本实用新型涉及太赫兹光谱技术领域，具体涉及一种基于太赫兹光谱的畜舍中有害气体可视化监测系统。
背景技术：
畜舍是为各种养殖动物设计和建造供其越冬、产仔、补饲和生长发育的场所，摆脱生活环境条件恶劣，抵御自然灾害的能力差等束缚，从而获得安全、高效、优质的现代养殖生产方式，具有技术装备化、过程科学化、方式集约化、管理现代化的特点。畜舍已成为我国当前一种重要的养殖类型。畜舍有害气体是现代养殖业中突出的灾害之一，现代化规模养殖场所产生的粪尿远远超过了自然界的自净能力，特别是这些有机质在厌氧微生物作用下降解产生大量的有害气体，不但对人类的健康造成极大的威胁，而且也严重影响家畜的健康和生产性能的发挥。在所有的有害气体中，氨气对环境所造成的影响最大，氨气的释放不仅对环境造成污染，而且使禽粪作为肥料的肥效下降。
现有的预防方法均为畜舍从业者经验和小型传感器将畜舍内的空气采集带到室内化验室来鉴定，然后再采取相应的应对措施，不能满足准确、及时、快速、有效的预防需求，快速、有效、及时的科学检测和预警方法成为需要。
当前养殖场一般不进行有害气体检测，而是通过直接通风来解决有害气体污染危害，造成了大气的污染；在部分配置有害气体检测仪器的养殖场，电化学工作站是当前的主要检测手段，但成本高、使用寿命短，而且需要专业的技术人员进行操作。其他比较成熟的检测手段尚缺乏。针对畜舍有害气体的新型传感技术和检测仪器有待研发。
技术实现要素：
针对现有技术中的问题，本实用新型提供一种基于太赫兹光谱的畜舍中有害气体可视化监测系统，能够准确且实时地实现有害气体的检测、提前预警以及可视化报警，并提高了检测的时效性和安全性，进而有效降低了有害气体对禽畜类的影响。
为解决上述技术问题，本实用新型提供以下技术方案：
第一方面，本实用新型提供一种基于太赫兹光谱的畜舍中有害气体可视化监测系统，所述有害气体可视化监测系统包括：固定设置的太赫兹光谱检测装置和有害气体检测池、设置在目标畜舍内的空气采样装置、与所述太赫兹光谱检测装置通信连接的计算机设备，以及，与所述计算机设备通信连接的可视化报警设备；
所述空气采样装置与所述有害气体检测池连通，且所述空气采样装置用于将所述目标畜舍内的空气传送至所述有害气体检测池内；
所述太赫兹光谱检测装置的太赫兹光谱发射端面对所述有害气体检测池设置，且所述太赫兹光谱检测装置用于对所述有害气体检测池内的空气中各有害气体进行太赫兹光谱检测，并将检测结果发送至所述计算机设备，使得所述计算机设备根据该检测结果判断所述目标畜舍内的有害气体含量是否超标，并根据含量超标的有害气体的类型控制所述可视化报警设备进行报警；
其中，所述可视化报警设备中设有多个报警灯，各报警灯分别用不同颜色进行报警，且一个颜色对应一种有害气体。
进一步地，所述有害气体可视化监测系统还包括：抽气泵；
所述抽气泵与所述有害气体检测池连通，且所述抽气泵、有害气体检测池和空气采样装置之间均通过管道连接。
进一步地，所述抽气泵的远离所述有害气体检测池的一侧连接有废气处理管道。
进一步地，所述有害气体可视化监测系统还包括：电磁阀；
所述电磁阀设置在所述有害气体检测池和空气采样装置之间的管道上。
进一步地，所述有害气体可视化监测系统还包括：除尘及除水装置；
所述除尘及除水装置设置在所述有害气体检测池和空气采样装置之间的管道上。
进一步地，所述目标畜舍包括：动物养殖室和控制室；
相对应的，所述空气采样装置设置在所述动物养殖室内，所述太赫兹光谱检测装置和有害气体检测池固定设置在所述控制室内。
进一步地，所述空气采样装置设置在所述动物养殖室内靠近养殖动物活动区域的墙面上。
进一步地，所述有害气体可视化监测系统还包括：空气净化装置和照明设备；
所述空气净化装置和照明设备均设置在所述动物养殖室内，且所述空气净化装置和照明设备均与所述计算机设备通信连接。
进一步地，所述空气采样装置有多个，且各空气采样装置均与所述有害气体检测池连通。
