CN107014963A - 气体监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种气体监控系统及方法，气体监控系统包括：控制柜、多个叶室、气体分析仪以及气泵。控制柜包括第一阀门、第二阀门、多个进气阀以及与多个进气阀分别对应的多个排气阀。多个进气阀并联接入第一总管路，多个排气阀并联接入第二总管路。第一总管路与第一阀门连接，第一阀门的另一端与气体分析仪的进气口连接，气体分析仪的出气口经过第二阀门与气泵的进气口连接；气泵的出气口与第二总管路连接。多个叶室中的每个叶室均设置有进气口、排气口以及子阀门，每个叶室的进气口通过管道与控制柜中对应的进气阀连接，每个叶室的排气口通过管道与控制柜中对应的出气阀连接；子阀门用于实现叶室的封闭或开放。

Description

气体监控系统及方法

技术领域

本发明涉及测量设备领域，具体而言，涉及一种气体监控系统及方法。

背景技术

对农田的水碳气体发散量进行检测，分析农田的水碳气体的各组成成分以及各自的含量是农业科研中常常需要用到的技术。

传统的对农田的水碳气体进行检测时，往往使用单个叶室依次罩住不同的作物，以使作物挥发的气体经由管道传入气体分析仪的方式，该种方式采集时间长，而且需要采集人员人工移动叶室以使其罩住不同的作物，操作繁琐且用时太长，使得气体采集和检测步骤的效率低下。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种气体监控系统及方法，以改善现有的气体监控过程操作繁琐、用时较长的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种气体监控系统，所述气体监控系统包括：控制柜、多个叶室、气体分析仪以及气泵。所述控制柜包括第一阀门、第二阀门、多个进气阀以及与多个进气阀分别对应的多个排气阀。所述多个进气阀并联接入第一总管路，所述多个排气阀并联接入第二总管路。所述第一总管路与第一阀门连接，第一阀门的另一端与所述气体分析仪的进气口连接，所述气体分析仪的出气口经过所述第二阀门与所述气泵的进气口连接；所述气泵的出气口与所述第二总管路连接。所述多个叶室中的每个叶室均设置有进气口、排气口以及子阀门，所述每个叶室的进气口通过管道与所述控制柜中对应的进气阀连接，所述每个叶室的排气口通过管道与所述控制柜中对应的出气阀连接；所述子阀门用于实现叶室的封闭或开放。

本发明实施例还提供了一种气体监控方法，所述方法包括：控制器控制与多个叶室中的一个叶室对应的进气阀和排气阀开启；所述控制器控制第一阀门和第二阀门开启；所述控制器控制上述叶室的子阀门关闭，以实现该叶室的封闭；气体分析仪接收并分析该叶室采集的经管道传来的气体，并于分析完成后将分析结果发送至所述控制器；所述控制器控制与上述叶室对应的进气阀和排气阀关闭，并控制与多个叶室中的另一叶室对应的进气阀和排气阀开启，执行控制器控制上述叶室的子阀门关闭步骤，直至多个叶室中预订数量的叶室执行完上述步骤。

本发明实施例提供的气体监控系统及方法的有益效果为：

本发明实施例提供的气体监控系统及方法包括控制柜、多个叶室、气体分析仪以及气泵，控制柜包括第一阀门、第二阀门，多个进气阀以及与进气阀分别对应的多个排气阀，多个进气阀并联接入第一总管路，多个排气阀并联接入第二总管路。第一总管路与第一阀门连接，第一阀门的另一端与气体分析仪的进气口连接。气体分析仪的出气口经第二阀门与气泵的进气口连接，气泵的出气口与第二总管路连接。每个叶室均有进气口、排气口以及子阀门，进气口通过管道与对应的进气阀连接，排气口通过管道与对应的排气阀连接。当叶室的子阀门关闭时，该叶室封闭，且叶室内的气体依次经进气口、管道、进气阀、第一总管线进入色谱仪，以使色谱仪对该叶室内的气体进行分析，当分析完成时，该与叶室对应的进气阀和排气阀关闭，另一叶室的进气阀和排气阀打开，且另一叶室的子阀门关闭，以使气体分析仪对该叶室内的气体进行分析，与现有的需要人工移动叶室以使单个叶室分别罩住不同农作物的测量方式相比，本发明提供的气体监控系统可以在一开始布置好全部的叶室，并通过预设程序依次执行不同叶室的封闭、采集、分析操作，使得气体采集和分析效率大大提高。

附图说明

为了更清楚的说明本发明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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明第一实施例提供的气体监控系统的示意图；

