路中电流异常过大，此时碳棒可能接到了墙壁里的钢筋伸入土壤中的突出部分，第二处理器经过接收与比较后，判断断开对应该区间的那组脉冲除湿回路中的继电器。第一、第二处理器可以采用89c51单片机处理器等，只要能够实现对供电信息值进行比较处理，发送控制指令的均可，在此不作限制。
15.进一步地，所述信息采集电路与第二处理器连接，第二处理器与第一处理器通过通信电路连接。通信电路在此处作为第一处理器与第二处理器的双向信息传导通道，用于将所述电流数据发送给第一处理器，还用于传导第一处理器的控制指令至第二处理器。
16.进一步地，电渗脉冲抗渗除湿系统具有n个脉冲除湿回路，所述信息采集电路包括2n个测量电阻，以及第一选通芯片与第二选通芯片；
17.2n个测量电阻分别对应串接在n个脉冲除湿回路的正极与负极处；测量电阻的两端分别为第一采样端与第二采样端；
18.2n个测量电阻的第一采样端对应连接第一选通芯片的2n个输入端，所述第一选通芯片的输出端还连接运算放大器的同相输入端；
19.2n个测量电阻的第二采样端对应连接第二选通芯片的2n个输入端，所述第二选通芯片的输出端还连接运算放大器的反相输入端；
20.运算放大器接成差动放大器模式；
21.所述运算放大器的输出端还连接处理模块的adc端口；
22.数据采集时，第一、第二选通芯片的第i路通道同时选通，i＝1，2，
……
，2n，依次将每组脉冲除湿回路中的测量电阻接入信息采集电路中。
23.进一步地，还包括整流电路，所述整流电路用于将供电电源提供的交流电压转换为供所述电渗脉冲抗渗除湿系统工作的直流工作电压。整流电路将供电电源的交流电压转换为超低压的直流电，并且直流工作电压的最高优选为24伏，保证人的安全。
24.进一步地，所述第一处理器连接物联网络模块，物联网络模块连接网络端口电路。使用者可以通过物联网络模块可以向第一处理器与第二处理器发布命令，控制脉冲除湿回路的通断以及调整脉冲电流的频率与大小。如断开大部分继电器，使脉冲发生电路仅对少
部分加载脉冲电流，就可以使这些区间上的游离水更快的脱离结构体。
25.进一步地，还包括保护组件；
26.所述保护电路与所述脉冲发生电路及所述脉冲除湿回路相连接；
27.所述保护组件用于在所述脉冲发生电路和所述脉冲除湿回路之间，在电流值或电压值大于设定保护值时，对所述脉冲除湿回路进行保护。保护组件可以是过流保护电路或者过压保护电路。
28.一种电渗脉冲抗渗除湿方法，使用上述的电渗脉冲抗渗除湿系统对结构体进行除湿。
29.进一步地，电渗脉冲抗渗除湿方法包括以下步骤：
30.步骤一：抗渗除湿；
31.第一处理器产生控制指令驱动脉冲发生电路运行，脉冲发生电路根据控制指令产生正极电流发送至所述正极，产生负极电流发送至所述负极，在结构体上形成能使游离水定向迁移的电场；从而驱动水离子和微小带电颗粒等从正极向负极移动，使游离水排出作为目标渗透对象的结构体。
32.步骤二：信息采集；
33.信息采集电路收集任意正极端口的电流数据或任意负极端口的电流数据并将所述电流数据发送给第一处理器；结构体某区间的含水量越高，该组脉冲除湿回路中的电流就越大，因此第一处理器可以根据电流的大小判断结构体该区间的含水量；
34.步骤三：指令优化；
35.第一处理器根据收集到的电流数据调整脉冲电流的频率与大小；比如防止电渗透过强，导致结构体过度脱水而干裂。
36.重复以上步骤。
37.进一步地，在步骤二中包括反馈保护步骤：
38.反馈保护步骤：
39.每组所述脉冲除湿回路中均设置控制其通断的继电器，任意所述继电器均连接第二处理器；
40.选通芯片依次采集每一个正极端口的电流数据及每一个负极端口的电流数据，并通过放大电路发送给第二处理器；
41.第二处理器根据所述电流数据的反馈控制继电器断开或者闭合。
42.比如本系统用于房屋除湿时，负极为碳棒，埋入房屋外的土壤中，若一组脉冲除湿回路中电流异常过大，此时碳棒可能接到了墙壁里的钢筋伸入土壤中的突出部分，此时第二处理器控制那组脉冲除湿回路中的继电器断开。
