CN108507838B - 悬吊式多点气体采集系统及其测控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种悬吊式多点气体采集系统，包括水平垂直采集装置、主控制器和供电系统，所述水平垂直采集装置包括沿水平方向行进的水平行走机构、沿垂直方向升降的垂直升降系统和气体采集装置，所述垂直升降系统的一端固接在所述水平行走机构上，所述垂直升降系统的另一端安装有所述气体采集装置；所述主控制器与所述水平垂直行走系统连接，控制所述水平垂直采集装置按照预设采集点位置和预设采集顺序移动至采集点进行气体采集；本发明提供一种使用所述悬吊式多点气体采集系统进行气体采集的测控方法，极大减少了人力工作强度，提高了自动化程度和采集的准确度和效率。

Description

悬吊式多点气体采集系统及其测控方法

技术领域

本发明涉及气体采集领域，具体的说，涉及了一种悬吊式多点气体采集系统及其测控方法。

背景技术

目前的养殖厂气体采集多采用手工现场进行，需要人工多次多地点进出养殖区域进行现场操作采集；还有一种方式采用地面行走设备进行采集，此种方式占用地面空间，多在非养殖区采集，在养殖区采集时候，容易受到养殖动物的干扰，不方便在养殖区的正上方采集气体样本，两种方式都有较大的弊端。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供了一种悬吊式多点气体采集系统及其测控方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种悬吊式多点气体采集系统，包括水平垂直采集装置、主控制器和供电系统，所述主控制器与所述水平垂直采集装置连接，控制所述水平垂直采集装置按照预设采集点位置和预设采集顺序移动至采集点进行气体采集；所述供电系统分别与所述水平垂直采集装置和所述主控制器连接，以提供电源电压。

基于上述，所述水平垂直采集装置包括沿水平方向行进的水平行走机构、沿垂直方向升降的垂直升降机构和气体采集装置，所述垂直升降机构的一端固接在所述水平行走机构上，所述垂直升降机构的另一端安装有所述气体采集装置。

基于上述，所述水平行走机构包括固定在圈舍屋顶两侧的行走导轨、套设在所述行走导轨上的小车和用于驱动所述小车沿所述行走导轨行进的步进电机，所述小车上设置有所述主控制器和所述供电系统，所述主控制器控制连接所述步进电机。

基于上述，所述水平行走机构还包括设置在所述小车上的平衡调节单元，所述平衡调节单元与所述主控制器连接，用于调节所述小车以平衡状态沿所述行走导轨水平行进。

基于上述，所述水平行走机构还包括射频定位单元，所述射频定位单元包括安装在所述行走导轨上的多个射频标签和设置在所述小车上的射频读卡器，每个射频标签内设置有各自的水平位置信息，所述射频读卡器连接所述主控制器，读取所述射频标签上的水平位置信息并上传给所述主控制器。

基于上述，所述气体采集装置包括空气泵、空气分配器和多个储气瓶，所述空气泵连通所述空气分配器,所述空气分配器连通多个储气瓶，所述主控制器分别与所述空气泵和所述空气分配器连接，通过控制所述空气分配器出气口的切换将所述空气泵同一时刻采集的气体存储至一个或多个储气瓶内。

基于上述，还包括动物驱赶装置,所述动物驱赶装置包括用于对动物进行电击的电击装置和用于播放警示音的警示装置,所述电击装置和所述声音警示装置分别与所述主控制器连接。

基于上述，还包括手动遥控控制装置，所述手动遥控控制装置包括遥控手柄和与所述遥控手柄连接的遥控模块，所述遥控模块与所述主控制器通信连接，用于根据所述遥控手柄发送的操作信号向所述主控制器发送对应的控制指令。

基于上述，还包括远程无线传输与上位机管理系统，所述远程无线传输与上位机管理系统包括无线传输模块和计算机管理系统，所述计算机管理系统通过所述无线传输模块获取所述主控制器的运行数据以及向所述主控制器发送控制指令。

本发明还提供一种使用所述悬吊式多点气体采集系统进行气体采集的测控方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，在所述主控制器内预设多个采集点的位置以及采集顺序；

步骤2，所述主控制器根据预设采集顺序确定目标采集点，然后根据目标采集点的水平位置信息控制所述水平行走机构沿水平方向行进到目的水平位置，根据目标采集点的垂直高度信息控制所述垂直升降机构下降到目的高度；

步骤3，所述主控制器控制所述气体采集装置采集气体；

步骤4，采集完成后返回执行步骤2，直至完成所有采集点的气体采集时退出循环。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说：

