本發(fā)明屬于空氣水能利用領(lǐng)域，具體涉及一種高原空氣取水制氧一體裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)今世界，淡水資源短缺問題日益嚴(yán)峻,高原地區(qū)也面臨著嚴(yán)重的淡水資源短缺的問題。現(xiàn)有淡水資源利用方法都有一定的局限性：1）制冷結(jié)露法：能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)較多而損失大，能源利用效率較低；2）吸附法：干燥劑對水質(zhì)具有一定的影響，從而易導(dǎo)致水安全問題；3）聚霧取水法：只適合在多霧且缺水的地方推廣，受環(huán)境限制很大。為了能更好地緩解淡水缺乏問題，人們提出了從空氣中取水的新途徑。大氣中富含淡水，并且不受地域限制，據(jù)估算，大氣中含有大約14000km³的水蒸氣，而地表的淡水總量只有1200km³，所以，地球大氣層可以說是一個巨大的水庫。因此，如何有效地從空氣中獲取淡水，是一個大家共同關(guān)心的課題?？諝馊∷夹g(shù)蘊(yùn)含著解決淡水稀缺問題的巨大潛力。

高原有著特殊的自然環(huán)境，其特點(diǎn)是低壓、低氧、氣候干燥寒冷、風(fēng)速大、太陽輻射和紫外線輻射強(qiáng)。研究表明，在高原環(huán)境下，隨著海拔的升高，空氣中的氧分壓不斷降低，人如果長期處在這種缺氧環(huán)境中，嚴(yán)重者可出現(xiàn)低氧血癥。由于人的神經(jīng)組織對內(nèi)外環(huán)境變化最為敏感，因此在缺氧條件下，腦功能損害最易發(fā)生，損害程度也比較嚴(yán)重，且暴露時間越長，損害越嚴(yán)重，特別是對感覺、記憶、思維和注意力等認(rèn)知功能的影響顯著而持久，這是高原缺氧條件下容易發(fā)生事故的重要原因。故一種高效可靠、就地制氧的裝置在高原地區(qū)有廣闊的應(yīng)用前途。

目前，市場常見的各類變壓吸附式制氧機(jī)僅適用于低海拔地區(qū)，到了青藏高原等高原地區(qū)不但生產(chǎn)能力嚴(yán)重下降，而且由于高原有氣壓低等環(huán)境因素，閥門動力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)不起來，制氧生產(chǎn)無法正常進(jìn)行；現(xiàn)有高原制氧機(jī)也存在占地規(guī)模大、能耗大、效率低下的問題，且裝置運(yùn)行管理復(fù)雜，對人員操作和監(jiān)管依賴性強(qiáng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種高原空氣取水制氧一體裝置及其控制方法，通過該裝置可以利用空氣制取淡水，并通過電解水提供穩(wěn)定純凈的氧氣，使其具備經(jīng)濟(jì)環(huán)保、高效安全、可靠性高等特點(diǎn)，保證在高原意外情況下的淡水供應(yīng)、氧氣供給和醫(yī)療保障。

為實現(xiàn)本發(fā)明之目的，采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種高原空氣取水制氧一體裝置， 包括中央控制系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、以及依次連通的制水系統(tǒng)、制氧系統(tǒng)、自動灌氧系統(tǒng)；所述中央控制系統(tǒng)分別與制水系統(tǒng)、制氧系統(tǒng)、自動灌氧系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)電氣連接；所述發(fā)電系統(tǒng)分別給中央控制系統(tǒng)、制水系統(tǒng)、制氧系統(tǒng)、自動灌氧系統(tǒng)供電。

進(jìn)一步，所述制氧系統(tǒng)包括電解室、氧氣儲存室、氫氣儲存室、電解液補(bǔ)充室、水位感應(yīng)器；所述電解室包括陽極棒、陰極棒、氣壓感應(yīng)閥門、進(jìn)水控制閥門，電解室與電解液補(bǔ)充室連通，電解室通過進(jìn)水控制閥門與制水系統(tǒng)連通，水位感應(yīng)器設(shè)置在電解室內(nèi)；所述氧氣儲存室設(shè)置在陽極棒上部，所述氫氣儲存室設(shè)置在陰極棒上部，氧氣儲存室、氫氣儲存室分別通過氣壓感應(yīng)閥門與電解室連通；所述氫氣儲存室通過出氣雙向閥門與氫氧燃料電池的氫氣輸入口和空氣相連通；所述氧氣儲存室與自動灌氧系統(tǒng)相連通。

