CN111876792A - 一种生成次氯酸水的自动化控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生成次氯酸水的自动化控制方法，包括：设置次氯酸水浓度范围，设置第一单次最长生成时间和第二单次最长生成时间，激活生成所述次氯酸水；获取所述次氯酸水的次氯酸浓度值，具体包括，并基于所述实时温度值和所述实时流量值获取所述次氯酸水的次氯酸浓度值；基于所述次氯酸浓度值计时单次生成时间控制次氯酸水的生成。本发明基于对实时温度值和实时流量值的采集、分类和计算，设置区别化的电解电流和电解时间，以针对性地获取和控制次氯酸浓度，提升了浓度数据采集的精确性，避免氯气生成过多，提升了用户使用时的安全性。
Description
技术领域
本说明书涉及控制领域，特别是一种生成次氯酸水的自动化控制方法。
背景技术
随着人类健康卫生和防疫能力得到越来越多的关注和聚焦，消毒剂已成为人们必不可少的居家用品。
次氯酸水(hypochlorousacid water)，即指原液含有稳定次氯酸分子的水溶液。它是一种新型的高效消毒剂。其特点是杀菌谱广、杀灭力强、安全性高、环保性好。
目前较多以电解水的方式生成次氯酸水，具体而言，以电解氯化钠溶液的方式，在阳极反应为；Cl离子失电子生成氯气，阴极为氢离子得电子生成氢气，氯气与水结合，就发生如下反应；H2O+Cl2＝HClO+HCl，得到次氯酸水。得到的次氯酸水可以直接用于人或者居家环境的消毒。
但是，由上可见，在电解过程中会必不可少地生成氯气，而且部分氯气将不会与水结合产生次氯酸，未结合的氯气如果浓度过高，会随着次氯酸水一起被存储于容器中或者随水流直接输送给使用者，当用户使用次氯酸水时，将会不可避免地接触过量氯气，则会对使用者的身体健康造成一定危害，诸如对眼睛或呼吸道的粘膜造成损伤。因此，如何在生成次氯酸水的过程中，自动化控制未与水结合的氯气的生成量，保证用户使用工况下的安全，是一个待研究的重要课题。
发明内容
本说明书实施例的目的在于，提供了一种生成次氯酸水的自动化控制方法，基于对实时温度值和实时流量值的采集、分类和计算，设置区别化的电解电流和电解时间，以针对性的获取和控制特定的次氯酸浓度值，同时避免氯气生成过多，提升了生成过程的安全性，而且无需浓度传感器，提升了浓度数据采集的精确性，节省了成本。
为达到上述目的，一方面，本说明书实施例提供了一种生成次氯酸水的自动化控制方法，包括：
设置次氯酸水浓度范围，具体包括，设置所述次氯酸水的第一次氯酸浓度范围和第二次氯酸浓度范围，所述第一次氯酸浓度范围的最小值高于所述第二次氯酸浓度范围的最大值；
设置第一单次最长生成时间和第二单次最长生成时间，所述第二单次最长生成时间大于所述第一单次最长生成时间；
激活生成所述次氯酸水；
获取所述次氯酸水的次氯酸浓度值，具体包括，获取所述次氯酸水的实时流量值，并获取所述次氯酸水的实时温度值，并基于所述实时温度值和所述实时流量值获取所述次氯酸水的次氯酸浓度值；
基于所述次氯酸浓度值计时单次生成时间，具体包括，
当所述实时次氯酸浓度值处于所述第一次氯酸浓度范围，所述单次生成时间等于第一单次最长生成时间时，停止生成次氯酸水；
当所述实时次氯酸浓度值处于所述第二次氯酸浓度范围，所述单次生成时间等于第二单次最长生成时间时，停止生成次氯酸水，并在预设时间内保持所述停止生成所述次氯酸水的状态，所述预设时间至少为所述第二单次最长生成时间。
由以上本说明书实施例提供的技术方案可见，本说明书实施例可以通过实时采集次氯酸水的流量值和次氯酸水的温度值，精确地拟合电解电流，进而精确控制次氯酸浓度值，避免了采用浓度传感器带来的因传感器老化或因诸如温度、流量变化引起的浓度测量偏差，更为重要的是，本说明书实施例可以通过对电解电流和次氯酸浓度值进行精确控制，结合对次氯酸浓度的区分，适应性地调整了次氯酸水的生成时间，从而避免了生成过多的氯气，从而减少了用户与过量氯气接触的风险，提升了用户的使用安全性。