（1）本发明通过水平行走机构实现水平行走，通过主控制器中的陀螺仪功能保持装置水平状态运动，射频定位功能实现水平位置的设定与定位；电动伸缩升降系统实现垂直方向的高度定位，从而实现了水平方向多点，垂直方向多高度的气体采集位置控制，发明减少了人力工作强度，提高了自动化程度和采集的准确度和效率；

（2）采用气体采集泵和空气分配器，以实现不同位置时气瓶的采集和切换；

（3）采用动物驱赶及警示、自动充电、可固定式遥控、远程无线传输与上位机管理等多项辅助功能，减少了采集时动物对采集的干扰，使系统更加智能化，操作更加便捷。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的原理框图。

图中，1.圈舍屋顶；2.圈舍墙壁；3.行走导轨；4.小车；5.限位开关；6.步进电机；7.主控制器；8.射频读卡器；9.射频标签；10.垂直升降机构；11.空气分配器；12.空气泵；13.储气瓶；14.蓄电池；15.充电接口；16.遥控手柄；17.动物驱赶装置。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1和图2所示，一种悬吊式多点气体采集系统，包括水平垂直采集装置、主控制器7和供电系统，所述主控制器7与所述水平垂直采集装置连接，控制所述水平垂直采集装置按照预设采集点位置和预设采集顺序移动至采集点进行气体采集,所述供电系统分别与所述水平垂直采集装置和所述主控制器7连接，以提供电源电压。优选的，所述预设采集点位置包括水平位置和垂直高度。

具体的，所述水平垂直采集装置包括沿水平方向行进的水平行走机构、沿垂直方向升降的垂直升降机构10和气体采集装置，所述水平行走机构固定安装在圈舍屋顶1两侧，所述垂直升降机构10的一端固接在所述水平行走机构上，所述垂直升降机构10的另一端安装有所述气体采集装置。

本发明还提供一种使用所述悬吊式多点气体采集系统进行气体采集的测控方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，由于所述悬吊式多点气体采集系统要对多个采集点进行气体采集，以实现水平方向多点、垂直方向多高度的气体采集，因此在进行多点气体采集之前，需要先在所述主控制器7内预设多个采集点的位置以及采集顺序；

步骤2，所述主控制器7根据预设采集顺序确定目标采集点，然后根据目标采集点的水平位置信息控制所述水平行走机构沿水平方向行进到目的水平位置，根据目标采集点的垂直高度信息控制所述垂直升降机构10下降到目的高度；

其中，所述主控制器7可以先根据目标采集点的水平位置信息控制所述水平行走机构沿水平方向行进到目的水平位置，然后根据目标采集点的垂直高度信息控制所述垂直升降机构10下降到目的高度；所述主控制器7还可以先根据目标采集点的垂直高度信息控制所述垂直升降机构10下降到目的高度，然后根据目标采集点的水平位置信息控制所述水平行走机构沿水平方向行进到目的水平位置；

步骤3，所述主控制器7控制所述气体采集装置采集气体；

步骤4，采集完成后返回执行步骤2重新确定下一个目标采集点，然后控制所述水平垂直采集装置进行下一个目标采集点的气体采集，直至完成所有采集点的气体采集时退出循环。

通过上述方法极大减少了人力工作强度，提高了自动化程度和采集的准确度和效率。

具体的，所述水平行走机构包括固定在圈舍屋顶1两侧的行走导轨3、套设在所述行走导轨3上的小车4和用于驱动所述小车4沿所述行走导轨3行进的步进电机6，所述小车4上设置有所述主控制器7和所述供电系统，所述主控制器连接所述步进电机6，所述行走导轨3两端还设置有限位开关5。使用时，所述主控制器7控制所述步进电机6正向或反向运行，从而驱动所述小车4沿所述绳索或所述导杆正向或反向移动，实现所述小车4的水平行进。优选的，所述行走导轨3为绳索或导杆。

由于所述行走导轨3通常情况下比较窄，所述小车4沿所述行走导轨行走时必然会左右晃动，从而使得所述气体采集装置也左右晃动，影响对目标采集点的气体采集。因此为了实现所述气体采集装置对目标采集点的精准采集，需要确保所述小车4沿着所述行走导轨3行走时时刻保持平衡状态，为了解决这个问题，所述水平行走机构还包括设置在所述小车4上的平衡调节单元，所述平衡调节单元与所述主控制器连接，用于调节所述小车4以平衡状态沿所述行走导轨3水平行进。与此同时所述垂直升降机构10也起到下坠保持平衡的功能。