進(jìn)一步，所述自動灌氧系統(tǒng)包括抽氣壓縮機(jī)、氣壓指示控制閥門、灌氧管、自動灌氧轉(zhuǎn)盤、容量指示器、計數(shù)器；所述抽氣壓縮機(jī)通過氣壓指示控制閥門與氧氣儲存室連通；所述灌氧管內(nèi)設(shè)有閥門，所述自動灌氧轉(zhuǎn)盤上設(shè)有若干氧氣瓶，所述容量指示器設(shè)置在抽氣壓縮機(jī)內(nèi)。

進(jìn)一步，制水系統(tǒng)通過出水雙向閥門分別與余水儲存室的余水輸入閥門和電解室的進(jìn)水控制閥門連通，所述余水儲存室底部設(shè)置有水壓感應(yīng)器和放水閥門。

進(jìn)一步， 所述發(fā)電系統(tǒng)包括蓄電池組和通過充電保護(hù)電路、交直流電源轉(zhuǎn)換器與蓄電池組連接的風(fēng)能發(fā)電裝置、太陽能發(fā)電裝置、氫氧燃料電池，蓄電池組給制水系統(tǒng)、制氧系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)供電。

進(jìn)一步，所述中央控制系統(tǒng)包括單片機(jī)A、單片機(jī)B；所述單片機(jī)A與發(fā)電系統(tǒng)電氣連接；所述單片機(jī)B分別與制水系統(tǒng)、陽極棒、陰極棒、氣壓感應(yīng)閥門、進(jìn)水控制閥門、水位感應(yīng)器、抽氣壓縮機(jī)、灌氧管、氣壓指示控制閥門、容量指示器、計數(shù)器、自動灌氧轉(zhuǎn)盤、余水輸入閥門、放水閥門、出氣雙向閥門、水壓感應(yīng)器電氣連接。

進(jìn)一步，所述氫氣儲存室和氧氣儲存室的室壁安裝有氣壓感應(yīng)器，所述氧氣儲存室設(shè)置有與大氣相通的降壓應(yīng)急閥門。

進(jìn)一步，所述中央控制系統(tǒng)還包括單片機(jī)C，所述蓄電池組、氣壓感應(yīng)器、水壓感應(yīng)器、降壓應(yīng)急閥門、出氣雙向閥門、放水閥門分別與單片機(jī)C電氣連接。

一種高原空氣取水制氧一體裝置的控制方法，包括如下步驟：

步驟1：啟動制水系統(tǒng)，將空氣進(jìn)行冷凝取水；

步驟2：啟動制氧系統(tǒng)，用步驟1冷凝的水進(jìn)行制氧；

所述步驟2的具體過程包括：

步驟2-1：電解液補(bǔ)充室向電解室注入電解液；

步驟2-2：水位感應(yīng)器將電解室水位信號傳輸給中央控制系統(tǒng)的單片機(jī)B，當(dāng)電解室內(nèi)的水位低于預(yù)設(shè)最低值a時，單片機(jī)B控制制水系統(tǒng)的出水雙向閥門轉(zhuǎn)向電解室的進(jìn)水管道，電解室的進(jìn)水控制閥門打開及時向電解室補(bǔ)充淡水，當(dāng)電解室內(nèi)的水位達(dá)到預(yù)設(shè)最高值b時，出水雙向閥門轉(zhuǎn)向余水儲存室的進(jìn)水管道，電解室的進(jìn)水控制閥門關(guān)閉，余水儲存室的余水輸入閥門打開，淡水進(jìn)入余水儲存室；

步驟2-3：電解產(chǎn)生的氣體積累至一定量后向上運(yùn)輸，并通過氣壓感應(yīng)閥門進(jìn)入氣體儲存室，所述氣壓感應(yīng)閥門可以感應(yīng)上部積累氣體（氫氣/氧氣）的分壓，當(dāng)達(dá)到足夠的壓強(qiáng)時閥門自動開啟，氫氣進(jìn)入至氫氣儲存室，氧氣進(jìn)入至氧氣儲存室，同時氣壓感應(yīng)閥門自動感應(yīng)氣體（氫氣/氧氣）運(yùn)動的速率，并將信號反饋至單片機(jī)B，從而判斷電解反應(yīng)的快慢，當(dāng)緊急情況發(fā)生時可以通過增大供電電流或者減少供電電流調(diào)節(jié)電解速率；當(dāng)氫氣儲存室的出氣雙向閥門感應(yīng)氫氣儲存室內(nèi)的氣壓達(dá)到預(yù)設(shè)值c時，單片機(jī)B將氫氣儲存室的出氣雙向閥門轉(zhuǎn)向氫氧燃料電池的氫氣輸入口，氫氧燃料電池利用氫氣產(chǎn)生電能；