附图说明
图1为本说明书一些实施例的生成次氯酸水的自动化控制方法的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书保护的范围。
如图1所示，本说明书一些实施例中提供了一种生成次氯酸水的自动化控制方法，包括设置次氯酸水浓度范围，具体包括，设置所述次氯酸水的第一次氯酸浓度范围和第二次氯酸浓度范围，所述第一次氯酸浓度范围的最小值高于所述第二次氯酸浓度范围的最大值，优选地，所述第一次氯酸浓度范围为120ppm-180ppm,所述第二次氯酸浓度范围为50ppm-119ppm，设置的第一次氯酸浓度范围和第二次氯酸浓度范围均能在保证消毒效果的同时，不会生成过量的氯气。设置第一单次最长生成时间和第二单次最长生成时间，所述第二单次最长生成时间大于所述第一单次最长生成时间；所述第一单次最长生成时间为15min，所述第二单次最长生成时间为30min。激活生成所述次氯酸水；获取所述次氯酸水的次氯酸浓度值，具体包括，获取所述次氯酸水的实时流量值，并获取所述次氯酸水的实时温度值，并基于所述实时温度值和所述实时流量值获取所述次氯酸水的次氯酸浓度值；基于所述次氯酸浓度值计时单次生成时间，具体包括，当所述实时次氯酸浓度值处于所述第一次氯酸浓度范围，所述单次生成时间等于第一单次最长生成时间时，停止生成次氯酸水；当所述实时次氯酸浓度值处于所述第二次氯酸浓度范围，所述单次生成时间等于第二单次最长生成时间时，停止生成次氯酸水，并在预设时间内保持所述停止生成所述次氯酸水的状态，所述预设时间至少为所述第二单次最长生成时间。
相关技术中，在次氯酸水的生成过程中，往往采用浓度传感器对生成的次氯酸浓度进行检测，但是环境因素对浓度传感器的影响颇为巨大，因为电解过程中，伴随着热量的生成以及电解液流量的变化，所以即使同一传感器在同一电解过程中，也会因热量引起的温度波动或者压力引起的流量波动而产生浓度测量偏差，这样便无法精确得到精准浓度的次氯酸水，此外，若出现传感器器件老化或者失效的情形，所得到的次氯酸水的浓度偏差将会更大，由此，单次生成的氯气的量便更难以把控，此外，在次氯酸水生成过程中，无论生成的次氯酸浓度如何，在生成时间上往往是一个恒定的值，这就造成了以下问题，在次氯酸浓度较高，时间恒定时，氯气的生成总量也就越多，因此，极易带来未与水结合的氯气过量的风险，即便现在部分浓度传感器设置了温度修正功能，但修正效果并不明显。
相较而言，温度传感器和流量传感器就更为成熟，也更适合电解水的工况。本发明的一些实施例中，基于对实时温度和实时流量的检测，可精确的拟合出电解电流，基于精确拟合的电解电流，可以将次氯酸浓度范围控制到第一次氯酸浓度范围120ppm-180ppm和所述第二次氯酸浓度范围为50ppm-119ppm，由此，也保证了单次生成次氯酸水过程中的氯气的生成量；进一步地，本发明针对第一次氯酸浓度范围120ppm-180ppm和所述第二次氯酸浓度范围为50ppm-119ppm，区别性地设置了第一单次最长生成时间15min和所述第二单次最长生成时间30min，由此无论生成次氯酸水的浓度如何，均可以进一步保证氯气的生成总量在一个相对稳定可控的范围内。
在本说明书一些实施例中，设置流量阈值，所述流量阈值优选为10L/min；设置温度阈值,所述温度阈值优选为50摄氏度；在电解过程中，基于流量和温度的变化，主要存在以下三种工况：
第一工况：所述基于所述实时温度值和所述实时流量值设置实时电解电流值，基于所述实时电解电流值获取所述次氯酸浓度值，具体包括：当所述实时流量值低于所述流量阈值且所述实时温度值低于所述温度阈值时，基于所述实时流量值和所述实时温度值计算第一电解电流值，并基于所述第一电解电流值计算第一次氯酸浓度值；
