专利名称：一种饲养场舍有害气体监测系统与方法
技术领域：
本发明涉及一种饲养场舍有害气体监测系统与方法。
背景技术：
饲养场舍内对饲养对象的健康和生产或对人的健康和工作效率有不良影响的气体统称为不良气体或有害气体。饲养场舍有害气体通常包括NH3、H2S, CO2, CO、CH4、粪臭素等,主要由饲养对象呼吸、粪尿、饲料腐败分解而产生。饲养场舍中有害气体含量增高,对饲养对象的健康和生产力都有不良的影响，有害气体很高时可引起饲养对象中毒，甚至死亡。文献“核电子学与探测技术”第26卷第6期《核辐射与有害气体监测仪设计》一文公开了一种由MCU和各种有害气体传感器等构成的有害气体监测仪，针对每一种有毒气体，都设有一套专用的相应化学传感器，而这些专用化学传感器价格昂贵，使用寿命短，因而设备投入成本高，致使一直未能大规模推广应用。文献“农机化研究”2011年第4期《基于AVR单片机的鸡舍有害气体监测系统》一文公开了一种氨气、硫化氢或二氧化碳的有害气体监测系统，针对每一种有毒气体，同样需要分别设置一套专用的相应的检测传感器，投入成本自然也较高。中国发明专利201110136466. O公开了一种化工园区有毒有害气体检测系统，其包括传感器节点、采集基站以及监控中心，传感器节点中的检测模块包括硫化氢浓度变送器、二氧化硫浓度变送器、氯气浓度传感器，针对每一种有毒气体，其也需要分别设置一套专用设备，成本依然较高，推广难度大。
发明内容
为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供一种制造成本低，适用范围广的饲养场舍有害气体监测系统及方法。根据阿伏伽德罗(Ameldeo Arogadro 1776 1856,意大利自然科学家)定律在相同的温度和压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。在饲养场舍内外，总有窗户与大气相通，也就是说，饲养场舍内的气压也是一个大气压，饲养场舍的温度也是要求 10 35°C的一个相对较窄的范围，因此，饲养场舍气体适用阿伏伽德罗定律。这样，我们就可以通过监测氧气这一气体的含量来推测饲养场舍内有害气体的总含量。本发明的技术方案是
本发明之饲养场舍有害气体监测的系统包括控制中心，控制中心与通信模块双向连接，通信模块与中央处理器双向连接，中央处理器与存储器双向连接，中央处理器与前置电路模块双向连接，氧气传感器与前置电路模块双向或单向连接。进一步，所述中央处理器为嵌入式处理器。进一步，中央处理器还通过另一前置电路模块与温湿度传感器双向连接。进一步，所述控制中心可组合到中央处理器中，直接通过中央处理器实现各种功能的控制。
进一步，所述控制中心可用智能换气风扇代替，智能换气风扇直接与嵌入式处理器连接。所述氧气传感器与前置电路模块之间的双向或单向连接，取决于氧气传感器本身是否有需要、是否有可能从前置电路模块得到命令，有需要时，氧气传感器与前置电路模块双向连接，没有需要时，氧气传感器与前置电路模块单向连接。进一步，所述氧气传感器可用氮气传感器替代。因空气中超过70%的是氮气，故也可通过监测氮气这一气体的含量来推测饲养场舍内有害气体的总含量，只是氮气传感器比氧气传感器成本稍高。本发明之饲养场舍有害气体监测方法，步骤如下氧气传感器检测饲养场舍内氧气的含量，通过氧气含量推测饲养场舍内有害气体的含量，并将监测结果传送给信息控制中心，控制中心分析监测结果后根据预设的阈值采取相应的处理措施。本发明通过对单一气体(如氧气或氮气)的监测达到对饲养场舍有害气体的监测目标，在实际应用中，不仅降低了应用成本(氧气传感器的单价一般为1000元左右，其他有害气体的传感器单价一般超过2000元)，还延长了监测系统的有效使用寿命(氧气传感器的寿命为5 10年，其他有害气体的传感器寿命一般为2年左右)，工作效率高，对增加企业效益效果明显。本发明结构简单，工作可靠性高，能耗低。
图I为本发明一实施例的结构框图2为本发明在养猪场的一种应用实例图3为本发明另一种实施例的结构框图4为本发明在养猪场的另一种应用实例图5为通过智能换气风扇简化本发明系统的应用实例图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明作进一步说明。实施例I