图2是图1示出的气体监控系统的一种运行状态的示意图；

图3是图1示出的气体监控系统的另一种运行状态的示意图；

图4是本发明第一实施例提供的气体监控系统中叶室的结构示意图；

图5是本发明第二实施例提供的气体监控方法的流程示意图。

图标：100-气体监控系统；110-控制柜；111-第一阀门；112-第二阀门；113-进气阀；114-排气阀；115-第一总管路；116-第二总管路；119-第三阀门；120-叶室；121-进气孔；122-通气孔；123-子阀门；124-风扇；130-气体分析仪；140-气泵；150-管道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

第一实施例

详情请参见图1和图2，气体监控系统100包括控制柜110、多个叶室120、气体分析仪130以及气泵140。

控制柜110包括第一阀门111、第二阀门112、第三阀门119、多个进气阀113以及多个排气阀114。多个进气阀113并联后与第一总管路115连接，多个排气阀114并联后与第二总管路116连接。多个进气阀113的数量与多个排气阀114的数量相同，且每个进气阀113均有与该进气阀113对应的排气阀114。

第一总管路115分别与第一阀门111以及第三阀门119连接。

气体分析仪130具体可以为色谱仪，气体分析仪130的进气口与第一阀门111的远离第一总管路115的一端连接，气体分析仪130的出气口与第二阀门112的一端连接。

第二阀门112的另一端与气泵140的进气口连接，气泵140的进气口还与第三阀门119的远离第一总管路115的一端连接。

叶室120是一种用于测定生态系统的水、甲烷和二氧化碳通量的装置，可以为一种半球型的罩子。多个叶室120的每个叶室120均设置有进气孔121、通气孔122、风扇124以及子阀门123，详情请参见图4。叶室120的数量与进气阀113以及排气阀114的数量相同。每个叶室120分别与控制柜110中的一个进气阀113以及一个排气阀114相对应，该叶室120的进气孔121通过管道150与对应的进气阀113连接，该叶室120的通气孔122通过管道150与对应的排气阀114连接。

进气孔121和通气孔122均可以为开在半球型罩子表面的通孔，且通孔可以通过管道150与控制柜110连接。进气孔121与通气孔122也可以为设置在管道150的管口的开口逐渐扩大的锥形套筒，如图4所示，进气孔121与通气孔122的具体结构不应该理解为是对本发明的限制。。

风扇124设置在叶室120内，用于运转以使叶室120内的气体混合均匀。

子阀门123设置于叶室120的表面，子阀门123通过开启和关闭实现对应叶室120的开放和封闭，每个叶室120的表面可以设置有两个子阀门123，两个子阀门123同时开启或关闭。

上述的第一阀门111、第二阀门112、第三阀门119、子阀门123、多个进气阀113以及多个排气阀114均可以为电磁阀，电磁阀是由电磁控制的工业设备，即可以根据接收到的电信号实现阀门的开启或关闭。

控制柜110内还设置有控制器(图未示)和存储器(图未示)，控制器分别与第一阀门111、第二阀门112、第三阀门119、子阀门123、多个进气阀113以及多个排气阀114电连接，用于发送控制信号实现上述阀门的开启或关闭。

存储器与控制器电连接，存储器内预先存储有控制指令，控制器根据从存储器获得的控制指令对上述阀门进行控制。

控制柜110内还可以包括显示屏，显示屏与控制器电连接，用于显示气体分析仪130经分析获得的结果。

本发明第一实施例的工作原理为：

详情请参见图2，以如图2示出的多个进气阀113和排气阀114中最左侧的进气阀113和排气阀114为例，控制器控制上述进气阀113和排气阀114打开，同时控制第三阀门119开启，与上述进气阀113和排气阀114对应的叶室120的子阀门123关闭，以及该叶室120内的风扇124开启。

控制器控制叶室120的子阀门123关闭，实现了该叶室120的封闭，以便能够更准确地测量该叶室120内的气体，且控制器可以在控制叶室120封闭的同时开启叶室120内的风扇124，使得叶室120内的气体充分混合。

由于从叶室120到控制柜110往往要经过距离较长的管道150(管道150的长度通常为五十米左右)，故控制器在与该叶室120对应的进气阀113和排气阀114开启的同时，控制第一阀门111和第二阀门112关断，控制第三阀门119开启，由于第三阀门119直接与气泵140相连，故气泵140可以对管道150内无测量意义的气体快速地抽取，此时气体从与叶室120的进气孔121对应的管道150依次经过进气阀113、第一总管路115、第三阀门119、气泵140、第二总管路116、排气阀114、与该叶室120的通气孔122对应的管道150到达该叶室120内，即实现了气体在该气体监控系统100中的循环。

若将气体排出该系统，为了维持叶室120内外的气压平衡，往往会有其他气体混入，因此，不如直接将原先叶室120与控制柜110之间的管道150内的气体通入叶室120中与叶室120气体进行混合。由于管道150的体积远小于叶室120的体积，故管道150内原先存留气体对叶室120内气体的影响可以忽略不计。

