基于ZIGBEE数据传输的无线充电自洁型PH复合电极装置的制作方法

该发明涉及海水PH值监测领域，尤其涉及具有自洁与保养功能的PH复合电极及其无线供能方式。

背景技术：

海洋拥有及其丰富的资源，近年来，我国加大了对海洋资源的开发和利用，但是海洋环境的多变性是制约海洋资源开发的重要因素，因此对于海洋环境的数据指标的监测显得尤为重要，通过监测我们可以预知海洋环境的变化从而更高效的开发海洋资源。

海水水质监测是一个长期连续的过程，数据的采集、收发等活动都会消耗大量的电能，监测装置没有电源续航设备无法长期工作，而有线充电方式在海上极为不便。PH值是海水水质监测过程中是最重要的指标之一，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。而利用磁共振技术对电源进行无线充电可解决回收整个装置补充电能极为不便的问题。就此看来，一种靠ZigBee实时数据传输，携带方便、可无线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。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能够实时数据传输，可无线充电且具备自动清洗与保养功能的PH复合电极装置，以满足海洋环境水质长期监测的需要。本发明的技术方案如下：

一种基于ZIGBEE数据传输的无线充电自洁型PH复合电极装置，包括供电模块、中央控制模块、无线通信模块、PH值采集模块、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2、固定于机械臂2前端的PH复合电极1、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2用于将PH复合电极1置于待测液体池12内或将其抬高，PH复合电极1测得PH值传输至中央控制模块，在中央控制模块的控制下，冲洗水泵抽吸清水并对抬高的PH复合电极1进行清洗，经过清洗的PH复合电极1被移至电极保养模块的KCL溶液池8中。

电极保养模块，包括带有电磁阀门的KCL补充液容器21、样液浊度传感器7、KCL溶液池8和排污水泵9；样液浊度传感器7用于检测KCL溶液池8内的标准样液受污染程度，其采集的信息被送入中心控制模块，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溶液池8内废液，位于KCL溶液池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，控制进水泵14工作；

供电模块包括接收振荡器3和蓄电池4，接收振荡器3通过共振方式接收外界的发射振荡器发送的能量并将其转化为电能传输到蓄电池4中，以供电能。

无线通信模块包括ZigBee通信模块，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。

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

图5为电源补充能量示意图

1、PH复合电极；2、机械臂；3、接收振荡器；4、蓄电池；5、中央控制模块；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、ZigBee通信模块。

具体实施方式

图1是PH复合电极装置的结构示意图，一种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，无线通信模块，PH值采集模块，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所示，PH值采集模块包括机械臂2、PH复合电极1、待测溶液池12、水泵10、水泵11、水泵19。PH复合电极1由机械臂2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2将PH复合电极1抬高，水泵19工作，引出清水冲洗复合电极。机械臂2再将PH复合电极1移至KCL溶液池8中。

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溶液池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连接顶层泡沫6吸收热量，海水蒸发，遇冷凝板20凝结为液体，由于冷凝板20与泡沫板6同角度倾斜，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1，供电模块包括接收振荡器3和蓄电池4。在固定范围海域内，由船只上发射振荡器发送能量，范围内所有的装置中的接收振荡器共振接收能量并将其转化为电能传输到蓄电池4中，实现大范围充电。

如图1所示，无线通信模块包括ZigBee通信模块22，该模块收集PH值采集模块所采集的PH值数据，并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3所示，该装置通过中央控制模块控制机械臂2运作，利用PH复合电极1收集信息，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1装置的自动清洗与保养。