步驟3：啟動自動灌氧系統(tǒng)，將步驟2制得的氧氣進(jìn)行灌裝；

所述步驟3的具體過程包括：

步驟3-1：當(dāng)氧氣儲存室內(nèi)氧氣氣壓達(dá)到預(yù)設(shè)值d時，氣壓指示控制閥門打開，抽氣壓縮機(jī)將氧氣吸入，對氧氣進(jìn)行加壓處理，抽氣壓縮機(jī)內(nèi)部設(shè)置容量指示器監(jiān)測抽氣壓縮機(jī)內(nèi)部氣體容量，當(dāng)抽氣壓縮機(jī)內(nèi)的氣壓達(dá)到預(yù)設(shè)值e時，單片機(jī)B控制抽氣壓縮機(jī)停止抽氣開始壓縮，當(dāng)抽氣壓縮機(jī)內(nèi)的氣壓達(dá)到預(yù)設(shè)值f時，單片機(jī)B控制抽氣壓縮機(jī)停止壓縮，并打開灌氧管內(nèi)的小型閥門，開始灌氧；

步驟3-2：通過灌氧管將氧氣注入置于自動灌氧轉(zhuǎn)盤中的小型氧氣瓶中；

步驟3-3：自動灌氧轉(zhuǎn)盤每個灌裝口內(nèi)放有一個小型氧氣瓶，每灌裝完成一個氧氣瓶，計數(shù)器數(shù)值自動加一，自動灌氧轉(zhuǎn)盤便會自動旋轉(zhuǎn)至下個灌裝口位置進(jìn)行下一個氧氣瓶的灌裝。

進(jìn)一步，所述步驟1-步驟3中，單片機(jī)A監(jiān)測蓄電池組的電量，當(dāng)蓄電池組電量已滿時，單片機(jī)A控制切斷發(fā)電系統(tǒng)中的風(fēng)能發(fā)電裝置、太陽能發(fā)電裝置和氫氧燃料電池的運(yùn)行；

所述步驟1-步驟3中，單片機(jī)C接收來自氫氣儲存室、氧氣儲存室之間的氣壓感應(yīng)器和余水儲存室內(nèi)的水壓感應(yīng)器的信號，并記錄發(fā)電系統(tǒng)的蓄電池組的電量信息，當(dāng)氣壓感應(yīng)器或水壓感應(yīng)器所測值達(dá)到預(yù)設(shè)的危險值g時，單片機(jī)系統(tǒng)C開始運(yùn)行，并取得最高控制權(quán)限，立即切斷制水系統(tǒng)和制氧系統(tǒng)的供電電路，使制水系統(tǒng)和制氧系統(tǒng)立即停止工作，同時打開氧氣儲存室的降壓應(yīng)急閥門和余水儲存室的放水閥門，并將氫氣儲存室的出氣雙向閥門轉(zhuǎn)向大氣，從而將超量的氣體和淡水排出；當(dāng)發(fā)電系統(tǒng)的蓄電池組的電量處于滿電量狀態(tài)超過預(yù)設(shè)時長，單片機(jī)系統(tǒng)C開始運(yùn)行，并取得最高控制權(quán)限，強(qiáng)行停止發(fā)電系統(tǒng)的工作。