在预定时间段后，即当管道150内无测量意义的气体被气泵140抽取得差不多时，控制器控制第三阀门119关闭，并同时控制第一阀门111、第二阀门112开启，详情参见图3，以使叶室120内的气体经与该叶室120的进气孔121对应的管道150依次经过进气阀113、第一总管路115、第一阀门111进入气体分析仪130中，以便气体分析仪130对叶室120内的气体进行分析。被分析过的气体再经过第二阀门112、气泵140、第二总管路116、排气阀114循环回叶室120。

控制器具体可以根据管道150的内径以及气泵140的流量来计算管内内无测量意义的气体被抽取完所需要的时间段，并将该时间段作为预设时间段。

气体分析仪130可以将分析结果发送给控制器，当控制器接收到气体分析仪130发送的分析结果时，控制器可以分别控制该叶室120的子阀门123打开，该叶室120内的风扇124停止转动，与该叶室120对应的进气阀113和排气阀114关闭，第一阀门111和第二阀门112关闭，第三阀门119开启；同时控制另一叶室120的子阀门123关闭，该另一叶室120的风扇124开始转动，与该另一叶室120对应的进气阀113和排气阀114打开，从而开始进行该另一叶室120的气体采集和分析处理。

本发明第一实施例提供的气体监控系统100可以在不经人工干预的情况下逐一采集并分析多个叶室120内的气体，与现有的通过单个叶室120分别采集不同作物产生的气体的方式相比，本发明第一实施例提供的气体监控系统100的采集效率高，省时省力。

第二实施例

详情参见图5，图5示出了本发明第二实施例提供的气体监控方法，所述方法包括：

步骤S110，控制器控制与多个叶室120中的一个叶室120对应的进气阀113和排气阀114开启。

当需要对多个叶室120中的一个叶室120内的气体进行采集和分析时，需要控制器控制与该叶室120对应的进气阀113和排气阀114开启。

步骤S120，所述控制器控制第一阀门111和第二阀门112开启。

在控制第一阀门111和第二阀门112开启之前，还可以包括：所述控制器控制第三阀门119开启，并于预设时间段后关闭第三阀门119。

其中，控制器可以根据管道150的内径以及气泵140的流量计算叶室120采集的气体到达气体分析仪130的时间段，并将该时间段作为预设时间段。具体的工作原理与第一实施例相同，在此便不做赘述。

步骤S130，所述控制器控制上述叶室120的子阀门123关闭，以实现该叶室120的封闭。

控制器控制叶室120的子阀门123关闭后，以避免叶室120内采集到的气体与外界气体混合。

步骤S140，气体分析仪130接收并分析该叶室120采集的经管道150传来的气体，并于分析完成后将分析结果发送至所述控制器。

气体分析仪130对叶室120采集到的气体进行分析，并且在分析完成后，将分析结果发给控制器。

步骤S150，所述控制器控制与上述叶室120对应的进气阀113和排气阀114关闭，并控制与多个叶室120中的另一叶室120对应的进气阀113和排气阀114开启，执行步骤S130，直至多个叶室120中预订数量的叶室120执行完上述步骤。

气体分析仪130在对该叶室120内的气体完成分析后，将分析结果发送给控制器，控制器通过控制该叶室120的进气阀113和排气阀114关闭以及另一叶室120的进气阀113和排气阀114开启实现对另一叶室120内的气体的收集。

气体分析仪130还可以分析叶室120采集的气体，若气体中预设组分的含量超过预设阈值，则气体分析仪130发送预设信号至控制器，控制器接收到预设信号后发出报警信号。

例如，在做某些气体的毒性实验时，可以通过叶室120的进气孔121通入该气体，且叶室120内可以放入实验生物如小白鼠等，若气体分析仪130检测到该气体在叶室120内所占比超过预设阈值，则发送预设信号至控制器，控制器接收预设信号并发送报警信号从而提醒实验人员。