第二工况：当所述实时流量值不低于所述流量阈值且所述实时温度值低于所述温度阈值时，或者当所述实时流量值低于所述流量阈值且所述实时温度值不低于所述温度阈值时，基于所述流量阈值和所述实时温度值计算第二电解电流值，或者基于所述实时流量值和所述温度阈值计算第二电解电流值，并基于所述第二电解电流值计算第二次氯酸浓度值；
第三工况：当所述实时流量值不低于所述流量阈值且所述实时温度值不低于所述温度阈值时，基于所述流量阈值和所述温度阈值计算第三电解电流值，并基于所述第三电解电流值计算第三次氯酸浓度值；
所述第一电解电流值大于所述第二电解电流值，所述第二电解电流值大于所述第三电解电流值；所述第一次氯酸浓度值大于所述第二次氯酸浓度值，所述第二次氯酸浓度值大于所述第三次氯酸浓度值。
相关技术中，电解电流往往随着流量和温度增加而增加，安全性难以得到保证，而本方案基于安全性和电解浓度的双方面考虑，区别性地对电解电流进行设置，具体可参见下文的具体解释。
具体解释上述第一种工况如下，流量越大，温度越高时，未与水结合的氯气的量也就越多，因此设置了相应的流量阈值10L/min和温度阈值50摄氏度，当实时流量和实时温度都未超过对应阈值时，氯气有充分的时间和足够的溶解度溶于水中，经多次实验验证，此时氯气生成过多的风险极低，为兼顾安全性和次氯酸水的浓度，需结合实时温度和实时流量值来计算电解电流值，具体来说，电解电流值与实时温度和实时流量成负相关关系，在这种工况下，流量偏小，温度偏低时，电解电流则会相应偏大，以此保证安全性的同时，更进一步兼顾次氯酸浓度恒定。
具体解释上述第二种工况如下，当实时流量或实时温度其中之一超出设定的对应阈值的时候，氯气过量的几率会陡然增大，由此需针对此种工况进行特殊处理。因此，本发明会在当实时温度值不低于所述温度阈值时，基于所述温度阈值计算第二电解电流值，也就是说，在温度较高的情况下，基于温度和电解电流的负相关关系，将第二工况下的电解电流相较于第一工况下的电解电流进行了降低，由此，降低了对应氯气的生成量；此外，本发明还会在当实时流量值不低于所述流量阈值时，基于所述流量阈值计算第二电解电流值，也就是说，在流量较高的情况下，基于流量和电解电流的负相关关系，将第二工况下的电解电流相较于第一工况下的电解电流也进行了降低，由此，同样降低了对应氯气的生成量；
同样，第三种工况下的电解电流时最低的，由此，更进一步降低了对应的氯气的生成量，降低了氯气过量的风险。
在本说明书一些实施例中，设置钳位电流值；当所述第一电解电流值、第二电解电流值、第三电解电流值均小于钳位电流值时，基于所述第一电解电流值、第二电解电流值、第三电解电流值分别计算所述第一次氯酸浓度值、所述第二次氯酸浓度值和所述第三次氯酸浓度值；当所述电解电流值不小于所述钳位电流值时，基于所述钳位电流值计算所述次氯酸浓度值。此方案防止电解电流因硬件故障出现突然增大的情形，由此引发氯气生成量激增。设置钳位电流之后便可消除此风险。
在本说明书一些实施例中，所述电解电流施加在第一电极和第二电极之间的电解液中，所述第一电极和所述第二电极包括二氧化铅电极或BDD电极，或者所述第一电极为二氧化锡电极，所述第二电极为不锈钢电极。所述电解液包括氯化钠溶液，所述氯化钠溶液的浓度在10％至15％。经多次实验验证，该氯化钠溶液浓度在10％至15％之间时，电解效率更高。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法实施例而言，由于其基本相似于装置实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见装置实施例的部分说明即可。以上仅为本说明书的实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书可以有各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。