本發(fā)明其優(yōu)點(diǎn)是：1)高效制氧，安全可靠。本裝置將空氣取水和電解水制氧的技術(shù)相結(jié)合，在高效制水技術(shù)的支撐下充分利用所制取的淡水電解制氧，能量利用率高。2)能源清潔，充分利用自然能。本裝置充分利用風(fēng)能和太陽能等可再生能源發(fā)電制水，不需消耗傳統(tǒng)化石能源，清潔環(huán)保，節(jié)能減排。3)經(jīng)濟(jì)可靠，使用成本低。本裝置一經(jīng)制成使用即可長期運(yùn)行，不需要后續(xù)人力資源等的額外輸入，運(yùn)行簡單方便，經(jīng)濟(jì)可靠，能量轉(zhuǎn)化性價比高，管理難度低，使用成本低。4）應(yīng)用前景廣闊。本裝置充分利用高原的日照風(fēng)能等資源，環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)，可以為高原緊急情況下提供備用氧氣，市場應(yīng)用廣闊。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置的整體示意圖。

圖2為本發(fā)明裝置的制氧系統(tǒng)和自動灌氧系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明的氫氧燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明的制水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明的單片機(jī)控制系統(tǒng)的控制示意圖。

圖中：1陰極棒、2陽極棒、3水位感應(yīng)器、4電解液、5氣壓感應(yīng)閥門、6電解液補(bǔ)充室、7出氣雙向閥門、8氫氧燃料電池、9氣壓感應(yīng)器、10氫氣儲存室、11氧氣儲存室、12抽氣壓縮機(jī)、13自動灌氧轉(zhuǎn)盤、14、降壓應(yīng)急閥門、15氣壓指示控制閥門、16容量指示器、17照明燈、18灌氧間、19螺旋管A、20漏斗式進(jìn)氣管、21抽風(fēng)機(jī)、22隔熱外殼、23制冷半導(dǎo)體、24螺旋管B、25鐵柱內(nèi)芯、26散熱扇、27出水雙向閥門、28凝水板、29進(jìn)水控制閥門、30凝水收集罐、31低溫作用罐、32預(yù)冷處理罐、33太陽能發(fā)電裝置、34風(fēng)能發(fā)電裝置、35充電保護(hù)電路、36交直流電源轉(zhuǎn)換器、37蓄電池組、38余水輸入閥門、39余水儲存室、40水壓感應(yīng)器、41灌氧管、42計數(shù)器、43放水閥門、44回路通道、45電解室、81進(jìn)氣控制閥門、82氫氣輸入口、83電池負(fù)極、84大氣外接口、85電池正極、86電解質(zhì)溶液。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

本發(fā)明提供一種高原空氣取水制氧一體裝置，如圖1所示，包括中央控制系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、以及依次連通的制水系統(tǒng)、制氧系統(tǒng)、自動灌氧系統(tǒng)；所述中央控制系統(tǒng)分別與制水系統(tǒng)、制氧系統(tǒng)、自動灌氧系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)電氣連接；所述發(fā)電系統(tǒng)分別給中央控制系統(tǒng)、制水系統(tǒng)、制氧系統(tǒng)、自動灌氧系統(tǒng)供電。制氧系統(tǒng)所需水由制水系統(tǒng)通過冷凝空氣得到，制氧過程中得到的氫氣可通入氫氧燃料電池內(nèi)進(jìn)行發(fā)電，所產(chǎn)生的電能供給本發(fā)明一種高原空氣取水制氧一體裝置的運(yùn)行，實現(xiàn)能源的循環(huán)利用。

如圖3所示，發(fā)電系統(tǒng)包括蓄電池組37和通過充電保護(hù)電路35、交直流電源轉(zhuǎn)換器36與蓄電池組37連接的風(fēng)能發(fā)電裝置34、太陽能發(fā)電裝置33、氫氧燃料電池8。蓄電池組37用于提供制水系統(tǒng)、制氧系統(tǒng)、自動灌氧系統(tǒng)和中央控制系統(tǒng)運(yùn)行時所需電量，蓄電池組37與中央控制系統(tǒng)中的單片機(jī)相連用于控制整個制水系統(tǒng)。

其中，風(fēng)能發(fā)電裝置34利用現(xiàn)有技術(shù)，主要包括風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)、尾翼和支座等部分，由單片機(jī)進(jìn)行控制。

太陽能發(fā)電裝置33利用現(xiàn)有技術(shù)，主要包括太陽能電池板、二維自動旋轉(zhuǎn)臺和支座等部分，由單片機(jī)進(jìn)行控制。

