[发明专利]基于图像处理的固液界面电极过程自动分析系统

摘要

基于图像处理的固液界面电极过程自动分析系统，其特征在于：包括电解装置、控制系统、制氢发电模块、摄像装置。本发明成本低廉、应用灵活、使用寿命长、不易损坏、稳定可靠、分析快速可靠。

主权项

1.基于图像处理的固液界面电极过程自动分析系统，其特征在于：包括电解装置、控制系统、制氢发电模块、摄像装置；电解装置包括：平衡容器（10）、第一容器、第二容器（12）、第一排空管（110）、第二排空管（120）、第一排空阀、第二排空阀、第一电极、第二电极；电解装置中:平衡容器（10）为柱状，平衡容器（10）的上端开口；电解装置中:第一容器为柱状，第一容器的上端与第一排空管（110）相通；电解装置中:第二容器（12）为柱状，第二容器（12）的上端与第二排空管（120）相通；电解装置中:平衡容器（10）、第一容器、第二容器（12）底部相通；电解装置中:第一排空阀位于第一排空管（110）的管路上，第一排空阀能够控制第一排空管（110）的通断情况；电解装置中:第二排空阀位于第二排空管（120）的管路上，第二排空阀能够控制第二排空管（120）的通断情况；电解装置中:第一电极位于第一容器内；第二电极位于第二容器（12）内；电解装置还包括进液阀；进液阀位于进液管（14）的管路上，进液管（14）内的液体能够流入到平衡容器（10）中；电解装置还包括排液阀（F3）；排液阀（F3）安装在一端与平衡容器（10）相通一端与外部相通的管道上，排液阀（F3）用于排泄液体，排液阀（F3）的液平高度低于第一容器的容腔的最上端；电解装置还包括标尺（2）；标尺（2）的尺度延展方向与第二容器（12）的轴向方向相同；控制系统包括控制模块、程控电源，控制模块与程控电源相直接具有电学连接，控制模块能够控制程控电源；摄像装置与控制系统之间具有电学连接，摄像装置能够向控制模块传输影像数据，摄像装置的镜头拍摄为第一容器、第二容器（12）的径向方向，摄像装置能够拍摄第一容器内的影像；控制系统的控制模块与第一排空阀之间具有电学连接，控制系统的控制模块能够控制第一排空阀；控制系统的控制模块与第二排空阀之间具有电学连接，控制系统的控制模块能够控制第二排空阀；控制系统的控制模块还与排液阀（F3）之间具有电学连接，控制系统的控制模块能够控制排液阀（F3）；控制系统的控制模块与进液阀之间具有电学连接，控制系统的控制模块能够控制进液阀；控制系统使用了自动控制方法；自动控制方法，特征在于：包括以下步骤，步骤1、闭塞排液阀（F3）;步骤2、开通第一排空阀和第二排空阀；步骤3、开通进液阀使待电解液体流入平衡容器（10）;步骤4、判断第一排空阀或第二排空阀是否溢出液体，如果溢出则进入步骤5，如果没溢出则循环重新进入本步骤；步骤5、闭塞第一排空阀和第二排空阀；步骤6、从储存电流数据的信息库中抽取电流信息，电流信息包含电流强度、波形、周期、最长通电时长；步骤7、启动图像识别功能；步骤8、根据步骤6调取的电流数据控制程控电源输出电流；步骤9、判断是否到达最大通电时长，如果达到最大通电时长则进入步骤11，如果没有达到最大通电时长则进入步骤10；步骤10、通过图像识别功能读取气柱高度，并判断气柱高度是否超过警戒值，如果气柱高度超过警戒值则进入步骤11，如果气柱高度没有超过警戒值则进入步骤9；步骤11、使程控电源停止电流输出；步骤12、通过图像识别功能判断气柱高度，并保存气柱高度值；步骤13、结束；控制系统的控制模块中具有电解分析方法，电解分析方法基于控制模块从摄像装置获得的图像而进行分析，摄像装置利用激光或X光成像，图像中有气泡的区域液体对激光或X光的吸收越少，对应图像区域曝光强烈，以远离电极的一侧为X轴，以电极最下方为Y轴，以X轴和Y轴的交点为原点；处理步骤如下：步1、对形成图像进行灰度处理，曝光越强的区域灰度数值越高；步2、累加各个点的颜色灰度值与点到电极表面距离的乘积得到分析值，分析值越小气泡对电极表面与