专利名称：农用大棚内气体传感器自动基点校准系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及气体自动测量范畴，更确切地说是一种农用大棚内气体传感器自动基点校准系统。
背景技术：
中国农业的发展必须走现代化农业这条路，随着中国国力的不断增强，设施农业在现代化中的作用越来越重要，特别是温室大棚已经成为现代高效农业的一个重要组成部分，由于它的迅速推广应用，使我们不受季节、地域、气象等因素的影响，使作物达到优质、 高产、高效的结果，对我国经济的发展起到了不可估量的作用。在农用大棚中，我们不仅要测控温度、湿度、光照、土壤水分、土壤温度、土壤肥力、 空气流速等环境因子，还要测控二氧化碳、氧气含量、氨气、硫化氢等气体的含量，使在大棚内生长的动、植物有一个适宜的生长环境，例如二氧化碳是光合作用的原料，植物进行光合作用需要一定浓度的二氧化碳，在光线充足的条件下往温室大棚中充入适量的二氧化碳可增加蔬菜的产量。研究表明，蔬菜的不同生长时期对二氧化碳的需求量是不同的，苗期是二氧化碳影响较大的时期之一。苗期若二氧化碳不足，则苗细弱，叶片变黄，根系生长不良。苗期施二氧化碳肥，可以促进秧苗健壮，苗龄缩短。对于茄果类、瓜类等果菜类蔬菜，则从雌花着生、开花结果初期对二氧化碳需求量增大，如能适时适量施用二氧化碳，能有效地促进果实肥大，效果较好。再例如，在一定范围内，果树的光合产物随二氧化碳浓度的增加而提高，但由于大棚较密闭，常造成二氧化碳不足。试验证明，大棚果树增施二氧化碳后，光合速率增强，产量提高30% 40%，并能改善果实品质和增强植株的抗性。因此，增施二氧化碳是一项投资少，效益高的措施。 当人们走进畜舍养殖的大棚，会闻到一种刺鼻的味道，这就是氨气及硫化氢等有害气体，氨是一种碱性物质，通常以气体形式被动物体吸进肺泡内，氨被吸入肺后容易通过肺泡进入血液，与血红蛋白结合，破坏运氧功能。氨的溶解度极高，所以主要对动物或人体的上呼吸道有刺激和腐蚀作用，减弱动物及人体对疾病的抵抗力。它还对动物及养殖人员的皮肤组织有腐蚀和刺激作用，可以与皮肤组织中的水分结合，使组织蛋白变性，并使组织脂肪皂化，破坏细胞膜结构。浓度过高时除腐蚀作用外，还可通过三叉神经末梢的反向作用而引起心脏停搏和呼吸停止。氨气能引起黏膜细胞快速生长和代谢，这就会造成氧和能量的需要增高，同时氨气的解毒过程是一个高度耗能的过程，因此动物用于生长和生产的能量就相应减少，从而影响动物的生长性能。据报道氨气对畜禽产生影响的起始浓度是25 yL/L，而100 μ L/L的氨气浓度对生长性能的影响非常明显。 研究人员对一栋密闭式种猪舍部分有害气体对猪生长性能实验研究表明，50 μ L/L氨气水平，小猪的生长效率减少12% ； 100和150 μ L/L水平，生长效率减少30%。日增重随着猪舍内的氨气浓度的升高而下降，料重比则随着猪舍内的氨气浓度的升高而升高，同时还可诱发其它的疾病。养殖人员由于长期暴露于有氨气的环境里，健康会受到不良影响。25 yL/L通常是每天8 h工作在氨气环境中的养殖工人的职业极限浓度，而短期暴露15 min的极限浓度是35 yL/L，人处于300 μ L/L氨气浓度下就会有生命危险，超过2500 μ L/L则可能致死。工作在空气质量差的畜舍的养殖工人，会出现咳嗽、痰多、哮喘、鼻炎、胸闷、眼睛发痒、 疲劳、头疼和发热等症状。除了二氧化碳、氨气这些对和农作物及畜禽关系密切的气
体外，农用大棚中还有硫化氢、氧气等对动、植物生长有影响的多种气体存在，为了测控这些环境气体因子，我们使用了各种气体传感器以测量这些气体的含量，并通过通风和补充某种气体的方法调控这些参数使之达到适合的状态，但目前使用的一些传感器却因测量方法及工艺存在的各种不足，存在着漂移现象，这些不稳定性导致了测量的不准确，造成的系统误差难以通过数学的方法及电路补偿的方法来消除，目前可行的方法之一就是用标准气体定期进行标定，确定测量的零点及误差函数的变化量，以减小系统误差，提高测量的准确性。例如二氧化碳传感器，在不同浓度的条件下使用一段时间后，传感器的零点就会有一定的偏移，这个偏移值会由于使用环境浓度不同而有所不同，因此用数学的方法是很难进行修正的。在实际操作中，每次配制标准气体是件很麻烦的事，但好在一个地区的某一时段空气中的各种气体含量相对是个较稳定的值，例如通常我们是以一个地区的大气中晚上0点的二氧化碳浓度为一个基准值，一般为400—500PRI1，当二氧化碳传感器在高浓度的环境中使用了一段时间后，我们这时将二氧化碳传感器放回到洁净的大气中，静置一段时间后， 按下传感器电路模块上的校正按纽，传感器会以当时空气中的二氧化碳浓度为基准恢复基准参数。其它气体传感器也可作类似的校准操作。但在实际应用中，过几天就要将传感器标定一次，是件很麻烦很费事的事，因此我们设计了这个农用大棚气体传感器专用的自动基点校准系统。