如圖4所示，氫氧燃料電池8利用現(xiàn)有技術(shù)，包括電池負(fù)極83、電池正極85、氫氣輸入口82、大氣外接口84、電解質(zhì)溶液86、進(jìn)氣控制閥門81。電池負(fù)極83和電池正極85均采用惰性材料碳棒；氫氣輸入口82設(shè)置于氫氧燃料電池8的負(fù)極區(qū)域，為負(fù)極區(qū)供應(yīng)氫氣；大氣外接口84設(shè)置于氫氧燃料電池8的正極區(qū)域，為正極區(qū)供應(yīng)氧氣；氫氣輸入口82和大氣外接口84均設(shè)置有進(jìn)氣控制閥門81，用以控制氣體輸入速率；電解質(zhì)溶液86采用氫氧化鉀溶液。

如圖6所示，中央控制系統(tǒng)包括單片機(jī)A、單片機(jī)B，單片機(jī)C。單片機(jī)A控制發(fā)電系統(tǒng)。單片機(jī)B對各傳感器所測信號進(jìn)行處理并發(fā)出相應(yīng)的操作指令，從而系統(tǒng)控制制水系統(tǒng)和制氧系統(tǒng)。所述單片機(jī)C為備用應(yīng)急控制系統(tǒng)，用于處理單片機(jī)A和單片機(jī)B出現(xiàn)故障的情況。

如圖1、圖5所示，制水系統(tǒng)包括預(yù)冷處理罐32、低溫作用罐31和凝水收集罐30。預(yù)冷處理罐32用于引進(jìn)外界空氣并進(jìn)行預(yù)冷；低溫作用罐31利用制冷半導(dǎo)體23對空氣進(jìn)行進(jìn)一步的降溫，以使空氣達(dá)到露點(diǎn)；凝水收集罐30利用凝水板28對低溫空氣中的小水珠進(jìn)行吸附與收集，并最終儲存在凝水收集罐30底部。

其中，預(yù)冷處理罐32包括漏斗式進(jìn)氣管20、螺旋管A19和抽風(fēng)機(jī)21，為了防止砂礫等固體顆粒進(jìn)入裝置所述漏斗式進(jìn)氣管20的漏斗的頸部為圓球狀，螺旋管A19呈螺旋狀延伸可增大新鮮空氣與處理完畢的低溫干燥的空氣的接觸面積，漏斗式進(jìn)氣管20與螺旋管A19連通，抽風(fēng)機(jī)21安裝在預(yù)冷處理罐32底部以將冷凝后的空氣排出。

其中，低溫作用罐31包括螺旋管B24、鐵柱內(nèi)芯25、制冷半導(dǎo)體23和散熱扇26。螺旋管B24一端與螺旋管A19連通、另一端與凝水收集罐30連通，螺旋管B24纏繞在鐵柱內(nèi)芯25上、且與制冷半導(dǎo)體23的冷端接觸，經(jīng)過預(yù)冷處理罐32預(yù)冷后的空氣在經(jīng)過由制冷半導(dǎo)體23冷端營造的低溫作用罐時，溫度將不斷降低直至露點(diǎn)。螺旋管B24可以增大經(jīng)過預(yù)冷處理的空氣與制冷半導(dǎo)體23冷端的接觸面積并延長制冷時間，鐵柱內(nèi)芯25可提高導(dǎo)熱率，從而共同提高制冷效率，在如此的雙重保障之下，可以確保預(yù)冷空氣完成更高效率的熱量交換從而成功降至露點(diǎn)。制冷半導(dǎo)體23在通電狀況下會出現(xiàn)一端制冷而另一端發(fā)熱的現(xiàn)象，散熱扇26安裝在制冷半導(dǎo)體23熱端，用于加速散熱。

其中，凝水收集罐30包括若干凝水板28、出水雙向閥門27，凝水板28用以匯集微小水滴、并以對稱方式安裝在罐內(nèi)壁以形成漏斗結(jié)構(gòu)，頂部通過回路通道44與預(yù)冷處理罐32頂部連通，回路通道44的外壁均由隔熱外殼22制成。安裝在下端的出水雙向閥門27用于放水將收集的淡水輸送至制氧系統(tǒng)和余水儲存室39，所述余水儲存室39底部設(shè)置有水壓感應(yīng)器40和放水閥門43。當(dāng)余水儲存室39的水壓感應(yīng)器40所測當(dāng)水壓達(dá)到額定水壓時，表明室內(nèi)水量已滿，單片機(jī)B控制制水系統(tǒng)停止制取淡水。

