專利名稱：農(nóng)用大棚內(nèi)氣體傳感器自動(dòng)基點(diǎn)校準(zhǔn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及氣體自動(dòng)測量范疇，更確切地說是一種農(nóng)用大棚內(nèi)氣體傳感器自動(dòng)基點(diǎn)校準(zhǔn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
中國農(nóng)業(yè)的發(fā)展必須走現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)這條路，隨著中國國力的不斷增強(qiáng)，設(shè)施農(nóng)業(yè)在現(xiàn)代化中的作用越來越重要，特別是溫室大棚已經(jīng)成為現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要組成部分，由于它的迅速推廣應(yīng)用，使我們不受季節(jié)、地域、氣象等因素的影響，使作物達(dá)到優(yōu)質(zhì)、 高產(chǎn)、高效的結(jié)果，對我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了不可估量的作用。在農(nóng)用大棚中，我們不僅要測控溫度、濕度、光照、土壤水分、土壤溫度、土壤肥力、 空氣流速等環(huán)境因子，還要測控二氧化碳、氧氣含量、氨氣、硫化氫等氣體的含量，使在大棚內(nèi)生長的動(dòng)、植物有一個(gè)適宜的生長環(huán)境，例如二氧化碳是光合作用的原料，植物進(jìn)行光合作用需要一定濃度的二氧化碳，在光線充足的條件下往溫室大棚中充入適量的二氧化碳可增加蔬菜的產(chǎn)量。研究表明，蔬菜的不同生長時(shí)期對二氧化碳的需求量是不同的，苗期是二氧化碳影響較大的時(shí)期之一。苗期若二氧化碳不足，則苗細(xì)弱，葉片變黃，根系生長不良。苗期施二氧化碳肥，可以促進(jìn)秧苗健壯，苗齡縮短。對于茄果類、瓜類等果菜類蔬菜，則從雌花著生、開花結(jié)果初期對二氧化碳需求量增大，如能適時(shí)適量施用二氧化碳，能有效地促進(jìn)果實(shí)肥大，效果較好。再例如，在一定范圍內(nèi)，果樹的光合產(chǎn)物隨二氧化碳濃度的增加而提高，但由于大棚較密閉，常造成二氧化碳不足。試驗(yàn)證明，大棚果樹增施二氧化碳后，光合速率增強(qiáng)，產(chǎn)量提高30% 40%，并能改善果實(shí)品質(zhì)和增強(qiáng)植株的抗性。因此，增施二氧化碳是一項(xiàng)投資少，效益高的措施。 當(dāng)人們走進(jìn)畜舍養(yǎng)殖的大棚，會(huì)聞到一種刺鼻的味道，這就是氨氣及硫化氫等有害氣體，氨是一種堿性物質(zhì)，通常以氣體形式被動(dòng)物體吸進(jìn)肺泡內(nèi)，氨被吸入肺后容易通過肺泡進(jìn)入血液，與血紅蛋白結(jié)合，破壞運(yùn)氧功能。氨的溶解度極高，所以主要對動(dòng)物或人體的上呼吸道有刺激和腐蝕作用，減弱動(dòng)物及人體對疾病的抵抗力。它還對動(dòng)物及養(yǎng)殖人員的皮膚組織有腐蝕和刺激作用，可以與皮膚組織中的水分結(jié)合，使組織蛋白變性，并使組織脂肪皂化，破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)。濃度過高時(shí)除腐蝕作用外，還可通過三叉神經(jīng)末梢的反向作用而引起心臟停搏和呼吸停止。氨氣能引起黏膜細(xì)胞快速生長和代謝，這就會(huì)造成氧和能量的需要增高，同時(shí)氨氣的解毒過程是一個(gè)高度耗能的過程，因此動(dòng)物用于生長和生產(chǎn)的能量就相應(yīng)減少，從而影響動(dòng)物的生長性能。