CN109375557A - 具有多点气体动态检测的监控系统及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了具有多点气体动态检测的监控系统，其中：包括智能控制器和若干个定点动态检测器，智能控制器与气象站信号连接，并能从气象站获得天气信息，每个定点动态检测器包括环形底座、集气环以及上封盖，智能控制器与每一个定点动态检测器的控制器无线信号连接，智能控制器能根据天气信息中的光照信息向控制器发出指令，使控制器控制电加热片发热，定点动态检测器能盖合在同一个检测区域内不同的检测点上，环形底座密封地压在将检测点四周的土壤上，底座通孔位于检测点上，检测点土壤挥发的气体完全进入环壁围成的内腔中。本发明具有检测数据精确、定点动态检测器的气体环境与外界相近的优点。
Description
技术领域
本发明属于气体检测设备的技术领域，具体涉及具有多点气体动态检测的监控系统及其检测方法。
背景技术
在实地检测气体挥发量时，会使用到气体检测箱，其工作原理是将气体检测箱罩在目标物上，目标物挥发出的气体会充斥气体检测箱，气体检测箱内安装气体检测器，实时记录气体检测箱内目标气体含量的变化情况，但是，这种气体检测箱在检测过程中，会改变目标物周围的风向、风速、温度等环境，导致目标物挥发气体的并不能完全和外界一致，检测结果不准确。此外，由于气体检测箱大小有限，一次只能检测一个小区域的挥发气体的情况，而对一个比较大的区域，无法进行测量，而且，进行多次测量然后取平均值的方法，也会因为时间不同步，导致检测结果并不准确。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种检测数据精确、动态箱内的气体环境与外界相近、可以进行大区域检测的多点气体动态检测的监控系统及其检测方法。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
具有多点气体动态检测的监控系统，其中：包括智能控制器和若干个定点动态检测器，智能控制器与气象站信号连接，并能从气象站获得天气信息，每个定点动态检测器包括环形底座、集气环以及上封盖，环形底座为水平底座，中间具有底座通孔，底座通孔的横截面积为预定值，集气环具有水平的环下座和竖直的环壁，环下座下表面与环形底座上表面密封对接，且环下座能相对于环形底座转动，环壁围成的内腔的横截面与底座通孔的横截面完全相同，且环壁围成的内腔与环形底座的底座通孔连通，上封盖盖合在环壁上端，将环壁围成的内腔上部密封，环壁上开设有进气通道和出气通道，进气通道和出气通道分别位于环壁相对的两侧，进气通道和出气通道均一端与外部连通，一端与环壁围成的内腔连通，环壁的内侧面贴附有电加热片，进气通道上安装有进气气体检测器，出气通道上安装有出气气体检测器，环壁内还固定有直流电源和内置无线信号收发模块的控制器，直流电源与进气气体检测器、出气气体检测器、控制器以及电加热片连接并为四者供电，控制器与进气气体检测器、出气气体检测器以及电加热片连接，并能接收进气气体检测器、出气气体检测器的信号，控制电加热片的加热，智能控制器与每一个定点动态检测器的控制器无线信号连接，智能控制器能根据天气信息中的光照信息向控制器发出指令，使控制器控制电加热片发热，定点动态检测器能盖合在同一个检测区域内不同的检测点上，环形底座密封地压在将检测点四周的土壤上，底座通孔位于检测点上，检测点土壤挥发的气体完全进入环壁围成的内腔中。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
上述的智能控制器从气象站获得的天气信息至少包括风速、风向、光照强度、温度以及湿度信息。
上述的监控系统还包括风速模拟挂件，进气通道位于环壁外侧的开口设置有风机对接口，环下座上表面固定有风机固定架，风速模拟挂件为风机，风速模拟挂件可取下地固定在风机固定架上，风速模拟挂件的进风口位于环壁外，风速模拟挂件的出风口与风机对接口对接，控制器以及直流电源分别与风速模拟挂件连接，直流电源为风速模拟挂件供电，控制器控制风速模拟挂件风速。
上述的监控系统还包括风向模拟挂件，环形底座内设有环形的螺纹槽，风向模拟挂件为步进电机，步进电机固定在环下座上，步进电机的驱动轴穿过环下座与螺纹槽的螺纹咬合配合，步进电机转动时，步进电机的驱动轴带动环形底座与环下座相对转动，控制器以及直流电源分别与风向模拟挂件连接，直流电源为步进电机供电，控制器控制步进电机转动步数，使进气通道和出气通道转动到预定方向。
上述的环壁在进气通道内侧开口处安装导风板，导风板上设置有若干导风孔，导风孔横向设置，进气通道内的气体径导风孔后，横向流动进入环壁内腔中。
上述的智能控制器为电脑，控制器为单片机，型号为STM32L系列。
上述的上封盖为透明塑料板或透明玻璃板。