其中，凝水板28利用沙漠甲蟲背部集水原理，仿照納米比亞沙漠的Stenocara甲蟲背部制成，最大限度地吸附冷凝空氣中的水分，從而提高匯水率。

如圖1、圖2所示，制氧系統(tǒng)包括電解室45、氧氣儲存室11、氫氣儲存室10、電解液補(bǔ)充室6、水位感應(yīng)器3；為保證制水系統(tǒng)制得的冷凝水可以順暢流入電解室45，將制氧系統(tǒng)設(shè)置于稍低位置使制水系統(tǒng)的出水雙向閥門27對應(yīng)于電解室45的上部進(jìn)水口，保證淡水自然流入。

其中，電解室45包括陽極棒2、陰極棒1、氣壓感應(yīng)閥門5、進(jìn)水控制閥門29，電解室45與電解液補(bǔ)充室6連通，電解室45通過進(jìn)水控制閥門29與制水系統(tǒng)連接，水位感應(yīng)器3設(shè)置在電解室45內(nèi)。具體地，水位感應(yīng)器設(shè)置在電解室下部，用于監(jiān)測電解室內(nèi)的水位；進(jìn)水控制閥門29設(shè)置在中上部，用于控制進(jìn)水過程；氣壓感應(yīng)閥門5安裝在頂部。陰極棒1為耐腐蝕鐵質(zhì)材料，陽極棒2為碳棒，電解液4采用稀氫氧化鉀溶液。裝置開始運(yùn)行前，電解液補(bǔ)充室6向電解池注入適量氫氧化鉀溶液。電解產(chǎn)生的氣體積累至一定量后向上運(yùn)輸，并通過氣壓感應(yīng)閥門5進(jìn)入氣體儲存室。

其中，氣體儲存室包括氧氣儲存室11和氫氣儲存室10。所述氧氣儲存室11設(shè)置在陽極棒2上部，所述氫氣儲存室10設(shè)置在陰極棒1上部，氧氣儲存室11、氫氣儲存室10分別通過氣壓感應(yīng)閥門5與電解室45連通；氣壓感應(yīng)閥門5可以感應(yīng)上部積累氣體（氫氣/氧氣）的分壓，當(dāng)達(dá)到足夠的壓強(qiáng)時閥門自動開啟，氣體（氫氣/氧氣）運(yùn)動至氣體（氫氣/氧氣）儲存室內(nèi)，同時氣壓感應(yīng)閥門自動感應(yīng)氣體（氫氣/氧氣）運(yùn)動的速率，并將信號反饋至單片機(jī)B，從而判斷電解反應(yīng)的快慢，當(dāng)緊急情況發(fā)生時可以通過增大供電電流或者減少供電電流調(diào)節(jié)電解速率。

所述氫氣儲存室10通過出氣雙向閥門7與氫氧燃料電池8的氫氣輸入口82和空氣相連通，氫氧燃料電池利用氫氣產(chǎn)生電能，實現(xiàn)能量的循環(huán)利用；所述氧氣儲存室11與自動灌氧系統(tǒng)相連通。

如圖1、圖2所示，自動灌氧系統(tǒng)包括抽氣壓縮機(jī)12、氣壓指示控制閥門15、灌氧管41、自動灌氧轉(zhuǎn)盤13、容量指示器16、計數(shù)器42；

其中，抽氣壓縮機(jī)12通過氣壓指示控制閥門15與氧氣儲存室11連通，當(dāng)氧氣儲存室內(nèi)氧氣充滿即氣壓達(dá)到預(yù)設(shè)值d時，氣壓指示控制閥門15打開，抽氣壓縮機(jī)12將氧氣吸入，然后對氧氣進(jìn)行加壓處理，通過灌氧管41將氧氣注入置于自動灌氧轉(zhuǎn)盤13中的小型氧氣瓶中。

其中，容量指示器16設(shè)置在抽氣壓縮機(jī)12內(nèi)，用于監(jiān)測抽氣壓縮機(jī)12內(nèi)部氣體容量，當(dāng)抽氣壓縮機(jī)12內(nèi)的氣壓達(dá)到預(yù)設(shè)值e時，單片機(jī)B控制抽氣壓縮機(jī)停止抽氣開始壓縮，當(dāng)抽氣壓縮機(jī)12內(nèi)的氣壓達(dá)到預(yù)設(shè)值f時，單片機(jī)B控制抽氣壓縮機(jī)停止壓縮，并打開灌氧管41內(nèi)的小型閥門，開始灌氧。

