CN108452754A - 一种光催化乙烯分解装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光催化乙烯分解装置，该装置包括乙烯分解器、蓝光光源、通风装置和控制系统，所述蓝光光源为包括多个可独立开关的蓝光LED灯的蓝光LED阵列；所述控制系统包括处理模块和传感模块，所述传感模块包括乙烯浓度传感器、温湿度传感器、风速传感器和光照强度传感器；所述处理模块分别与传感模块和蓝光光源电连接。本发明不仅通过采用蓝光光源催化乙烯分解，避免使用紫外线造成对人的伤害；而且，实现了通过调节光照强度和/或风速来控制乙烯分解速率，使得乙烯分解装置中乙烯分解速率达到最佳。

Description

一种光催化乙烯分解装置

技术领域

本发明涉及一种乙烯分解装置，具体涉及一种光催化乙烯分解装置。

背景技术

蔬果在采集和运输过程中，其熟化过程会产生大量乙烯，贮藏环境中积累的乙烯会诱导蔬果进一步成熟和增添风味，但同时也会使蔬果的腐败，造成巨大的经济损失。在蔬果保鲜领域，可通过降低蔬果贮藏环境中乙烯得浓度，从而达到延长蔬果保鲜时间的效果。

目前果蔬保鲜库常见控制乙烯浓度的方法是通过将乙烯储存在有二氧化钛复合催化剂负载的箱体内，然后在紫外光的照射下催化乙烯分解，该方法具有处理容易的优点，已经得到广泛应用。但是这种方法具有两方面问题，一方面过度照射紫外线对人体是有害的，使用紫外线照射分解乙烯会对长期在果蔬保鲜库工作的工作人员不可避免造成伤害；另一方面，这种方法只能以一个固定的光源强度对乙烯进行催化分解，分解速率不可控。

发明内容

为克服现有的技术缺陷，本发明提供了一种光催化乙烯分解装置，该乙烯分解装置不仅可以避免使用紫外线照射乙烯分解伤害到人体健康，还可通过控制光源智能调节乙烯分解速率。

为实现本发明的目的，采用以下技术方案予以实现：

一种光催化乙烯分解装置，包括一个密闭的箱体，所述箱体内设有乙烯分解器、蓝光光源和控制系统，所述乙烯分解器内置有乙烯分解催化剂，所述控制系统包括处理模块和传感模块，所述传感模块包括至少一个乙烯浓度传感器，所述处理模块分别与乙烯浓度传感器和蓝光光源电连接，用于读取乙烯浓度传感器的数据，进而控制蓝光光源。

本发明提供的一种光催化乙烯分解装置，其中乙烯分解催化剂是指二氧化钛复合催化剂，其负载在乙烯分解器内，待分解乙烯装在箱体内并充满各个角落，其中流动到乙烯分解器内与二氧化钛复合催化剂接触的乙烯在蓝光光源的照射下发生分解反应，其中乙烯浓度传感器感应箱内乙烯浓度的变化，处理模块接收所述乙烯浓度传感器的数据，通过控制蓝光光源调节光催化乙烯分解的强度，所述乙烯浓度传感器继续感应箱内乙烯浓度，处理模块再根据乙烯浓度进一步控制蓝光光源，以此循环直到乙烯浓度变化达到理想值。本发明中提供的乙烯分解装置采用蓝光光源，避免使用紫外线造成对人的伤害，且通过控制蓝光光源智能调节乙烯分解速率，实现光催化乙烯分解反应的智能控制。

进一步的，所述蓝光光源为蓝光LED阵列，所述蓝光LED阵列包括数个可独立开关的蓝光LED灯。本发明中蓝光光源为包括数个可独立开关LED灯的蓝光LED阵列，可以实现不同个数的蓝光LED灯亮来控制光照强度的调节，从而通过控制光照强度来控制乙烯分解速率。