43.本发明的有益效果是：
44.1、本系统利用电渗原理，结合脉冲电流，在电场的作用下使得结构体中的水分子定向迁移，可以去除结构体内部孔隙中或者表面的游离水。
45.第一处理器产生控制指令驱动脉冲发生电路运行，脉冲发生电路根据控制指令产生正极电流发送至所述正极，产生负极电流发送至所述负极，在结构体上形成能使游离水定向迁移的电场；从而驱动水离子和微小带电颗粒等从正极向负极移动，使游离水排出作为目标渗透对象的结构体。
46.2、本系统通过在结构体上设置多个区间，对结构体各处区间进行湿度反馈，并且能够动态调整结构体各处电渗透时间与频率；
47.本系统通过在结构体上设置多个区间，每个区间对应设置至少一组脉冲除湿回路，使抗渗除湿系统能够对结构体的每个区间都进行单独可控的电渗透；并且通过设置信息采集电路与通信电路对任意区间的电流数据进行测试与收集，使第一处理器可以通过接收与比较电流数据判断结构体某区间的含水量；结构体某区间的含水量越高，该组脉冲除湿回路中的电流就越大，因此第一处理器可以根据电流的大小判断结构体在该区间的含水量，以调整脉冲电流的频率与大小，防止结构体过度脱水导致干裂。
48.3、每组所述脉冲除湿回路中均设置控制其通断的继电器，任意所述继电器均连接第二处理器；第二处理器根据电流的大小控制任意区间的继电器的通断。本系统用于房屋除湿时，负极为碳棒并埋入房屋外的土壤中；系统在供电电源开启的状态下，全部脉冲除湿回路均为工作状态；若一组脉冲除湿回路中电流异常过大，此时碳棒可能接到了墙壁里的钢筋伸入土壤中的突出部分，第二处理器经过接收与比较后，判断断开对应该区间的那组脉冲除湿回路中的继电器。另外第二处理器可以断开大部分继电器，使脉冲发生电路仅对少部分加载脉冲电流，就可以使这些区间上的游离水更快的脱离结构体。
49.4、本装置通过设置选通芯片为第二处理器节省脚位。比如共有32个端口的电流数据需要采集，选通芯片依次接入每个端口的测量电阻，再通过运算放大器测出电流数据并传送给第二处理器，因此减少了第二处理器用于接收电信号的脚位。
50.综上所述，本系统利用电渗原理，结合脉冲电流，在电场的作用下使得结构体中的水分子定向迁移，可以去除结构体内部孔隙中或者表面的游离水；通过在结构体上设置多个区间，对结构体各处区间进行湿度反馈，并且能够动态调整结构体各处电渗透时间与频率。
附图说明
51.图1为背景技术中所描述的电渗透技术应用于房间除湿时的俯视图；
52.图2本发明提供的一种电渗脉冲抗渗除湿系统的原理示意图；
53.图3为第一处理器及外围电路的示意图；
54.图4为第二处理器及外围电路的示意图；
55.图5至图6为部分脉冲除湿回路的示意图；
56.图7至图8为通信电路部分的示意图；
57.图9至图10为选通芯片及与其连接的运算放大器的电路；
58.图11为一种电渗脉冲抗渗除湿系统产生的脉冲波形图；
59.图12至图13为信息采集电路的示意图；
60.图14为另一实施例中信息采集电路的示意图。
具体实施方式
61.为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前
提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
62.(一)一种电渗脉冲抗渗除湿系统
63.一种电渗脉冲抗渗除湿系统，包括：
64.n个正极，n为自然数且n≧2，n个正极设置在待除湿的结构体内部的m个区间上，或者设置在结构体内侧的m个区间上，且n≧m；m为自然数；结构体可以为房屋、壁画、雕塑，土坝等；各区间可以指房屋的各面墙，或者同一面墙上的多面壁画等，此处不作具体限定。
65.n个负极，n个负极设置在结构体外侧的m个区间上；一正极与一负极组成一组脉冲除湿回路；任意区间均对应设置至少一组脉冲除湿回路；本实施例中，p1、p2、p3
……
，p16代表设置了16组脉冲除湿回路。