其中，氧氣瓶設(shè)置在轉(zhuǎn)輪式自動灌氧轉(zhuǎn)盤13上，每灌裝完一個氧氣瓶自動灌氧轉(zhuǎn)盤13便會自動旋轉(zhuǎn)至下個灌裝口位置進(jìn)行下一個氧氣瓶的灌裝。計數(shù)器42對灌裝的氧氣瓶數(shù)量進(jìn)行計數(shù)。例如自動灌氧轉(zhuǎn)盤13上設(shè)置8個灌裝口時，每給氧氣瓶充氣一次，計數(shù)器42數(shù)值自動加1，最大數(shù)值為8，每個氧氣瓶取下供人們使用時，計數(shù)器數(shù)值自動減1，最小數(shù)值為0，計數(shù)器所記錄的數(shù)值信號實時發(fā)送給單片機(jī)B。當(dāng)自動灌氧系統(tǒng)的計數(shù)器42數(shù)值為8時，表明所有氧氣瓶均已灌滿，單片機(jī)B切斷電解室45供電電流，從而使電解室45停止電解水。

自動灌氧轉(zhuǎn)盤13放置在灌氧間18內(nèi)，防止高原惡劣環(huán)境對裝置的不利影響，并為使用者提供休息場所；灌氧間18內(nèi)安裝有照明燈17，由蓄電池組37提供電能，為獨(dú)立電路，保持常亮。

如圖1、圖2所示，本發(fā)明為了防止意外情況的發(fā)生，氫氣儲存室10和氧氣儲存室11的室壁安裝有氣壓感應(yīng)器9，所述氧氣儲存室11設(shè)置有與大氣相通的降壓應(yīng)急閥門14。

如圖6所示，本發(fā)明各個電器元件與單片機(jī)的連接方式如下：

單片機(jī)A與發(fā)電系統(tǒng)電氣連接。

單片機(jī)B分別與抽風(fēng)機(jī)21、制冷半導(dǎo)體23、陽極棒2、出水雙向閥門27、陰極棒1、氣壓感應(yīng)閥門5、進(jìn)水控制閥門29、水位感應(yīng)器3、抽氣壓縮機(jī)12、灌氧管41、氣壓指示控制閥門15、容量指示器16、計數(shù)器42、自動灌氧轉(zhuǎn)盤13、余水輸入閥門38、放水閥門43、出氣雙向閥門7、水壓感應(yīng)器40電氣連接。

單片機(jī)C分別與蓄電池組37、氣壓感應(yīng)器9、水壓感應(yīng)器40、降壓應(yīng)急閥門14、出氣雙向閥門7、放水閥門43電氣連接。

上述實施例中的一種高原空氣取水制氧一體裝置的控制方法，包括如下步驟：

步驟1：啟動制水系統(tǒng)，將空氣進(jìn)行冷凝取水；

步驟2：啟動制氧系統(tǒng)，用步驟1冷凝的水進(jìn)行制氧；

所述步驟2的具體過程包括：

步驟2-1：電解液補(bǔ)充室6向電解室45注入電解液；

步驟2-2：水位感應(yīng)器3將電解室45水位信號傳輸給中央控制系統(tǒng)的單片機(jī)B，當(dāng)電解室45內(nèi)的水位低于預(yù)設(shè)最低值a時，單片機(jī)B控制凝水收集罐30的出水雙向閥門27轉(zhuǎn)向電解室45的進(jìn)水管道，電解室45的進(jìn)水控制閥門29打開及時向電解室45補(bǔ)充淡水，當(dāng)電解室45內(nèi)的水位達(dá)到預(yù)設(shè)最高值b時，出水雙向閥門27轉(zhuǎn)向余水儲存室39的進(jìn)水管道，電解室45的進(jìn)水控制閥門29關(guān)閉，余水儲存室39的余水輸入閥門38打開，淡水進(jìn)入余水儲存室39；