液体的接触的影响越小；制氢发电模块，包括防混合装置、第一容器、第二容器、充水口、充水阀、第一电极、第二电极、第一管道、第二管道、第一气泵、第二气泵、第一单向阀、第二单向阀、第一气罐、第二气罐、第一入口气阀、第二入口气阀、第一稳压阀、第二稳压阀、氢燃料电池、第三管道、第四管道、循环阀、除气容器；制氢发电模块的防混合装置包括壳体、螺旋管腔、第一管腔、第二管腔；螺旋管腔为螺旋状，螺旋管腔具有第一端和第二端；第一管腔的轴线方向与螺旋管腔的螺旋轴线方向相同，第一管腔位于螺旋管腔的螺旋线以内，第一管腔的长度大于螺旋管腔的两个端点所在的与螺旋管腔轴线垂直的面的距离；第一管腔具有连接端和开口端；第一管腔的连接端与螺旋管腔的第一端相通；第一管腔穿在整个螺旋管腔段，且第一管腔的开口端超出螺旋管腔的第二端；第二管腔的轴线方向与螺旋管腔的螺旋轴线方向相同，第二管腔位于螺旋管腔的螺旋线以内，第二管腔的长度大于螺旋管腔的两个端点所在的与螺旋管腔轴线垂直的面的距离；第二管腔具有连接端和开口端；第二管腔的连接端与螺旋管腔的第二端相通；第二管腔穿在整个螺旋管腔段，且第二管腔的开口端超出螺旋管腔的第一端；制氢发电模块中：第一容器的底部与防混合装置的一端相通，第二容器的的底部与防混合装置的另一端相通；也就是说第一容器的的底部、第二容器的的底部通过防混合装置相通；制氢发电模块中：第一电极装置在第一容器的容腔内，第一电极的最下端的水平位置高于第一容器与防混合装置相通接口的水平位置；制氢发电模块中：第二电极装置在第二容器的容腔内，第二电极的最下端的水平位置高于第二容器与防混合装置相通接口的水平位置；当第一容器、第二容器电解时气压差太大时会由于液体脱离电极而终止电解反应；制氢发电模块中：第一容器的顶部通过第一管道经由第一气泵、第一单向阀与第一气罐相通，第一气泵将第一容器内的气体驱动到第一气罐内，第一单向阀允许第一容器内的气体流动到第一气罐，第一单向阀不允许第一气罐流动到第一容器内；制氢发电模块中：第二容器的顶部通过第二管道经由第二气泵、第二单向阀与第二气罐相通，第二气泵将第二容器内的气体驱动到第二气罐内，第二单向阀允许第二容器内的气体流动到第二气罐，第二单向阀不允许第二气罐流动到第二容器内；制氢发电模块中：第一气罐与氢燃料电池的一个进气通道相连,第一气罐与氢燃料电池的联通路径上具有第一稳压阀，第一稳压阀允许流体从第一气罐流向氢燃料电池，第一稳压阀不允许流体从氢燃料电池流向第一气罐，第一稳压阀能够控制第一气罐所连接的氢燃料电池的一个进气通道的气压；制氢发电模块中：第二气罐与氢燃料电池的一个进气通道相连,第二气罐与氢燃料电池的联通路径上具有第二稳压阀，第二稳压阀允许流体从第二气罐流向氢燃料电池，第二稳压阀不允许流体从氢燃料电池流向第二气罐，第二稳压阀能够控制第二气罐所连接的氢燃料电池的一个进气通道的气压；制氢发电模块中：第三管道的上端与氢燃料电池的排水口相通，第三管道的下端与除气容器的容腔相通；第四管道的上端与除气容器的容腔相通，第四管道的下端经由循环阀与第一容器相通，使得氢燃料电池的产物水可以重新流入第一容器、第二容器构成的电解容腔中，循环使用；第三管道的下端开口的水平位置低于第四管道的上端开口的水平位置，可以防止气体进入第一容器、第二容器构成的电解容腔中；制氢发电模块中：还具有超声波发生器，超声波发生器位于除气容器内部；还具有排气口，除气容器通过第五管道与排气孔相通，第五管道的流体路径中还具有第五泵、排气阀；通过控制除气容器除气操作时在超声波发生器的同时开放排气阀并打开第五泵降低除气容器的气压，使得氢燃料电池的产物水中溶解的气体脱出，超声波发生器脱气的同时降低除气容器的气压的设计使得脱气硬件成本很低且效果很好;制氢发电模块中：氢燃料电池具有电源输出点、电源地点；制氢发电模块与控制系统的控制模块相连作为电能存储装置，制氢发电模块与程控电源相连装置，可以对付突然断电的情况；平衡容器使用玻璃制成；电解装置的第一容器使用玻璃制成。