66.第一处理器，与脉冲发生电路连接，用于接收电流数据，并调整脉冲除湿回路中的电渗脉冲的电压与频率；本实施例中，第一处理器为主控芯片u18，其引脚osc32-out，osc32_in接脉冲发生电路，主控芯片u18通过软件控制脉冲发生电路的频率及正负脉冲波长。
67.所述脉冲发生电路及所述脉冲除湿回路连接，用于将产生的脉冲电流加载在正极与负极上，从而在结构体上形成能使游离水定向迁移的电场；脉冲发生电路包括脉冲驱动电路与脉冲发生器；脉冲发生器中包括发生电路，用于将脉冲信号放大得到脉冲电信号的脉冲放大电路，以及过流保护电路。
68.信息采集电路，用于收集任意正极端口的电流数据或任意负极端口的电流数据以发送给第一处理器。
69.本系统利用电渗原理，结合脉冲电流，采用安全低电压，在电场的作用下使得结构体中的水分子定向迁移，可以去除结构体内部孔隙中或者表面的游离水。
70.本系统通过在结构体上设置多个区间，每个区间对应设置至少一组脉冲除湿回路，使抗渗除湿系统能够对结构体的每个区间都进行单独可控的电渗透；并且通过设置信息采集电路与通信电路对任意区间的电流数据进行测试与收集，使第一处理器可以通过接收与比较电流数据判断结构体某区间的含水量；结构体某区间的含水量越高，该组脉冲除湿回路中的电流就越大，因此第一处理器可以根据电流的大小判断结构体在该区间的含水量，以调整脉冲电流的频率与大小，防止结构体过度脱水导致干裂。
71.进一步地，每组所述脉冲除湿回路中均设置控制其通断的继电器，任意所述继电器均连接第二处理器，所述第二处理器还与信息采集电路连接。第二处理器根据电流的大小控制任意区间继电器的通断。如本系统用于房屋除湿时，负极为碳棒并埋入房屋外的土壤中；系统在供电电源开启的状态下，全部脉冲除湿回路均为工作状态；若一组脉冲除湿回路中电流异常过大，此时碳棒可能接到了墙壁里的钢筋伸入土壤中的突出部分，第二处理器经过接收与比较后，判断断开对应该区间的那组脉冲除湿回路中的继电器。第一、第二处理器可以采用89c51单片机处理器等，只要能够实现对供电信息值进行比较处理，发送控制指令的均可，在此不作限制。本实施例中，第二处理器的芯片的引脚k01n～k32n分别连接三级管q1～q32的基极，通过三极管控制继电器k1～k32的通断。
72.进一步地，所述信息采集电路与第二处理器连接，第二处理器与第一处理器通过通信电路连接。通信电路在此处作为第一处理器与第二处理器的双向信息传导通道，用于将所述电流数据发送给第一处理器，还用于传导第一处理器的控制指令至第二处理器。
73.通信电路包括通信芯片u14，u28，第二处理器芯片的can_rx引脚与can_tx引脚分别连接芯片u14的voa引脚与vib引脚，芯片u14的via引脚与vob引脚分别连接芯片u28的txd引脚和rxd引脚，通信电路与主控芯片u18的mcxh引脚连接。
74.进一步地，电渗脉冲抗渗除湿系统具有n个脉冲除湿回路，所述信息采集电路包括2n个测量电阻，以及第一选通芯片与第二选通芯片；
75.2n个测量电阻分别对应串接在n个脉冲除湿回路的正极与负极处；测量电阻的两端分别为第一采样端与第二采样端；
76.2n个测量电阻的第一采样端对应连接第一选通芯片的2n个输入端，所述第一选通芯片的输出端还连接运算放大器的同相输入端；
77.2n个测量电阻的第二采样端对应连接第二选通芯片的2n个输入端，所述第二选通芯片的输出端还连接运算放大器的反相输入端；
78.运算放大器接成差动放大器模式；
79.所述运算放大器的输出端还连接处理模块的adc端口(即a/d转换接口)；
80.数据采集时，第一、第二选通芯片的第i路通道同时选通，i＝1，2，
……
，2n，依次将每组脉冲除湿回路中的测量电阻接入信息采集电路中。
81.选通芯片用于为第二处理器节省脚位。本实施例中设有4组选通芯片(附图中仅画出一组)，其中一组芯片包括u5芯片与u2芯片。
82.如图12、13所示，p1与n1分别代表同一组脉冲除湿回路中的正极与负极，当本装置用于对墙壁进行除湿时，p1可以为埋入墙中的铜线，n1可以为墙壁外的碳棒；