参照图1，本实施例包括控制中心1，控制中心I与通信模块2双向连接，通信模块2与嵌入式处理器3双向连接，嵌入式处理器3与存储器4双向连接，嵌入式处理器3通过前置电路模块I 5与氧气传感器6双向连接，嵌入式处理器3还通过前置电路模块II 7与温湿度传感器8双向连接。氧气传感器6和温湿度传感器8所感知数据分别通过前置电路模块I 5、前置电路模块II 7预处理[LiuOSCAUl]后，送到嵌入式处理器3，嵌入式处理器3对所收到的数据进行处理后通过通信模块2 (经由有线或无线通信信道)传送到控制中心1，控制中心I分析监测结果后根据预设的[Liu@SCAU2]采取相应的处理行为(如发出光、声报警信号或/和启动对有害气体处理设备工作)。本发明可应用于养猪场。参照图2，猪舍环境是影响生猪生产的重要因素，猪舍环境影响生猪生产力主要表现在其影响成年猪的抵抗力、仔猪成活率和繁殖猪的繁殖性能等方面。猪舍环境控制包括舍内有害气体减排、供暖、通风与降温。其中，猪舍内有害气体可以通过改进饲养管理及对舍内给排风设施进行合理控制。冬季供暖通风主要应从提高猪舍围护结构的保温节能效果和配置必须的供暖设施并合理组织通风几个方面同时着手。夏季隔热降温应从提高猪舍围护结构的隔热性能并采取适宜的降温措施综合考虑。为了提高标准化规模化猪场生产力水平，根据环境因素对生猪生产力的影响，使用本发明，经嵌入式处理器3数据处理后，通过控制中心I实现对猪舍环境进行通风控制、温度控制、湿度控制等。 同时，还可将监测的数据送后台分析，为企业生产决策做参考。[Liu@SCAU3]
实施例2
参照图3，本实施例与实施例I的区别在于，氧气传感器与前置电路模块5单向连接。 其余同实施例I。实施例3
本实施例与实施例I的区别在于，氧气传感器用氮气传感器替代。其余同实施例I。实施例4
参照图4，对于控制处理要求不高的应用场合，控制中心I组合到嵌入式处理器3中，故也无需使用通信模块，由嵌入式处理器3同时承担控制中心的作用，直接输出对猪舍环境进行通风控制、温度控制、湿度控制等信号，启动相关设备的开关，控制相关设备的工作。实施例5
参照图5，本实施例与实施例I的区别在于，所述控制中心I用智能换气风扇9代替，智能换气风扇9直接与嵌入式处理器3连接,智能换气风扇9风扇能根据氧气传感器所采集的数据，以及系统设定的阈值，自动启动、关闭换气风扇的工作。将智能换气风扇安装在饲养场舍的窗口，就可以根据有害气体含量情况自动实现换气。考虑到能耗与布线的需要，智能换气风扇9的工作电源还可以使用太阳能等装置，这样，就无需另外提供工作电源了，实现方便、简单。预处理就是把传感器所感知的信息，通过放大、整形、模数转换等等处理，具体需要的处理要根据传感器的型号而选用。这是信号处理领域的通用名词，简单写“预处理”可以清晰表达要求了。阈值的设置是通过系统的软件来实现，阈值的具体数据是会根据不同的场合要求而改变。这也是自动控制领域的通用名词，简单写“阈值”也可以清晰表达要求了。对比实验正在做，效果符合模型要求，但实验系统性还不够，还不好公开。
权利要求
1.一种饲养场舍有害气体监测系统，包括控制中心，控制中心与通信模块双向连接，通信模块与中央处理器双向连接，中央处理器与存储器双向连接，其特征在于，中央处理器还与前置电路模块双向连接，氧气传感器与前置电路模块双向或单向连接。
2.根据权利要求I所述的饲养场舍有害气体监测系统，其特征在于，所述中央处理器为嵌入式处理器。
3.根据权利要求I或2所述的饲养场舍有害气体监测系统，其特征在于，中央处理器还通过另一前置电路模块与温湿度传感器双向连接。
4.根据权利要求I或2所述的饲养场舍有害气体监测的系统，其特征在于，所述控制中心组合到中央处理器中。
5.根据权利要求I或2所述的饲养场舍有害气体监测系统，其特征在于，所述控制中心用智能换气风扇代替，智能换气风扇直接与嵌入式处理器连接。
6.根据权利要求I或2所述的饲养场舍有害气体监测的系统,其特征在于,所述氧气传感器用氮气传感器替代。
7.一种饲养场舍有害气体监测方法，其特征在于，包括如下步骤通过氧气传感器检测饲养场舍内氧气的含量，来推测饲养场舍内有害气体的含量，并将监测结果传送给信息控制中心，控制中心分析监测结果后根据预设的阈值采取相应的处理行为。
全文摘要
一种饲养场舍有害气体监测系统与方法，该饲养场舍有害气体监测系统包括控制中心，控制中心与通信模块双向连接，通信模块与中央处理器双向连接，中央处理器与存储器双向连接，中央处理器与前置电路模块双向连接，氧气传感器与前置电路模块双向或单向连接。本发明还包括饲养场舍有害气体监测方法。本发明通过单一气体的监测达到对饲养场舍有害气体的监测目标，在实际应用中，不仅降低了应用成本，还延长了监测系统的有效使用寿命，工作效率高，结构简单，可靠性高，能耗低。
文档编号G01N33/00GK102590454SQ201210036399
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月17日 优先权日2012年2月17日
发明者严尚维, 刘财兴, 曹维, 胡浩民 申请人:华南农业大学