步驟2-3：電解產(chǎn)生的氣體積累至一定量后向上運(yùn)輸，并通過氣壓感應(yīng)閥門5進(jìn)入氣體儲存室，所述氣壓感應(yīng)閥門5可以感應(yīng)上部積累氣體（氫氣/氧氣）的分壓，當(dāng)達(dá)到足夠的壓強(qiáng)時閥門自動開啟，氫氣進(jìn)入至氫氣儲存室10，氧氣進(jìn)入至氧氣儲存室11，同時氣壓感應(yīng)閥門5自動感應(yīng)氣體（氫氣/氧氣）運(yùn)動的速率，并將信號反饋至單片機(jī)B，從而判斷電解反應(yīng)的快慢，當(dāng)緊急情況發(fā)生時可以通過增大供電電流或者減少供電電流調(diào)節(jié)電解速率；當(dāng)氫氣儲存室10的出氣雙向閥門7感應(yīng)氫氣儲存室10內(nèi)的氣壓達(dá)到預(yù)設(shè)值c時，單片機(jī)B將氫氣儲存室10的出氣雙向閥門7轉(zhuǎn)向氫氧燃料電池8的氫氣輸入口82，氫氧燃料電池8利用氫氣產(chǎn)生電能；

步驟3：啟動自動灌氧系統(tǒng)，將步驟2制得的氧氣進(jìn)行灌裝；

所述步驟3的具體過程包括：

步驟3-1：當(dāng)氧氣儲存室11內(nèi)氧氣氣壓達(dá)到預(yù)設(shè)值d時，氣壓指示控制閥門15打開，抽氣壓縮機(jī)12將氧氣吸入，對氧氣進(jìn)行加壓處理，抽氣壓縮機(jī)12內(nèi)部設(shè)置容量指示器16監(jiān)測抽氣壓縮機(jī)12內(nèi)部氣體容量，當(dāng)抽氣壓縮機(jī)12內(nèi)的氣壓達(dá)到預(yù)設(shè)值e時，單片機(jī)B控制抽氣壓縮機(jī)12停止抽氣開始壓縮，當(dāng)抽氣壓縮機(jī)12內(nèi)的氣壓達(dá)到預(yù)設(shè)值f時，單片機(jī)B控制抽氣壓縮機(jī)12停止壓縮，并打開灌氧管41內(nèi)的小型閥門，開始灌氧；

步驟3-2：通過灌氧管41將氧氣注入置于自動灌氧轉(zhuǎn)盤13中的小型氧氣瓶中；

步驟3-3：自動灌氧轉(zhuǎn)盤13每個灌裝口內(nèi)放有一個小型氧氣瓶，每灌裝完成一個氧氣瓶，計數(shù)器42數(shù)值自動加一，自動灌氧轉(zhuǎn)盤13便會自動旋轉(zhuǎn)至下個灌裝口位置進(jìn)行下一個氧氣瓶的灌裝。

上述控制方法的步驟1-步驟3中，單片機(jī)A監(jiān)測蓄電池組37的電量，當(dāng)蓄電池組37電量已滿時，單片機(jī)A控制切斷發(fā)電系統(tǒng)中的風(fēng)能發(fā)電裝置34、太陽能發(fā)電裝置33和氫氧燃料電池8的運(yùn)行；

所述步驟1-步驟3中，單片機(jī)C接收來自氫氣儲存室10、氧氣儲存室11之間的氣壓感應(yīng)器9和余水儲存室39內(nèi)的水壓感應(yīng)器40的信號，并記錄發(fā)電系統(tǒng)的蓄電池組37的電量信息，當(dāng)氣壓感應(yīng)器9或水壓感應(yīng)器40所測值達(dá)到預(yù)設(shè)的危險值g時，表明單片機(jī)B可能出現(xiàn)故障，單片機(jī)系統(tǒng)C開始運(yùn)行，并取得最高控制權(quán)限，立即切斷制水系統(tǒng)和制氧系統(tǒng)的供電電路，使制水系統(tǒng)和制氧系統(tǒng)立即停止工作，同時打開氧氣儲存室11的降壓應(yīng)急閥門14和余水儲存室39的放水閥門43，并將氫氣儲存室10的出氣雙向閥門7轉(zhuǎn)向大氣，從而將超量的氣體和淡水排出；當(dāng)發(fā)電系統(tǒng)的蓄電池組37的電量處于滿電量狀態(tài)超過預(yù)設(shè)時長，單片機(jī)系統(tǒng)C開始運(yùn)行，表明單片機(jī)A可能出現(xiàn)故障，并取得最高控制權(quán)限，強(qiáng)行停止發(fā)電系統(tǒng)的工作。