由上述技术方案可知，本实用新型提供的一种基于太赫兹光谱技术的畜舍中有害气体可视化监测系统，有害气体可视化监测系统包括：所述有害气体可视化监测系统包括：固定设置的太赫兹光谱检测装置和有害气体检测池、设置在目标畜舍内的空气采样装置、与所述太赫兹光谱检测装置通信连接的计算机设备，以及，与所述计算机设备通信连接的可视化报警设备；所述空气采样装置与所述有害气体检测池连通，且所述空气采样装置用于将所述目标畜舍内的空气传送至所述有害气体检测池内；所述太赫兹光谱检测装置的太赫兹光谱发射端面对所述有害气体检测池设置，且所述太赫兹光谱检测装置用于对所述有害气体检测池内的空气中各有害气体进行太赫兹光谱检测，并将检测结果发送至所述计算机设备，使得所述计算机设备根据该检测结果判断所述目标畜舍内的有害气体含量是否超标，并根据含量超标的有害气体的类型控制所述可视化报警设备进行报警；其中，所述可视化报警设备中设有多个报警灯，各报警灯分别用不同颜色进行报警，且一个颜色对应一种有害气体；能够准确且实时地实现有害气体的检测、提前预警以及可视化报警，并提高了检测的时效性和安全性，进而有效降低了有害气体对禽畜类的影响，实现了方便快捷的对畜舍内禽畜类中毒的预警，可有效减少禽畜类的中毒概率，大大减少经济损失。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例一中的基于太赫兹光谱的畜舍中有害气体可视化监测系统的结构示意图；
图2是本实用新型的基于太赫兹光谱的畜舍中有害气体可视化监测系统的一种具体结构示意图；
图3是本实用新型的畜舍划分为动物养殖室和控制室的结构示意图；
图4是本实用新型的空气采样装置有多个的结构示意图；
图5是本实用新型的一种基于太赫兹光谱的畜舍中有害气体可视化监测系统的具体应用实例的结构示意图；
图6是本实用新型的应用实例中的基于太赫兹光谱技术的畜舍中有害气体可视化监测系统的控制流程示意图；
图7是本实用新型实施例二中的基于太赫兹光谱的畜舍中有害气体可视化监测方法的流程构示意图；
其中，1-太赫兹光谱检测装置；2-有害气体检测池；3-空气采样装置；4-目标畜舍；41-动物养殖室；42-控制室；5-计算机设备；6-抽气泵；7-管道；8-废气处理管道；9-电磁阀；10-除尘及除水装置；11- 空气净化装置；12-照明设备；13-光纤；14-可视化报警设备。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
针对现有技术中的畜舍中有害气体的监测，由于畜舍中的有害气体主要是氨气(NH3)、硫化氢(H2S)、二氧化碳(CO2)、甲烷 (CH4)等。畜舍是一个相对密闭的空间，随着这些有害气体的堆积，会严重威胁到畜舍内工作人员和家禽的健康。氨气、硫化氢等有害气体属于极易溶于水的气体，因此我们可以通过检测空气中氨气、硫化氢等有害气体的浓度，来判断出是否需要启动空气净化。由此，我们可以通过实时监测畜舍内的气体浓度，实现在浓度警戒值初期实现有效控制，防止人体和禽畜类健康受到威胁，是一种有效的畜舍病害预警解决方案；在本实用新型中，太赫兹波(Terahertz,1THz＝1012Hz) 泛指频率为0.1～10THz的电磁波。它在电磁波谱中占有特殊的位置，位于红外和微波之间，是宏观电子学向微观电子学过渡的频段。太赫兹波的一个重要特性就是，氨气、硫化氢等小的极性分子在太赫兹波段具有较强的吸收，并且都有明显的特征吸收峰；本实用新型的基于太赫兹光谱技术的畜舍中有害气体可视化监测系统，通过固定设置的太赫兹光谱检测装置和有害气体检测池、设置在目标畜舍内的空气采样装置、与所述太赫兹光谱检测装置通信连接的计算机设备，以及，与所述计算机设备通信连接的可视化报警设备；所述空气采样装置与所述有害气体检测池连通，且所述空气采样装置用于将所述目标畜舍内的空气传送至所述有害气体检测池内；所述太赫兹光谱检测装置的太赫兹光谱发射端面对所述有害气体检测池设置，且所述太赫兹光谱检测装置用于对所述有害气体检测池内的空气中各有害气体进行太赫兹光谱检测，并将检测结果发送至所述计算机设备，使得所述计算机设备根据该检测结果判断所述目标畜舍内的有害气体含量是否超标，并根据含量超标的有害气体的类型控制所述可视化报警设备进行报警；其中，所述可视化报警设备中设有多个报警灯，各报警灯分别用不同颜色进行报警，且一个颜色对应一种有害气体；能够准确且实时地实现有害气体的检测、提前预警以及可视化报警，并提高了检测的时效性和安全性，进而有效降低了有害气体对禽畜类的影响，实现了方便快捷的对畜舍内禽畜类中毒的预警，可有效减少禽畜类的中毒概率，大大减少经济损失；下面将通过第一至第二实施例对本实用新型进行详细解释说明。
