一种全智能温室大棚气体监测显示警报系统

一种全智能温室大棚气体监测显示警报系统

技术邻域

本发明涉及温室大棚气体监测显示警报技术邻域，具体地，涉及一种全智能温室 大棚气体监测显示警报系统。

背景技术

温室大棚是一个小的生态系统，生产中我们需要随时了解大棚中的各种参数，已 调整大棚的内环境至最适合植物生长的状态。现有的温室环境监测主要包括两种方式：(1) 人工检测方式，(2)自动化检测方式。现代化大型的温室通常需要自动化检测装置实现全自 动化，节约人力成本。对大棚的环境监控，需要检测多路温室的环境参数，现在的自动检测 系统主要侧重与对温室植物的生长环境的监控，主要包括温度、湿度、光度和二氧化碳浓度 等等。目前的大多数温室检测常常忽略温室环境对温室作物栽培人员的影响，通常温室环 境较为密闭，通风性较差；适合植物生长的环境，不一定适合人体活动。但是作物栽培人员 经常是长时间在温室里面工作，如果有一些对人体有害的气体未能检测出来，则会对温室 内工作人员的身体健康带来危害。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种智能化苯类物质警报装置，以解决 上述技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案得以实现：

一种全智能温室大棚气体监测显示警报系统，包括处理器模块、传感器模块、WiFi 模块、警报模块、显示模块、上位机和移动终端；传感器模块监测温室大棚中气体的种类和 浓度并将数据传输到处理器模块，显示模块、警报系统、WIFI模块与处理器模块相连接， WIFI模块与移动终端无线连接，处理器模块与上位机通信。

相对于现有技术，本发明的有益效果：

本发明的全智能温室大棚气体监测显示警报系统克服传统温室环境检测的不足： 检测环境的参数种类少，结果呈现不及时，没有人文关怀。本发明的系统不仅检测对植物生 长影响较大的气体参数，还考虑影响温室作业人员的气体参数，保证作物生长环境更适宜 和作业人员的安全性，以人为本，具有人文关怀。采用LED显示屏，可以让结果实时呈现，有 利于工作人员对温室的环境进行及时调整；报警系统包括语音报警和LED闪烁灯，工作人员 不会错过任何报警信息，创新性的加入WIFI模块，检测结果可以实时发送到工作人员的移 动终端，实现对温室环境的自动预警和实时监控，本发明在检测一氧化二氮、甲烷和乙烯的 极限浓度中，检测一氧化二氮的极限浓度较高，为0.099ppm，最低的为乙烯的浓度，为 0.055ppm，检测3种不同的气体其相应时间差不多，均在430ms左右，本发明的全智能温室大 棚气体监测显示警报系统集成度较高，智能化程度较高，可以应用于大面积的温室大棚的 气体监测，具有较好的市场前景。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施 例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明的方框示意图。

图2是本发明的气敏传感器的结构示意图。

其中，差频计-301，频率计数器-302，振荡器-303，调零晶振-3041，测试晶振- 3042，进气孔-305。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

图1是本发明的方框示意图，如图1所示，包括处理器模块、传感器模块、WiFi模块、 警报模块、显示模块、上位机和移动终端；传感器模块监测温室大棚中气体的种类和浓度并 将数据传输到处理器模块，显示模块、警报系统、WIFI模块与处理器模块相连接，WIFI模块 与移动终端无线连接，处理器模块与上位机通信。

优选地，所述显示模块采用LED屏实现。

优选地，所述上位机包括显示器和控制面板。

优选地，所述警报模块包括语音播报单元和LED闪烁灯。

优选地，所述移动终端包括手机或者平板电脑。

优选地，所述传感器模块包括3～5个相同的传感器组，分别安装在温室大棚的不 同位置，传感器组包括温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、光强传感器和苯类特异 性气敏传感器。

优选地，该苯类特异性气敏传感器的响应频率通过以下算式计算而得：式中，ΔM表示质量该变量，f₀表示气敏传感器的基频，本实验采用的基频为10MHz；T表示气敏传感器的反应面积。