具体的，所述平衡调节单元陀螺仪和平衡执行机构，所述陀螺仪与所述主控制器7连接，采集所述小车4的倾斜角度发送给所述主控制器；所述平衡执行机构包括滑杆、配重块和配重电机，所述滑杆的两端固定在所述小车4上，所述配重块套设在所述滑杆上，所述配重电机设置在所述配重块上，正常情况下所述配重块位于所述滑杆的中间位置；所述主控制器与所述配重电机电连接，根据所述小车4的倾斜角度输出配重调节信号给所述配重电机，所述配重电机带动所述配重块以相反于所述倾斜角度的方向沿所述滑杆运动，最终确保所述小车4以水平平衡状态运行。

为了实现所述悬吊式多点气体采集系统能够准确移动到采集点，所述水平行走机构还包括射频定位单元，所述射频定位单元包括多个射频标签9和设置在所述小车4上的射频读卡器8，所述多个射频标签9分别按照不同的采集点的水平位置安装在所述行走导轨3上，每个射频标签9内设置有各自的水平位置信息；所述射频读卡器8连接所述主控制器7，当所述小车4运行到所述射频标签9附近时，所述射频读卡器8读取所述射频标签9内的水平位置信息并上传给所述主控制器7，所述主控制器7根据接收到的水平位置信息控制所述步进电机6继续前进或控制所述步进电机6停止工作并控制所述垂直升降机构10开始工作。

为了实现所述悬吊式多点气体采集系统在垂直方向上的多点采集，优选的，所述垂直升降机构10为电动伸缩杆，通过垂直方向的高度定位实现垂直方向的多点采集。

当所述水平行进系统和所述垂直升降机构10运行到目标采集点时，所述主控制器7控制所述气体采集装置开始工作。由于本发明要实现多点多高度的气体采集，所以需要多路气体采集存储系统。为了简化设计，本发明的气体采集装置包括空气泵12、空气分配器11和多个储气瓶13，所述空气泵12连通所述空气分配器11,所述空气分配器11连通多个储气瓶13，所述主控制器分别与所述空气泵12和所述空气分配器11连接，通过控制所述空气分配器出气口的切换将所述空气泵12同一时刻采集的气体存储至一个或多个储气瓶13内。优选的，所述空气分配器11为带有8个出气口的分配器，最多可以实现8个采集点的气体采集。

另外，由于本发明多安装在养殖区域，当所述悬吊式多点多高度气体采集装置的高度太低时，极易受到养殖动物的干扰，为了解决这个问题，所述悬吊式多点多高度气体采集装置还包括动物驱赶装置17,所述动物驱赶装置17包括用于对动物进行电击的电击装置和用于播放警示音的警示装置,所述电击装置和所述声音警示装置分别与所述主控制器7连接。优选的，所述电击装置为可产生高压电的旋转高压电机。

当所述悬吊式多点多高度气体采集装置降低到离圈舍地面较低的地方时，所述主控制器7控制所述电击装置打开，对接触的动物进行无伤害的电击驱赶，并通过所述声音警示装置播放警示音，让动物不敢靠近。当气体采集完成后，所述主控制器7控制所述垂直升降机构10开始上升，当上升至养殖动物无法接触的高度时，所述主控制器7控制所述电击装置和所述声音警示装置自动关闭。

由于上述悬吊式多点多高度气体采集气筒一般情况实现的是定点定高度的气体采集，为了实现任何位置均可以进行气体采集这一功能，所述悬吊式多点多高度气体采集装置还包括手动遥控控制装置，所述手动遥控控制装置包括遥控手柄16和遥控模块，所述遥控手柄16可以设置在圈舍墙壁2上的固定式遥控手柄，也可以为手持式遥控手柄，所述遥控模块与所述主控制器7通信连接，通过无线或有线方式接收所述遥控手柄16的操作信号，并向所述主控制器7发送对应的控制指令以控制所述水平垂直采集装置对任意位置进行气体采集。

为了实现远程操作所述悬吊式多点多高度气体采集装置，所述悬吊式多点多高度气体采集装置还包括远程无线传输与上位机管理系统，所述远程无线传输与上位机管理系统包括无线传输模块和计算机管理系统，优选的，所述无线传输模块为无线485模块，所述计算机管理系统通过所述无线485模块获取所述主控制器7的运行数据；通知所述计算机管理系统还可以通过所述无线485模块向所述主控制器7发送控制指令，控制所述水平垂直采集装置的工作。