本发明第二实施例提供的气体监控方法的工作原理与气体监控系统100的工作原理相同，在此便不做赘述。

本发明实施例提供的气体监控系统100及方法包括控制柜110、多个叶室120、气体分析仪130以及气泵140，控制柜110包括第一阀门111、第二阀门112，多个进气阀113以及与进气阀113分别对应的多个排气阀114，多个进气阀113并联接入第一总管路115，多个排气阀114并联接入第二总管路116。第一总管路115与第一阀门111连接，第一阀门111的另一端与气体分析仪130的进气口连接。气体分析仪130的出气口经第二阀门112与气泵140的进气口连接，气泵140的出气口与第二总管路116连接。每个叶室120均有进气口、排气口以及子阀门123，进气口通过管道150与对应的进气阀113连接，排气口通过管道150与对应的排气阀114连接。当叶室120的子阀门123关闭时，该叶室120封闭，且叶室120内的气体依次经进气口、管道150、进气阀113、第一总管线进入色谱仪，以使色谱仪对该叶室120内的气体进行分析，当分析完成时，该与叶室120对应的进气阀113和排气阀114关闭，另一叶室120的进气阀113和排气阀114打开，且另一叶室120的子阀门123关闭，以使气体分析仪130对该叶室120内的气体进行分析，与现有的需要人工移动叶室120以使单个叶室120分别罩住不同农作物的测量方式相比，本发明提供的气体监控系统100可以在一开始布置好全部的叶室120，并通过预设程序依次执行不同叶室120的封闭、采集、分析操作，使得气体采集和分析效率大大提高。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，上面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行了清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以上对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (10)

1.一种气体监控系统，其特征在于，所述气体监控系统包括：控制柜、多个叶室、气体分析仪以及气泵，

所述控制柜包括第一阀门、第二阀门、多个进气阀以及与多个进气阀分别对应的多个排气阀，所述多个进气阀并联接入第一总管路，所述多个排气阀并联接入第二总管路，所述第一总管路与第一阀门连接，第一阀门的另一端与所述气体分析仪的进气口连接，

所述气体分析仪的出气口经过所述第二阀门与所述气泵的进气口连接；所述气泵的出气口与所述第二总管路连接；

所述多个叶室中的每个叶室均设置有进气孔、通气孔以及子阀门，所述每个叶室的进气孔通过管道与所述控制柜中对应的进气阀连接，所述每个叶室的通气孔通过管道与所述控制柜中对应的出气阀连接；所述子阀门用于实现叶室的封闭或开放。

2.根据权利要求1所述的气体监控系统，其特征在于：所述控制柜还包括控制器，所述控制器分别与多个进气阀、多个排气阀、多个子阀门、第一阀门以及第二阀门耦合，所述控制器用于发送控制信号以实现多个进气阀、多个排气阀、多个子阀门、第一阀门以及第二阀门的开启或闭合。

3.根据权利要求2所述的气体监控系统，其特征在于：所述控制柜还包括存储器，所述存储器与所述控制器电连接，所述存储器内预先存储有控制指令，

所述控制器根据从存储器获得的控制指令，通过控制子阀门封闭或开放所述多个叶室中的至少一个叶室，且将封闭的叶室对应的进气阀和排气阀开启，将开放的叶室对应的进气阀和排气阀关断。

4.根据权利要求1所述的气体监控系统，其特征在于：所述控制柜还包括第三阀门，

所述第三阀门的一端与第一总管路连接，所述第三阀门的另一端与所述气泵的进气口连接。

5.根据权利要求1所述的气体监控系统，其特征在于：所述多个叶室中的每个叶室均包括风扇，

所述风扇用于在对应叶室封闭时，接收控制器的控制信号运转。

6.根据权利要求1所述的气体监控系统，其特征在于：所述控制柜还包括显示屏，所述显示屏与控制器电连接，用于显示气体分析仪分析得到的分析结果。

7.一种气体监控方法，其特征在于：所述方法包括：

控制器控制与多个叶室中的一个叶室对应的进气阀和排气阀开启；

所述控制器控制第一阀门和第二阀门开启；

所述控制器控制上述叶室的子阀门关闭，以实现该叶室的封闭；

气体分析仪接收并分析该叶室采集的经管道传来的气体，并于分析完成后将分析结果发送至所述控制器；

所述控制器控制与上述叶室对应的进气阀和排气阀关闭，并控制与多个叶室中的另一叶室对应的进气阀和排气阀开启，执行控制器控制上述叶室的子阀门关闭步骤，直至多个叶室中预订数量的叶室执行完上述步骤。

8.根据权利要求7所述的气体监控方法，其特征在于：所述控制器控制第一阀门和第二阀门开启之前，所述方法还包括：

所述控制器控制第三阀门开启，并于预设时间段后关闭第三阀门。

9.根据权利要求8所述的气体监控方法，其特征在于：所述控制器控制第三阀门开启预设时间段后，关闭第三阀门，包括：

所述控制器根据管道的内径以及气泵的流量计算叶室采集的气体到达所述气体分析仪的时间段，并将所述时间段作为预设时间段；

所述控制器控制所述第三阀门开启；

所述控制器在预设时间段后，关闭第三阀门。

10.根据权利要求7所述的气体监控方法，其特征在于：所述方法还包括：

气体分析仪分析叶室采集的气体，若气体中预设组分的含量超过预设阈值，则所述气体分析仪发送预设信号至控制器；

所述控制器接收所述预设信号并发出报警信号。