據(jù)報(bào)道氨氣對畜禽產(chǎn)生影響的起始濃度是25 yL/L，而100 μ L/L的氨氣濃度對生長性能的影響非常明顯。 研究人員對一棟密閉式種豬舍部分有害氣體對豬生長性能實(shí)驗(yàn)研究表明，50 μ L/L氨氣水平，小豬的生長效率減少12% ； 100和150 μ L/L水平，生長效率減少30%。日增重隨著豬舍內(nèi)的氨氣濃度的升高而下降，料重比則隨著豬舍內(nèi)的氨氣濃度的升高而升高，同時(shí)還可誘發(fā)其它的疾病。養(yǎng)殖人員由于長期暴露于有氨氣的環(huán)境里，健康會(huì)受到不良影響。25 yL/L通常是每天8 h工作在氨氣環(huán)境中的養(yǎng)殖工人的職業(yè)極限濃度，而短期暴露15 min的極限濃度是35 yL/L，人處于300 μ L/L氨氣濃度下就會(huì)有生命危險(xiǎn)，超過2500 μ L/L則可能致死。工作在空氣質(zhì)量差的畜舍的養(yǎng)殖工人，會(huì)出現(xiàn)咳嗽、痰多、哮喘、鼻炎、胸悶、眼睛發(fā)癢、 疲勞、頭疼和發(fā)熱等癥狀。除了二氧化碳、氨氣這些對和農(nóng)作物及畜禽關(guān)系密切的氣
體外，農(nóng)用大棚中還有硫化氫、氧氣等對動(dòng)、植物生長有影響的多種氣體存在，為了測控這些環(huán)境氣體因子，我們使用了各種氣體傳感器以測量這些氣體的含量，并通過通風(fēng)和補(bǔ)充某種氣體的方法調(diào)控這些參數(shù)使之達(dá)到適合的狀態(tài)，但目前使用的一些傳感器卻因測量方法及工藝存在的各種不足，存在著漂移現(xiàn)象，這些不穩(wěn)定性導(dǎo)致了測量的不準(zhǔn)確，造成的系統(tǒng)誤差難以通過數(shù)學(xué)的方法及電路補(bǔ)償?shù)姆椒▉硐?，目前可行的方法之一就是用?biāo)準(zhǔn)氣體定期進(jìn)行標(biāo)定，確定測量的零點(diǎn)及誤差函數(shù)的變化量，以減小系統(tǒng)誤差，提高測量的準(zhǔn)確性。例如二氧化碳傳感器，在不同濃度的條件下使用一段時(shí)間后，傳感器的零點(diǎn)就會(huì)有一定的偏移，這個(gè)偏移值會(huì)由于使用環(huán)境濃度不同而有所不同，因此用數(shù)學(xué)的方法是很難進(jìn)行修正的。在實(shí)際操作中，每次配制標(biāo)準(zhǔn)氣體是件很麻煩的事，但好在一個(gè)地區(qū)的某一時(shí)段空氣中的各種氣體含量相對是個(gè)較穩(wěn)定的值，例如通常我們是以一個(gè)地區(qū)的大氣中晚上0點(diǎn)的二氧化碳濃度為一個(gè)基準(zhǔn)值，一般為400—500PRI1，當(dāng)二氧化碳傳感器在高濃度的環(huán)境中使用了一段時(shí)間后，我們這時(shí)將二氧化碳傳感器放回到潔凈的大氣中，靜置一段時(shí)間后， 按下傳感器電路模塊上的校正按紐，傳感器會(huì)以當(dāng)時(shí)空氣中的二氧化碳濃度為基準(zhǔn)恢復(fù)基準(zhǔn)參數(shù)。其它氣體傳感器也可作類似的校準(zhǔn)操作。