进一步的，所述箱体内还包括与处理模块电连接的通风装置，所述处理模块控制通风装置的风速。一般情况下，在光催化乙烯分解过程中，风速、光照强度、温度、湿度四个条件都是影响乙烯分解速率的条件，但本发明提供的装置中乙烯分解过程是在密封箱体内进行的，其温度和湿度可认为基本保持不变，因此，若要调节乙烯分解速率，只需通过调节光照强度和/或通风装置的风速即可。

进一步的，所述传感模块还包括温湿度传感器、风速传感器和光照强度传感器，所述温湿度传感器、风速传感器和光照强度传感器分别与处理模块电连接。由于光催化乙烯分解过程中同时会受到风速、光照强度、温度和湿度的影响，在所述装置内设置温湿度传感器、风速传感器和光光照强度传感器，可以观察箱体内各个影响因子的具体参数，以便于可视化。

进一步的，所述处理模块内设有预先建立深度学习模型的智能学习模块，所述智能学习模块在获取乙烯浓度传感器数据、风速数据、光照强度数据和温湿度数据后得出乙烯最佳分解速率，处理模块根据乙烯最佳分解速率控制蓝光LED阵列的光照强度和/或通风装置的风速。

具体的，虽然提高风速和/或光照强度可以加快乙烯分解速率，但却增大了装置的能耗，所述最佳分解速率是指乙烯分解速率与能耗之间的一个平衡点，使得总的经济效益最佳。所述智能学习模块设有预先建立的深度学习模型，所述深度学习模型在获得乙烯分解装置内的温湿度参数、风速参数及光照强度参数，采用BP神经网络计算出当前条件下乙烯分解的最佳速率，处理模块通过最佳分解速率联系当前乙烯分解速度来控制蓝光LED阵列的光照强度和/或光照强度，从而使光催化乙烯分解在该条件下达到最佳分解速率。需要说明的是，本技术方案不限于调节光照强度和/或风速，已经实现或者将来可以实现的情况，关于通过调节装置内温度和/或湿度来控制乙烯分解速率，只要是通过智能学习模块预先获得最佳分解速率，然后通过自动调节，达到最佳分解速率，都在本技术方案的保护范围内。

进一步的，所述蓝光LED阵列的光照强度通过改变蓝光LED灯的亮灭个数调节。具体的，若当前乙烯分解速率小于最佳分解速率，通过增加蓝光LED灯亮的个数，增强光照强度，加快乙烯分解速率，直到达到最佳分解速率；若当前乙烯分解速率大于最佳分解速率，通过减少蓝光LED灯亮的个数，减弱光照强度，减慢乙烯分解速率，直到达到最佳分解速率。

进一步的，所述控制系统还包括与处理模块电连接的可视化显示模块，所述显示模块用于显示乙烯分解反应参数和提供人工操作界面。本发明中，所述显示模块与处理模块通信连接，用于显示影响光催化乙烯分解的反应参数，包括箱体内乙烯浓度、温湿度、风速和光照强度信息，从而实现所述乙烯分解装置的可视化；所述人工操作界面是作为人工输入端口，实现所述乙烯分解装置的人工控制。

进一步的，所述乙烯分解器为两端敞开的石英玻璃管，其一端设有通风装置，另一端设置有风速传感器。本发明中所述乙烯分解器为两端敞开的石英玻璃管，待分解乙烯在通风装置的作用下穿过乙烯分解催化剂膜，实现在光照条件下的快速分解。

进一步的，每个蓝光LED阵列旁至少设有一个乙烯浓度传感器和/或一个温湿度传感器。由于箱体具有一定空间，其内部各个位置的温湿度和乙烯浓度存在差异，每个蓝光LED阵列旁至少设有一个乙烯浓度传感器和/或一个温湿度传感器，不仅能够分别检测每个蓝光LED阵列附近的温湿度和乙烯浓度，实现反应参数的精确检测，还可以在各个乙烯浓度传感器获得的乙烯浓度数据偏差较大时，通过加快所述风速传感器的风速增快箱内乙烯的流动性，使得其中乙烯浓度均匀性提高。