为了确保所述悬吊式多点多高度气体采集装置可以长时间使用，具体的，所述供电系统包括充电模块和供电模块，所述充电模块连接所述供电模块以向所述供电模块充电，所述供电模块用于向所述悬吊式多点气体采集系统供电。优选的，所述供电模块包括设置在12V蓄电池14以及各类电压转换电路以实现对整个系统统一供电；所述充电模块为与所述12V蓄电池14电连接的充电接口15，优选的，所述充电接口15设置在所述限位开关5下方与所述蓄电池14相对应的圈舍墙壁2上；当所述主控制器7检测到所述12V蓄电池14的电量低于10%后，所述主控制器7控制所述水平垂直采集装置移动到起始位置完成与充电接口15的自动对接，从而实现自动充电；或者所述主控制器7可以预先设置充电时间，当所述主控制器7检测到到达充电时间时，控制所述水平垂直采集装置移动到起始位置完成与充电接口15的自动对接，从而实现自动充电；充电完毕所述主控制器7控制所述水平垂直采集装置驶离所述起始位置，进入待命状态。

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其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (4)

1.一种悬吊式多点气体采集系统，其特征在于：包括水平垂直采集装置、主控制器和供电系统，所述主控制器与所述水平垂直采集装置连接，控制所述水平垂直采集装置按照预设采集点位置和预设采集顺序移动至采集点进行气体采集；所述供电系统分别与所述水平垂直采集装置和所述主控制器连接，以提供电源电压；

所述水平垂直采集装置包括沿水平方向行进的水平行走机构、沿垂直方向升降的垂直升降机构和气体采集装置，所述垂直升降机构的一端固接在所述水平行走机构上，所述垂直升降机构的另一端安装有所述气体采集装置；所述水平行走机构包括固定在圈舍屋顶两侧的行走导轨、套设在所述行走导轨上的小车和用于驱动所述小车沿所述行走导轨行进的步进电机，所述小车上设置有所述主控制器和所述供电系统，所述主控制器控制连接所述步进电机；所述行走导轨为绳索或导杆；

所述水平行走机构还包括射频定位单元，所述射频定位单元包括安装在所述行走导轨上的多个射频标签和设置在所述小车上的射频读卡器，每个射频标签内设置有各自的水平位置信息，所述射频读卡器连接所述主控制器，读取所述射频标签上的水平位置信息并上传给所述主控制器；

所述气体采集装置包括空气泵、空气分配器和多个储气瓶，所述空气泵连通所述空气分配器,所述空气分配器连通多个储气瓶，所述主控制器分别与所述空气泵和所述空气分配器连接，通过控制所述空气分配器出气口的切换将所述空气泵同一时刻采集的气体存储至一个或多个储气瓶内；

所述水平行走机构还包括设置在所述小车上的平衡调节单元，所述平衡调节单元与所述主控制器连接，用于调节所述小车以平衡状态沿所述行走导轨水平行进；

还包括动物驱赶装置,所述动物驱赶装置包括用于对动物进行电击的电击装置和用于播放警示音的警示装置,所述电击装置和声音警示装置分别与所述主控制器连接。

2.根据权利要求1所述的悬吊式多点气体采集系统，其特征在于：还包括手动遥控控制装置，所述手动遥控控制装置包括遥控手柄和与所述遥控手柄连接的遥控模块，所述遥控模块与所述主控制器通信连接，用于根据所述遥控手柄发送的操作信号向所述主控制器发送对应的控制指令。

3.根据权利要求1所述的悬吊式多点气体采集系统，其特征在于：还包括远程无线传输与上位机管理系统，所述远程无线传输与上位机管理系统包括无线传输模块和计算机管理系统，所述计算机管理系统通过所述无线传输模块获取所述主控制器的运行数据以及向所述主控制器发送控制指令。

4.一种使用权利要求1所述悬吊式多点气体采集系统进行气体采集的测控方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，在所述主控制器内预设多个采集点的位置以及采集顺序；

步骤2，所述主控制器根据预设采集顺序确定目标采集点，然后根据目标采集点的水平位置信息控制所述水平行走机构沿水平方向行进到目的水平位置，根据目标采集点的垂直高度信息控制所述垂直升降机构下降到目的高度；

步骤3，所述主控制器控制所述气体采集装置采集气体；

步骤4，采集完成后返回执行步骤2，直至完成所有采集点的气体采集时退出循环。