但在實(shí)際應(yīng)用中，過幾天就要將傳感器標(biāo)定一次，是件很麻煩很費(fèi)事的事，因此我們設(shè)計(jì)了這個(gè)農(nóng)用大棚氣體傳感器專用的自動(dòng)基點(diǎn)校準(zhǔn)系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種農(nóng)用大棚內(nèi)氣體傳感器自動(dòng)基點(diǎn)校準(zhǔn)系統(tǒng)，使測量的系統(tǒng)誤差降低到最小，無須工作人員進(jìn)行較長時(shí)間的校準(zhǔn)工作，避免了人為遺忘或有事無法進(jìn)行校準(zhǔn)工作，從而提高了整個(gè)測量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案一種農(nóng)用大棚內(nèi)氣體傳感器自動(dòng)基點(diǎn)校準(zhǔn)系統(tǒng)，它包括固定在測量盒內(nèi)部下方的電路板，電路板上分別裝有校準(zhǔn)繼電器和氣體傳感器， 測量盒上方設(shè)有氣窗，氣窗與滑動(dòng)螺栓通過柱桿固定連接，螺桿穿過滑動(dòng)螺栓與減速電機(jī)相連，測量盒的一端與塑料軟管緊密連接，風(fēng)扇位于測量盒與塑料軟管連接端的內(nèi)部，測量盒的另一端裝有單向膜閥，其中風(fēng)扇、減速電機(jī)和校準(zhǔn)繼電器的運(yùn)行由計(jì)算機(jī)控制。本實(shí)用新型與現(xiàn)有的人工校準(zhǔn)方法相比，完全不需要工作人員參與費(fèi)時(shí)費(fèi)事的校正操作，整個(gè)校正過程由單片計(jì)算機(jī)按程序進(jìn)行，自動(dòng)完成抽氣、關(guān)窗等一系例動(dòng)作，使校正達(dá)到定時(shí)、規(guī)范、節(jié)省人力的目的。讓測量結(jié)果的系統(tǒng)誤差減小到最小，可信度大大提高。 使農(nóng)用大棚內(nèi)的多種相關(guān)氣體監(jiān)測的準(zhǔn)確性有了較大的提升。

附圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1單向膜閥，2校準(zhǔn)繼電器，3氣體傳感器，4螺桿，5滑動(dòng)螺栓，6氣窗，7減速電機(jī)，8電路板，9風(fēng)扇，10測量盒，11塑料軟管。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。如圖1所示，本實(shí)用新型為一種農(nóng)用大棚內(nèi)氣體傳感器自動(dòng)基點(diǎn)校準(zhǔn)系統(tǒng)，它包括固定在測量盒10內(nèi)部下方的電路板，電路板8上分別裝有校準(zhǔn)繼電器2和氣體傳感器3， 測量盒10上方設(shè)有氣窗6，氣窗6與滑動(dòng)螺栓5通過螺桿固定連接，螺桿4穿過滑動(dòng)螺栓5 與減速電機(jī)7相連，測量盒10的一端與塑料軟管11緊密連接，風(fēng)扇9位于測量盒10與塑料軟管11連接端的內(nèi)部，測量盒10的另一端裝有單向膜閥1。本測量系統(tǒng)的測量盒10的外殼采用ABS塑料制成，外噴涂銀色漆以減小光照引起的溫度升高。螺桿4及滑動(dòng)螺栓5均用銅制成，減速電機(jī)7使用小型直流減速電機(jī)，由電路控制進(jìn)行正反轉(zhuǎn)換，滑動(dòng)螺栓5由兩個(gè)限位開關(guān)限位防止超過行程，氣窗6由較厚的ABS塑料制成，底面經(jīng)研磨吻合良好，靠它的自身重量和配重塊密封氣窗6，磨擦面涂覆硅脂，可增加潤滑和密氣性。單向膜閥1用0. 5毫米的硅橡膠皮制成，其柔性好，不老化，粘面氣密性好。繼電器2采用小型5伏直流式，它開啟后的接觸電阻小于0. 5歐，滿足校正的電氣要求。 風(fēng)扇9使用滾珠軸承的排風(fēng)扇，5V直流供電，所用的電壓與其它電子器件匹配，不需另安變壓器。塑料軟管11使用市場上常用的洗衣機(jī)進(jìn)水管，價(jià)格低，使用壽命長，它的一頭要接出農(nóng)用大棚外，所以它的最外端應(yīng)向下垂，防止雨水進(jìn)入。