进一步的，所述蓝光光源还包括电路板底座和安装蓝光LED灯的电路板，所述电路板底座为电路板提供连接端口。本发明中的所述蓝光光源为这种结构，可以实现蓝光LED阵列上设有多个可独立开关的蓝光LED灯，从而通过改变蓝光LED灯亮个数，实现对光照强度的调节。

进一步的，所述电路板一面设置蓝光LED灯，另一面设有T形凹槽，所述电路板底座一面设有与T型凹槽相匹配的T型凸块，另一面与箱体内表面连接。通过这种结构可实现所述电路板与电路板底座可拆卸连接，可以方便电路板的维修和更换。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种光催化乙烯分解装置包括乙烯分解器、蓝光光源、通风装置和控制系统，所述蓝光光源为包括多个可独立开关的蓝光LED灯的蓝光LED阵列；所述控制系统包括处理模块和传感模块，所述传感模块包括乙烯浓度传感器、温湿度传感器、风速传感器和光照强度传感器；所述处理模块分别与传感模块和蓝光光源电连接。本发明不仅通过采用蓝光光源催化乙烯分解，避免使用紫外线造成对人的伤害；而且，采用BP神经网络计算出乙烯分解的最佳速率，通过调节光照强度和/或风速控制乙烯分解速率，使得乙烯分解速率达到最佳。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的内部正面结构示意图；

图3为本发明的内部后视图；

图4为本发明内部俯视结构示意图；

图5为LED灯及灯座结构示意图；

图6为LED灯及灯座装配示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明实施方式作进一步详细地说明。

实施例

如图1~4所示，一种光催化乙烯分解装置，包括一个密闭的箱体，所述箱体内设有乙烯分解器100、蓝光光源200和控制系统，所述乙烯分解器100内置有乙烯分解催化剂；所述控制系统包括处理模块和传感模块，所述传感模块包括至少一个乙烯浓度传感器321，所述处理模块分别与乙烯浓度传感器321和蓝光光源200电连接，用于读取乙烯浓度传感器321数据，进而控制蓝光光源200。

进一步的，所述蓝光光源200为蓝光LED阵列，所述蓝光LED阵列包括数个可独立开关的蓝光LED灯。本发明中蓝光光源200为包括数个可独立开关LED灯的蓝光LED阵列，可以实现不同个数的蓝光LED灯亮来控制光照强度的调节，从而通过控制光照强度来控制乙烯分解速率。

进一步的，所述箱体内还包括与处理模块电连接的通风装置400，所述处理模块控制通风装置400的风速。

进一步的，所述传感模块还包括温湿度传感器322、风速传感器323和光照强度传感器，所述温湿度传感器322、风速传感器323和光照强度传感器分别与处理模块电连接。

进一步的，所述处理模块内设有预先建立深度学习模型的智能学习模块，所述智能学习模块在获取乙烯浓度传感器321数据、风速数据、光照强度数据和温湿度数据后得出乙烯最佳分解速率，处理模块根据乙烯最佳分解速率控制蓝光LED阵列的光照强度和/或通风装置400的风速。