本实用新型的实施例一提供一种基于太赫兹光谱技术的畜舍中有害气体可视化监测系统的具体实施方式，参见图1，所述基于太赫兹光谱技术的畜舍中有害气体可视化监测系统具体包括如下内容：
固定设置的太赫兹光谱检测装置1和有害气体检测池2、设置在目标畜舍4内的空气采样装置3，与所述太赫兹光谱检测装置1通信连接的计算机设备5，以及，与所述计算机设备5通信连接的可视化报警设备14；所述空气采样装置3与所述有害气体检测池2连通，且所述空气采样装置3用于将所述目标畜舍4内的空气传送至所述有害气体检测池2内；所述太赫兹光谱检测装置1的太赫兹光谱发射端面对所述有害气体检测池2设置，且所述太赫兹光谱检测装置1用于对所述有害气体检测池内的空气中各有害气体进行太赫兹光谱检测，并将检测结果发送至所述计算机设备5，使得所述计算机设备5根据该检测结果判断所述目标畜舍4内的有害气体含量是否超标，并根据含量超标的有害气体的类型控制所述可视化报警设备14进行报警；其中，所述可视化报警设备14中设有多个报警灯，各报警灯分别用不同颜色进行报警，且一个颜色对应一种有害气体。
可以理解的是，若当前仅有一种有害气体的含量超标，则计算机设备5控制所述可视化报警设备14对应的报警灯进行闪烁并发出告警声响；若当前有多种有害气体均含量超标，则计算机设备5控制所述可视化报警设备14中的多个不同颜色的报警灯同时进行闪烁并发出告警声响。
在一种具体举例中，假设当前有有害气体a、b和c，则对于a、b 和c三种气体，由于有毒，需要进行远程的测量或者近距离的非接触可视化检测，其中，所述可视化检测包括:
假设：纯净a气体的吸收峰为0.3THz，纯净b气体的吸收峰的为0.4THz,纯净c气体的吸收峰的是0.5THz，当检测到混合气体的时候，分别取该混合气体在0.3、0.4和0.5THz下的吸收系数值，若其在0.3TH下的吸收系数值大于某一个值，就控制所述可视化报警设备 14显示红色指示灯；若其在0.4THz下的吸收系数值大于某一个值，就控制所述可视化报警设备14显示绿色；若其在0.5THz下的吸收系数值大于某一个值，就控制所述可视化报警设备14显示黄色；如果同时存在两种及以上，就同时显示2-3盏指示灯；从而将有毒气体的检测问题，转化为普通人都熟悉红绿灯问题。
可以理解的是，所述可视化报警设备14可以设置在用于远程监控的用户房间或控制中心里，也可以设置在所述目标畜舍4内，在本实施例的图1中，以所述可视化报警设备14设在所述目标畜舍4外为例进行展示。
在上述描述中，所述空气采样装置3将所述目标畜舍4内的空气传送至所述有害气体检测池2内；所述太赫兹光谱检测装置1对所述有害气体检测池内的空气中各有害气体进行太赫兹光谱检测，并将检测结果发送至所述计算机设备5；以及，所述计算机设备5根据各有害气体的检测结果，获取所述有害气体检测池内的空气中各有害气体的浓度值，并分别比较各有害气体的浓度值与对应的预设临界值；若有至少一种有害气体的浓度值大于其对应的预设临界值，则计算机设备5判定所述目标畜舍4内的有害气体含量超标。
从上述描述可知，本实用新型的实施例中的基于太赫兹光谱技术的畜舍中有害气体可视化监测系统，能够准确且实时地实现有害气体的检测、提前预警以及可视化报警，并提高了检测的时效性和安全性，进而有效降低了有害气体对禽畜类的影响。
在一种具体实施方式中，本实用新型的基于太赫兹光谱技术的畜舍中有害气体可视化监测系统中还具体包括如下内容，参见图2：
(1)抽气泵6；所述抽气泵6与所述有害气体检测池2连通，且所述抽气泵6、有害气体检测池2和空气采样装置3之间均通过管道 7连接。