发明内容本实用新型的目的是提供一种农用大棚内气体传感器自动基点校准系统，使测量的系统误差降低到最小，无须工作人员进行较长时间的校准工作，避免了人为遗忘或有事无法进行校准工作，从而提高了整个测量系统的准确性。本实用新型采用了以下技术方案一种农用大棚内气体传感器自动基点校准系统，它包括固定在测量盒内部下方的电路板，电路板上分别装有校准继电器和气体传感器， 测量盒上方设有气窗，气窗与滑动螺栓通过柱杆固定连接，螺杆穿过滑动螺栓与减速电机相连，测量盒的一端与塑料软管紧密连接，风扇位于测量盒与塑料软管连接端的内部，测量盒的另一端装有单向膜阀，其中风扇、减速电机和校准继电器的运行由计算机控制。本实用新型与现有的人工校准方法相比，完全不需要工作人员参与费时费事的校正操作，整个校正过程由单片计算机按程序进行，自动完成抽气、关窗等一系例动作，使校正达到定时、规范、节省人力的目的。让测量结果的系统误差减小到最小，可信度大大提高。 使农用大棚内的多种相关气体监测的准确性有了较大的提升。

附图1为本实用新型的结构示意图；图中1单向膜阀，2校准继电器，3气体传感器，4螺杆，5滑动螺栓，6气窗，7减速电机，8电路板，9风扇，10测量盒，11塑料软管。
具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步阐述。如图1所示，本实用新型为一种农用大棚内气体传感器自动基点校准系统，它包括固定在测量盒10内部下方的电路板，电路板8上分别装有校准继电器2和气体传感器3， 测量盒10上方设有气窗6，气窗6与滑动螺栓5通过螺杆固定连接，螺杆4穿过滑动螺栓5 与减速电机7相连，测量盒10的一端与塑料软管11紧密连接，风扇9位于测量盒10与塑料软管11连接端的内部，测量盒10的另一端装有单向膜阀1。本测量系统的测量盒10的外壳采用ABS塑料制成，外喷涂银色漆以减小光照引起的温度升高。螺杆4及滑动螺栓5均用铜制成，减速电机7使用小型直流减速电机，由电路控制进行正反转换，滑动螺栓5由两个限位开关限位防止超过行程，气窗6由较厚的ABS塑料制成，底面经研磨吻合良好，靠它的自身重量和配重块密封气窗6，磨擦面涂覆硅脂，可增加润滑和密气性。单向膜阀1用0. 5毫米的硅橡胶皮制成，其柔性好，不老化，粘面气密性好。继电器2采用小型5伏直流式，它开启后的接触电阻小于0. 5欧，满足校正的电气要求。 风扇9使用滚珠轴承的排风扇，5V直流供电，所用的电压与其它电子器件匹配，不需另安变压器。塑料软管11使用市场上常用的洗衣机进水管，价格低，使用寿命长，它的一头要接出农用大棚外，所以它的最外端应向下垂，防止雨水进入。此校准系统全部工作依赖于单片计算机的程序设定，如根据传感器的工作情况及经验，可设定几天就要作一次校准工作，一般设定为午夜0点为校准时间，当时间一到，在单片计算机的控制之下，风扇9就开始工作，通过塑料软管11从农用大棚外抽取新鲜空气进入测量盒10中，由于管中会有一定量的陈旧空气，一般设定抽气时间为6分钟以上，以确保最后抽入测量盒10中的全是新鲜空气，然后减速电机7推动气窗6关闭，而风扇9继续工作，由于风扇9造成的气压差的原因，这时测量盒10内的气压大于盒外的气压，单向膜阀 1开启，只有气体的单向排出，才能防止农用大棚中的陈旧气体扩散进入测量盒10与新鲜空气混淆，确保测量准确性。以上过程经过3-5分钟后，风扇9停止工作，单向膜阀1由于重力的作用自动关闭，单片计算机启动继电器2工作，使气体传感器3电路的校准端短路， 经10秒钟左右，校准完成，传感器3电路恢复到所设定的基准值，校准完成。然后减速电机 7打开气窗6，经10分钟以后，大棚内所要测量的气体充分扩散到测量盒10中，这时就可以进行新的测量了。
权利要求1. 一种农用大棚内气体传感器自动基点校准系统，它包括固定在测量盒(10)内的电路板(8)，电路板(8)上分别装有校准继电器(2)和气体传感器(3)，测量盒(10)上方设有气窗(6 )，气窗(6 )与滑动螺栓(5 )通过螺杆固定连接，螺杆(4 )穿过滑动螺栓(5 )与减速电机(7)相连，其特征在于，测量盒(10)的一端与塑料软管(11)紧密连接，风扇(9)位于测量盒(10)与塑料软管(11)连接端的内部，测量盒(10)的另一端装有单向膜阀(1);其中风扇、 减速电机和校准继电器的运行由单片计算机控制。
专利摘要本实用新型涉及气体自动测量范畴，更确切地说是一种农用大棚内气体传感器自动基点校准系统。它包括固定在测量盒内部下方的电路板，电路板上分别装有校准继电器和气体传感器，测量盒上方设有气窗，气窗与滑动螺栓通过柱杆固定连接，螺杆穿过滑动螺栓与减速电机相连，测量盒的一端与塑料软管紧密连接，风扇位于测量盒与塑料软管连接端的内部，测量盒的另一端装有单向膜阀，所述校准系统的全部工作依赖于单片计算机的程序设定。
文档编号G01N33/00GK202018453SQ20112011969
公开日2011年10月26日 申请日期2011年4月21日 优先权日2011年4月21日
发明者唐玉邦, 林家彬, 王恒义, 虞利俊, 裴勤, 韩建明 申请人:江苏省农业科学院