此校準(zhǔn)系統(tǒng)全部工作依賴于單片計(jì)算機(jī)的程序設(shè)定，如根據(jù)傳感器的工作情況及經(jīng)驗(yàn)，可設(shè)定幾天就要作一次校準(zhǔn)工作，一般設(shè)定為午夜0點(diǎn)為校準(zhǔn)時(shí)間，當(dāng)時(shí)間一到，在單片計(jì)算機(jī)的控制之下，風(fēng)扇9就開始工作，通過塑料軟管11從農(nóng)用大棚外抽取新鮮空氣進(jìn)入測量盒10中，由于管中會(huì)有一定量的陳舊空氣，一般設(shè)定抽氣時(shí)間為6分鐘以上，以確保最后抽入測量盒10中的全是新鮮空氣，然后減速電機(jī)7推動(dòng)氣窗6關(guān)閉，而風(fēng)扇9繼續(xù)工作，由于風(fēng)扇9造成的氣壓差的原因，這時(shí)測量盒10內(nèi)的氣壓大于盒外的氣壓，單向膜閥 1開啟，只有氣體的單向排出，才能防止農(nóng)用大棚中的陳舊氣體擴(kuò)散進(jìn)入測量盒10與新鮮空氣混淆，確保測量準(zhǔn)確性。以上過程經(jīng)過3-5分鐘后，風(fēng)扇9停止工作，單向膜閥1由于重力的作用自動(dòng)關(guān)閉，單片計(jì)算機(jī)啟動(dòng)繼電器2工作，使氣體傳感器3電路的校準(zhǔn)端短路， 經(jīng)10秒鐘左右，校準(zhǔn)完成，傳感器3電路恢復(fù)到所設(shè)定的基準(zhǔn)值，校準(zhǔn)完成。然后減速電機(jī) 7打開氣窗6，經(jīng)10分鐘以后，大棚內(nèi)所要測量的氣體充分?jǐn)U散到測量盒10中，這時(shí)就可以進(jìn)行新的測量了。
權(quán)利要求1. 一種農(nóng)用大棚內(nèi)氣體傳感器自動(dòng)基點(diǎn)校準(zhǔn)系統(tǒng)，它包括固定在測量盒(10)內(nèi)的電路板(8)，電路板(8)上分別裝有校準(zhǔn)繼電器(2)和氣體傳感器(3)，測量盒(10)上方設(shè)有氣窗(6 )，氣窗(6 )與滑動(dòng)螺栓(5 )通過螺桿固定連接，螺桿(4 )穿過滑動(dòng)螺栓(5 )與減速電機(jī)(7)相連，其特征在于，測量盒(10)的一端與塑料軟管(11)緊密連接，風(fēng)扇(9)位于測量盒(10)與塑料軟管(11)連接端的內(nèi)部，測量盒(10)的另一端裝有單向膜閥(1);其中風(fēng)扇、 減速電機(jī)和校準(zhǔn)繼電器的運(yùn)行由單片計(jì)算機(jī)控制。
專利摘要本實(shí)用新型涉及氣體自動(dòng)測量范疇，更確切地說是一種農(nóng)用大棚內(nèi)氣體傳感器自動(dòng)基點(diǎn)校準(zhǔn)系統(tǒng)。它包括固定在測量盒內(nèi)部下方的電路板，電路板上分別裝有校準(zhǔn)繼電器和氣體傳感器，測量盒上方設(shè)有氣窗，氣窗與滑動(dòng)螺栓通過柱桿固定連接，螺桿穿過滑動(dòng)螺栓與減速電機(jī)相連，測量盒的一端與塑料軟管緊密連接，風(fēng)扇位于測量盒與塑料軟管連接端的內(nèi)部，測量盒的另一端裝有單向膜閥，所述校準(zhǔn)系統(tǒng)的全部工作依賴于單片計(jì)算機(jī)的程序設(shè)定。
文檔編號(hào)G01N33/00GK202018453SQ20112011969
公開日2011年10月26日 申請日期2011年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月21日
發(fā)明者唐玉邦, 林家彬, 王恒義, 虞利俊, 裴勤, 韓建明 申請人:江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院