(2)废气处理管道8，所述抽气泵6的远离所述有害气体检测池 2的一侧连接有废气处理管道8。
(3)电磁阀9；所述电磁阀9设置在所述有害气体检测池2和空气采样装置3之间的管道7上。
(4)除尘及除水装置10；所述除尘及除水装置10设置在所述有害气体检测池2和空气采样装置3之间的管道7上。
(5)空气净化装置11和照明设备12；所述空气净化装置11和照明设备12均设置在所述动物养殖室41内，且所述空气净化装置11 和照明设备12均与所述计算机设备5通信连接。
(6)参见图3，动物养殖室41和控制室42；相对应的，所述空气采样装置3设置在所述动物养殖室41内，所述太赫兹光谱检测装置1和有害气体检测池2固定设置在所述控制室42内，且所述空气采样装置3设置在所述动物养殖室41内靠近养殖动物活动区域的墙面上。
在一种具体实施方式中，参见图4，所述空气采样装置3有多个，且各空气采样装置3均与所述有害气体检测池2连通。
从上述描述可知，本实用新型的实施例中的基于太赫兹光谱技术的畜舍中有害气体可视化监测系统，能够准确且实时地实现有害气体的检测、提前预警以及可视化报警，并提高了检测的时效性和安全性，进而有效降低了有害气体对禽畜类的影响，实现了方便快捷的对畜舍内禽畜类中毒的预警，可有效减少禽畜类的中毒概率，大大减少经济损失。
为进一步的说明本方案，本实用新型还提供一种基于太赫兹光谱技术的畜舍中有害气体可视化监测系统的具体应用实例，参见图5，以畜舍为猪舍为例进行说明：
选取畜舍内特定位置墙壁上安装空气收集装置，硫化氢等有害气体具有腐蚀性，因此外部需要有一定的保护措施，利用氨气、硫化氢等有害气体对太赫兹的强吸收特性，实时测量空气采样装置3处空气中的氨气、硫化氢等有害气体样本，比较差异性，与标准值比较来判定该畜舍空气的氨气、硫化氢等有害气体的浓度，从而达到对有害气体实时预警的目的，为及时有效地采取防治措施提供依据。
猪舍主要由作为动物养殖室41的猪舍和控制室42构成。猪舍主要用来养殖猪，控制室42主要用来控制本实用新型装置和除尘及除水装置10，同时也可对猪舍的环境进行控制，如：启动空气净化、照明等。本实用新型装置主要由太赫兹光谱检测装置1，其上设有太赫兹光谱发射端和太赫兹光谱接收端，并通过光纤13与有害气体检测池2连接，用于获取有害气体检测池2中气体的太赫兹光谱信息，进而实现对氨气、硫化氢等有害气体的检测。其中有害气体检测池2由石英等材料制成，本身几乎不吸收太赫兹波，保证了太赫兹光谱检测空气中的氨气、硫化氢等有害气体数据的有效性；空气采样装置3为猪舍内的空气采样点，负责收集其所在位置附近的空气。空气采样装置3作为检测点，位置选在猪舍内的墙上，应该选择尽量靠近养殖猪的附近，目的是为了获取养殖畜禽附近的空气的氨气、硫化氢等有害气体的含量，其组成为空气中的氨气、硫化氢等气体和可能存在的大量氨气、硫化氢等有害气体的叠加值，空气中这些有害气体含量的临界值由之前测量好，作为参考值用于和的检测点进行对比，判断是否需要空气净化。
以空气采样装置3为例，详细叙述此检测过程。首先控制电磁阀 9，使连接空气采样装置3的进气的通道抽出的空气与有害气体检测池2相连通，在抽气泵6的作用下，气体和空气中的粉尘等通过进气通道到除尘及除水装置10，在通过除尘、除水后，气体传输到有害气体检测池2，片刻后，控制电磁开关关闭进气的通道与有害气体检测池2之间的电磁阀9，关闭抽气泵6，计算机设备5控制太赫兹光谱检测装置1，获取此时有害气体检测池2内气体的太赫兹光谱曲线，根据预先建立的氨气、硫化氢等有害气体含量检测模型，完成对这些有害气体含量的计算；将计算出来的结果与事先计算出来的这些有害气体空气中含量的临界值相比较，看相差数值是否在一定的阈值范围内，由此结果判断养殖畜禽是否处于含有大量有害气体的空气中，以及，由于所述计算机设备5与可视化报警设备14通信连接，因此，所述计算机设备5还根据检测结果中的太赫兹光谱中各有害气体的吸收峰判断所述目标畜舍内的有害气体含量是否超标；若所述目标畜舍 4内的有害气体的含量超标，则控制可视化报警设备14中的对应有害气体的指示灯闪烁并且发出报警声；且不同的有害气体对应不同的指示灯颜色。检测完成后，气体在抽气泵6的作用下将气体排出。该过程完成后，需要通过特定气体进入通气管道7内，将有害气体彻底有效的排出，然后才能进入下一阶段的检测。