进一步的，所述蓝光LED阵列的光照强度通过改变蓝光LED灯的亮灭个数调节。

进一步的，所述控制系统还包括与处理模块电连接的可视化显示模块311，所述显示模块311用于显示乙烯分解反应参数和提供人工操作界面。

进一步的，所述乙烯分解器100为两端敞开的石英玻璃管，其一端设有通风装置400，另一端设置有风速传感器323。

进一步的，每个蓝光LED阵列旁至少设有一个乙烯浓度传感器321和/或一个温湿度传感器322。

进一步的，所述箱体为立方体，蓝光LED阵列设置有四个，箱体顶面和底面分别设置两个。

进一步的，如图5和6所示，所述蓝光光源200还包括电路板底座210和安装蓝光LED灯的电路板220，所述电路板底座210为电路板220提供连接端口。

进一步的，所述电路板220一面设置蓝光LED灯，另一面设有T形凹槽，所述电路板底座210一面设有与T型凹槽相匹配的T型凸块，另一面与箱体内表面连接。

在实际使用中，所述乙烯分解装置进行光催化分解乙烯实验时具有以下工作过程：

首先，操作人员通过将二氧化钛复合催化剂负载在乙烯分解器100内部，然后在装置内通入待分解乙烯；接着，在所述显示模块311输入开始命令，处理模块控制箱内乙烯浓度传感器321、温湿度传感器322、风速传感器323和光照强度传感器分别开始检测；接着，处理模块内预先建立深度学习模型的智能学习模块根据获得的乙烯浓度传感器321数据、风速数据、光照强度数据和温湿度数据后得出乙烯最佳分解速率；所述处理模块再根据当前乙烯分解速率与最佳分解速率的关系，控制蓝光LED阵列的光照强度和/或通风装置400的风速调节乙烯分解速率。

具体的，若当前乙烯分解速率小于最佳分解速率，有两种方法调节乙烯分解速率，方法一，通过增加蓝光LED灯亮的个数，增强光照强度，加快乙烯分解速率，直到达到最佳分解速率；方法二，通过增大通风装置400的风速，增加穿过乙烯分解器100的待分解乙烯的量，使装置内更多待分解乙烯进行分解，直到达到最佳分解速率；若当前乙烯分解速率大于最佳分解速率，同样有两种方式调节乙烯分解速率，具体方法与上相反，不再赘述。

以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种光催化乙烯分解装置，包括一个密闭的箱体，其特征在于，所述箱体内设有乙烯分解器、蓝光光源和控制系统，所述乙烯分解器内置有乙烯分解催化剂，所述控制系统包括处理模块和传感模块，所述传感模块包括至少一个乙烯浓度传感器，所述处理模块分别与乙烯浓度传感器和蓝光光源电连接，用于读取乙烯浓度传感器数据，进而控制蓝光光源。

2.根据权利要求1所述的一种光催化乙烯分解装置，其特征在于，所述蓝光光源为蓝光LED阵列，所述蓝光LED阵列包括多个可独立开关的蓝光LED灯。

3.根据权利要求1或2所述的一种光催化乙烯分解装置，其特征在于，所述箱体内还包括与处理模块电连接的通风装置，所述处理模块控制通风装置的风速。

4.根据权利要求3所述的一种光催化乙烯分解装置，其特征在于，所述传感模块还包括温湿度传感器、风速传感器和光照强度传感器，所述温湿度传感器、风速传感器和光照强度传感器分别与处理模块电连接。

5.根据权利要求4所述的一种光催化乙烯分解装置，其特征在于，所述处理模块内设有预先建立深度学习模型的智能学习模块，所述智能学习模块在获取乙烯浓度传感器数据、风速数据、光照强度数据和温湿度数据后得出乙烯最佳分解速率，处理模块根据乙烯分解速率控制蓝光LED阵列的光照强度和/或通风装置的风速。

6.根据权利要求5所述的一种光催化乙烯分解装置，其特征在于，所述蓝光LED阵列的光照强度通过改变蓝光LED灯的亮灭个数调节。

7.根据权利要求1、2、4、5或6所述的一种光催化乙烯分解装置，其特征在于，所述控制系统还包括与处理模块电连接的可视化显示模块，所述显示模块用于显示乙烯分解反应参数和提供人工操作界面。

8.根据权利要求1、2、4、5或6所述的一种光催化乙烯分解装置，其特征在于，所述乙烯分解器为两端敞开的石英玻璃管，其一端设有通风装置，另一端设置有风速传感器。

9.根据权利要求1、2、4、5或6所述的一种光催化乙烯分解装置，其特征在于，所述蓝光光源还包括电路板底座和安装蓝光LED灯的电路板，所述电路板底座为电路板提供连接端口。

10.根据权利要求9所述的一种光催化乙烯分解装置，其特征在于，所述电路板一面设置蓝光LED灯，另一面设有T形凹槽，所述电路板底座一面设有与T型凹槽相匹配的T型凸块，另一面与箱体内表面连接。