本发明的警报装置通过设置多个传感器组，可以在不同区域测定温室大棚的有害 气体，其检测结果更加准确，更加客观。

下面介绍一下本发明的实施例中所提供的一种全智能温室大棚气体监测显示警 报系统所采用的苯类特异性气敏传感器的结构。

在本实施中，气敏传感器包括气敏传感器外壳和微处理器。所述气敏传感器外壳 内设置有检测气室、多个振荡器、频率计数器和差频计；所述检测气室有进气孔，检测气室 内设置有调零晶振和测试晶振，调零晶振和测试晶振均分别与相对应的振荡器和频率计数 器电联接，所述差频计的两端分别连接有频率计数器，所述差频计的第3端与微处理器电联 接；所述检测气室设置有2-5个进气孔，1-4个调零晶振，1-4个测试晶振，所述测试晶振表面 具有气敏涂层。

为了便于数据追踪和查阅数据，在微处理器上还设置有微显示器和控制面板，为 了节约成本和该气敏传感器的外形更加美观，在本实施例中，如图2所示；

所述气敏传感器外壳内设置有检测气室、多个振荡器、频率计数器和差频计；所述 检测气室有进气孔，检测气室内设置有调零晶振和测试晶振，调零晶振和测试晶振均分别 与相对应的振荡器和频率计数器电联接，所述差频计的两端分别连接有频率计数器，所述 差频计的第3端与微处理器电联接；所述检测气室设置有2个进气孔，1个调零晶振，2个测试 晶振，其中，测试晶振的表面涂布有气敏涂层，该气敏涂层由纳米聚苯胺-活性炭制成，由于 气敏传感器的气敏性能主要取决于其表面涂覆的气敏涂层；

下面给出本发明中使用的气敏涂层纳米聚苯胺-活性炭涂层的制备步骤，以供参 考：

(一)、按比例50:50-120将苯胺和过硫酸铵混合均匀，混合后加入到盐酸溶液中；

(二)、将上述步骤的溶液置于超声环境中，使用振荡器振荡1-2h，振荡速度设置为 120rpm/min，振荡后将溶液静置3-4h，即得纳米纤维聚苯胺；

(三)、按质量比例20:50-70将纳米活性炭粉末和纳米纤维聚苯胺的盐酸溶液混 合，置于超声环境中2h，使苯胺吸附于活性炭上，在磁力搅拌的条件下，将过硫酸铵盐酸溶 液以30ul/秒的速度缓慢的滴加入吸附了聚苯胺的活性炭盐酸溶液中，环境温度控制在4 ℃，滴加反应的反应时间为15h；

(四)、将上述溶液放置到非含氟烯烃气氛中，钴-60辐照场内进行辐照聚合，辐照 聚合时间为3h，辐照剂量为150～300Gy/min，此过程可以增大目标产物的比表面；反应结束 后真空抽滤，将反应产物用去离子水、无水乙醇反复洗涤至无，于70℃真空干燥，即得到 纳米聚苯胺-活性炭。

该气敏传感器使用了纳米活性炭，纳米活性炭是一种表面纳米粒子，具有不规则 的结构与纳米空间混合的体系。其纤维直径细，与被吸附物的接触面积大，且可以均匀接触 与吸附，使吸附材料得以充分利用。效率高，且具有纤维、毡、布和纸等各种纤细的表态，孔 隙直接开口在纤维表面，其吸附质到达吸附位的扩散路径短，且本身的外表面积较内表面 积高出两个数量级。

实验例

对采用纳米聚苯胺-活性炭作为气敏材料涂层的气敏传感器对一氧化二氮、甲烷 和乙烯3种气体进行测试，评价该气敏传感器对不同气体的响应时间和极限浓度，进而评价 本发明的实施例提供的一种全智能温室大棚气体监测显示警报系统的检测域的大小。该全 智能温室大棚气体监测显示警报系统的数据的如下表1所示：

表1

响应时间(ms) 极限浓度(ppm)

一氧化二氮 423 0.099

甲烷 458 0.087

乙烯 439 0.055

上述的实验数据表明，本发明的全智能温室大棚气体监测显示警报系统可以很好 检测一氧化二氮、甲烷和乙烯这三种温室常见的气体，灵敏度较好，响应速度快，且对于不 同的被检气体均具有较好的稳定性。在检测一氧化二氮、甲烷和乙烯的极限浓度中，检测一 氧化二氮的极限浓度较高，为0.099ppm，最低的为乙烯的浓度，为0.055ppm，检测3种不同的 气体其相应时间差不多，均在430ms左右，本发明的全智能温室大棚气体监测显示警报系统 集成度较高，智能化程度较高，可以应用于大面积的温室大棚的气体监测，具有较好的市场 前景。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保 护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本邻域的普通技术人员应 当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实 质和范围。