该基于太赫兹光谱技术的畜舍中有害气体可视化监测系统的控制流程如图6所示。首先完成对系统的初始化，控制电磁阀9打开检测点部位所对应的进气通道，空气通过除尘及除水装置10，抽气泵6开始抽气至指定时间(根据前期预实验设定)使空气充满有害气体检测池2，关闭进气通道，太赫兹设备对空气氨气、硫化氢等有害气体的含量进行检测，得到猪舍内的空气中氨气、硫化氢等有害气体含量的检测值，此时同实现检测出来的空气中这些有害气体的临界值进行比较判定。若判断异常，则报警并且提示。此检测系统每隔固定时间对猪舍内有害气体含量进行检测，以达到实时监测的目的。
从上述描述可知，本实用新型的应用实例中的基于太赫兹光谱技术的畜舍中有害气体可视化监测系统，从检测有害气体浓度的临界值入手，实现了有害气体的有效预警，从而有利于在前期采取及时、有效的应对措施，切断有害气体对禽畜类的影响，防患于未然；针对传统畜舍内有害气体检测手段不足，实现了在线检测、远程检测，提高了时效性、安全性；通过实时检测畜舍内有害气体空间分布来推断出有害气体在空间中分布的密度，实现在中毒临界值之前对有害气体进行有效预警，然后根据判断结果来决定是否需要采取空气净化等有效措施来消除有害气体，防止蔓延，提出了一种有效的畜舍防有害气体中毒的预警及解决方案，可以有效避免中毒及延伸病害的进一步扩大，减少中毒带来的损失；以及，基于太赫兹设备进行检测空气中的有害气体含量，检测速度快，无污染，实现了方便快捷的对畜舍内禽畜类中毒的预警，可有效减少禽畜类的中毒概率，大大减少经济损失。
本实用新型的实施例二提供一种应用上述基于太赫兹光谱技术的畜舍中有害气体可视化监测系统中的基于太赫兹光谱技术的畜舍中有害气体可视化监测系统方法的具体实施方式，参见图7，所述基于太赫兹光谱技术的畜舍中有害气体可视化监测方法具体包括如下内容：
步骤100：所述空气采样装置3将所述目标畜舍4内的空气传送至所述有害气体检测池2内。
步骤200：所述太赫兹光谱检测装置1对所述有害气体检测池内的空气中各有害气体进行太赫兹光谱检测，并将检测结果发送至所述计算机设备5。
步骤300：所述计算机设备5根据各有害气体的检测结果，获取所述有害气体检测池内的空气中各有害气体的浓度值，并分别比较各有害气体的浓度值与对应的预设临界值；若有至少一种有害气体的浓度值大于其对应的预设临界值，则计算机设备5判定所述目标畜舍4 内的有害气体含量超标；或者，所述计算机设备根据检测结果中的太赫兹光谱中各有害气体的吸收峰判断所述目标畜舍内的有害气体含量是否超标；然后向所述有害气体检测池中加入有害气体的显色剂，并根据事先设定的显色颜色深度再次判断各有害气体浓度是否超标，然后将信号转换为数字信号，传输到所述计算机设备进行显示；若所述目标畜舍内的有害气体的含量超标，则控制可视化报警设备中的与有害气体对应的指示灯进行闪烁并且发出报警声；且不同的有害气体对应不同的指示灯颜色。
从上述描述可知，本实用新型的实施例中的基于太赫兹光谱技术的畜舍中有害气体可视化监测方法，能够准确且实时地实现有害气体的检测、提前预警以及可视化报警，并提高了检测的时效性和安全性，进而有效降低了有害气体对禽畜类的影响，实现了方便快捷的对畜舍内禽畜类中毒的预警，同时，通过对有害气体的过双重判断，更加能够保证数据的准确性，可有效减少禽畜类的中毒概率，大大减少经济损失。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品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、物品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，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。