Claims (7)
1.一种生成次氯酸水的自动化控制方法，其特征在于，
设置次氯酸水浓度范围，具体包括，设置所述次氯酸水的第一次氯酸浓度范围和第二次氯酸浓度范围，所述第一次氯酸浓度范围的最小值高于所述第二次氯酸浓度范围的最大值；
设置第一单次最长生成时间和第二单次最长生成时间，所述第二单次最长生成时间大于所述第一单次最长生成时间；
激活生成所述次氯酸水；
获取所述次氯酸水的次氯酸浓度值，具体包括，获取所述次氯酸水的实时流量值，并获取所述次氯酸水的实时温度值，并基于所述实时温度值和所述实时流量值获取所述次氯酸水的次氯酸浓度值；
基于所述次氯酸浓度值计时单次生成时间，具体包括，
当所述实时次氯酸浓度值处于所述第一次氯酸浓度范围，所述单次生成时间等于第一单次最长生成时间时，停止生成次氯酸水；
当所述实时次氯酸浓度值处于所述第二次氯酸浓度范围，所述单次生成时间等于第二单次最长生成时间时，停止生成次氯酸水，并在预设时间内保持所述停止生成所述次氯酸水的状态，所述预设时间至少为所述第二单次最长生成时间。
2.根据权利要求1所述的生成次氯酸水的自动化控制方法，其特征在于，
设置流量阈值；
设置温度阈值；
所述基于所述实时温度值和所述实时流量值设置实时电解电流值，基于所述实时电解电流值获取所述次氯酸浓度值，具体包括：
当所述实时流量值低于所述流量阈值且所述实时温度值低于所述温度阈值时，基于所述实时流量值和所述实时温度值计算第一电解电流值，并基于所述第一电解电流值计算第一次氯酸浓度值；
当所述实时流量值不低于所述流量阈值且所述实时温度值低于所述温度阈值时，或者当所述实时流量值低于所述流量阈值且所述实时温度值不低于所述温度阈值时，基于所述流量阈值和所述实时温度值计算第二电解电流值，或者基于所述实时流量值和所述温度阈值计算第二电解电流值，并基于所述第二电解电流值计算第二次氯酸浓度值；
当所述实时流量值不低于所述流量阈值且所述实时温度值不低于所述温度阈值时，基于所述流量阈值和所述温度阈值计算第三电解电流值，并基于所述第三电解电流值计算第三次氯酸浓度值；
所述第一电解电流值大于所述第二电解电流值，所述第二电解电流值大于所述第三电解电流值；
所述第一次氯酸浓度值大于所述第二次氯酸浓度值，所述第二次氯酸浓度值大于所述第三次氯酸浓度值。
3.根据权利要求2所述的生成次氯酸水的自动化控制方法，其特征在于，
设置钳位电流值；
当所述第一电解电流值、第二电解电流值、第三电解电流值均小于钳位电流值时，基于所述第一电解电流值、第二电解电流值、第三电解电流值分别计算所述第一次氯酸浓度值、所述第二次氯酸浓度值和所述第三次氯酸浓度值；
当所述电解电流值不小于所述钳位电流值时，基于所述钳位电流值计算所述次氯酸浓度值。
4.根据权利要求3所述的生成次氯酸水的自动化控制方法，其特征在于，
所述第一次氯酸浓度范围为120ppm-180ppm,
所述第二次氯酸浓度范围为50ppm-119ppm。
5.根据权利要求4所述的生成次氯酸水的自动化控制方法，其特征在于，
所述第一单次最长生成时间为15min，
所述第二单次最长生成时间为30min。
6.根据权利要求5所述的生成次氯酸水的自动化控制方法，其特征在于，
所述电解电流施加在第一电极和第二电极之间的电解液中，所述第一电极和所述第二电极包括二氧化铅电极或BDD电极，或者所述第一电极为二氧化锡电极，所述第二电极为不锈钢电极。
7.根据权利要求6所述的生成次氯酸水的自动化控制方法，其特征在于，
所述电解液包括氯化钠溶液，所述氯化钠溶液的浓度在10％至15％。
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