83.以p1处的电流数据采集为例，u2为第一选通芯片，u5为第二选通芯片。u5与u2同步选通，u5一端选通电阻r1的第一采样端，u2一端选通电阻r1的第二采样端，u2、u5的还分别连接运算放大器u1的两个输入端，运算放大器u1的输出端连接第二处理器u18；
84.第二处理器u18控制继电器k1闭合，此时该组脉冲除湿回路开始工作，电阻r1中有电流经过；u2、u5同步选通，以接入r1的第一采样端与第二采样端；运算放大器u1比较电阻r1两端的电势差；除以r1的电阻，以得到p1处的的电流数据。
85.如附图所示，u5芯片的引脚adc1n连接运算放大器的反相输入端，u2芯片的引脚adc1gnd连接运算放大器同相输入端，运算放大器连接第二处理器芯片的dladcp1引脚。
86.如图14所示，在另一些实施例中，所述信息采集电路包括一个选通芯片和一个测量电阻rx；
87.n个脉冲除湿回路的负极对应接选通芯片的n个输入端，选通芯片的输出端经测量电阻rx接地；选通芯片的输出端还接控制器(处理器)的adc端；
88.如图14所示，选通芯片仅有一个∪2；选通芯片选通负极n1～nn；以n1处的电流测量为例，u2选通n1处的采样点，使n1与电阻rx对接，测量电阻rx上的电压，除以电阻rx的电阻值，得到n1回路中的电流。
89.进一步地，还包括整流电路，所述整流电路用于将供电电源提供的交流电压转换为供所述电渗脉冲抗渗除湿系统工作的直流工作电压。整流电路将供电电源的交流电压转换为超低压的直流电，并且直流工作电压的最高优选为24伏，保证人的安全。
90.进一步地，所述第一处理器连接物联网络模块，物联网络模块连接网络端口电路。使用者可以通过物联网络模块可以向第一处理器与第二处理器发布命令，控制脉冲除湿回
路的通断以及调整脉冲电流的频率与大小。如断开大部分继电器，使脉冲发生电路仅对少部分加载脉冲电流，就可以使这些区间上的游离水更快的脱离结构体。
91.进一步地，还包括保护组件；
92.所述保护电路与所述脉冲发生电路及所述脉冲除湿回路相连接；
93.所述保护组件用于在所述脉冲发生电路和所述脉冲除湿回路之间，在电流值或电压值大于设定保护值时，对所述脉冲除湿回路进行保护。保护组件可以是过流保护电路或者过压保护电路。
94.(二)一种电渗脉冲抗渗除湿方法
95.一种电渗脉冲抗渗除湿方法，使用上述的电渗脉冲抗渗除湿系统对结构体进行除湿。
96.进一步地，电渗脉冲抗渗除湿方法包括以下步骤：
97.步骤一：抗渗除湿；
98.第一处理器产生控制指令驱动脉冲发生电路运行，脉冲发生电路根据控制指令产生正极电流发送至所述正极，产生负极电流发送至所述负极，在结构体上形成能使游离水定向迁移的电场；从而驱动水离子和微小带电颗粒等从正极向负极移动，使游离水排出作为目标渗透对象的结构体。
99.步骤二：信息采集；
100.信息采集电路收集任意正极端口的电流数据或任意负极端口的电流数据并将所述电流数据发送给第一处理器；结构体某区间的含水量越高，该组脉冲除湿回路中的电流就越大，因此第一处理器可以根据电流的大小判断结构体该区间的含水量；
101.步骤三：指令优化；
102.第一处理器根据收集到的电流数据调整脉冲电流的频率与大小；比如防止电渗透过强，导致结构体过度脱水而干裂。
103.重复以上步骤。
104.进一步地，在步骤二中包括反馈保护步骤：
105.反馈保护步骤：
106.每组所述脉冲除湿回路中均设置控制其通断的继电器，任意所述继电器均连接第二处理器；
107.选通芯片依次采集每一个正极端口的电流数据及每一个负极端口的电流数据，并通过放大电路发送给第二处理器；
108.第二处理器根据所述电流数据的反馈控制继电器断开或者闭合。
109.比如本系统用于房屋除湿时，负极为碳棒，埋入房屋外的土壤中，若一组脉冲除湿回路中电流异常过大，此时碳棒可能接到了墙壁里的钢筋伸入土壤中的突出部分，此时第二处理器控制那组脉冲除湿回路中的继电器断开。
110.应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。