上述的进气气体检测器和出气气体检测器为氨气检测器。
多点气体动态检测的监控系统的检测方法，包括以下步骤：
步骤一、在检测区域内，选择若干个检测点，同时在每个检测点上放置一个定点动态检测器，要求定点动态检测器的环形底座密封地压在将检测点四周的土壤上，底座通孔位于检测点上，检测点土壤挥发的气体完全进入环壁围成的内腔中；起始状态下，所有定点动态检测器的进气通道和出气通道的方向均为预设方向；气体经过进气通道进入环壁的内腔，然后通过出气通道流出环壁的内腔，进气气体检测器和出气气体检测器实时检测流经气体中目标气体含量，并将信息发送至控制器，控制器对信息进行储存；
步骤二、智能控制器从气象站获取天气信息，天气信息包括：风速、风向和光照强度，
步骤三、根据环壁高度、光照强度以及当时时间信息，智能控制器确定一温度补偿值，智能控制器将该温度补偿值发送至所有定点动态检测器的控制器，控制器控制电加热片以温度补偿值对应的功率加热；
步骤四、智能控制器将风速信息、风向信息发送至所有定点动态检测器的控制器，控制器控制风速模拟挂件以与该风速相对应的功率鼓风；控制器控制风向模拟挂件转动一定步数，使环下座相对于固定的环形底座转动预定角度，从而使进气通道和出气通道的方向与风向相同；
步骤五、每隔一定时间，智能控制器从气象站更新天气信息，然后重复步骤三和四；
步骤六、在检测了预定时间后，回收所有定点动态检测器，提取控制器内进气气体检测器和出气气体检测器检测的目标气体含量数据，以出气气体检测器检测到的目标气体含量减去进气气体检测器检测的目标气体含量，即获得检测点处一个环壁围成的面积土壤挥发的目标气体量，然后根据检测时间和环壁围成的面积土壤面积大小，换算出单位面积检测点处土壤的目标气体挥发量以及挥发速度；对所有的定点动态检测器测得的数值进行平均，即可获得检测区域的平均目标气体挥发速度，在已知检测区域面积的情况下，根据检测区域的平均目标气体挥发速度换算出检测区域目标气体挥发量。
本发明的具有多点气体动态检测的监控系统，具有以下优点：
1、通过对检测区域进行多点同时检测，可以获取同一时间点，不同的检测点的目标气体挥发量，然后通过对数据进行换算，可以获得精度更高的检测值，相比于现有的单点检测，大大缩短了检测时间，同时还提高了检测精度。
2、通过与气象站进行联动，获得检测区域的气象信息，然后根据气象信息调整每一个定点动态检测器的进出风风量、进出风方向，同时还能进行温度补偿。
3、本发明的进气气体检测器、出气气体检测器、直流电源和控制器均集成进环壁中，可以防止在检测过程中暴晒、雨淋、酸性腐蚀等情况，提高装置的使用寿命，但是，这样做会导致环壁无法完全透明，必然会导致斜射入环壁的光线被阻挡，从而影响检测装置内温度，使检测装置内温度偏低，本发明通过设置电加热片对温度进行补偿值，使检测结果尽量准确。
4、本发明的风速模拟挂件和风向模拟挂件都是可拆卸挂件，当把挂件拆除后，定点动态检测器可以当做普通的气体检测箱使用。
附图说明
图1是定点动态检测器的结构示意图；
图2是增加了风速模拟挂件和风向模拟挂件的定点动态检测器的结构示意图；
图3是在目标区域设置A-G七个检测点的示意图；
图4是本发明的无线信号连接图；
图5是环形底座上表面的结构示意图。
其中的附图标记为：智能控制器1、定点动态检测器2、环形底座3、底座通孔31、集气环4、环下座41、风机固定架41a、环壁42、进气通道42a、出气通道42b、风机对接口42c、进气气体检测器43、出气气体检测器44、直流电源45、控制器46、电加热片47、风速模拟挂件5、风向模拟挂件6、导风板7、导风孔71、上封盖8。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
本发明的具有多点气体动态检测的监控系统，其中：包括智能控制器1和若干个定点动态检测器2，智能控制器1与气象站信号连接，并能从气象站获得天气信息，每个定点动态检测器2包括环形底座3、集气环4以及上封盖8，环形底座3为水平底座，中间具有底座通孔31，底座通孔31的横截面积为预定值，集气环4具有水平的环下座41和竖直的环壁42，环下座41下表面与环形底座3上表面密封对接，且环下座41能相对于环形底座3转动，环壁42围成的内腔的横截面与底座通孔31的横截面完全相同，且环壁42围成的内腔与环形底座3的底座通孔31连通，上封盖8盖合在环壁42上端，将环壁42围成的内腔上部密封，环壁42上开设有进气通道42a和出气通道42b，进气通道42a和出气通道42b分别位于环壁42相对的两侧，进气通道42a和出气通道42b均一端与外部连通，一端与环壁42围成的内腔连通，环壁42的内侧面贴附有电加热片47，进气通道42a上安装有进气气体检测器43，出气通道42b上安装有出气气体检测器44，环壁42内还固定有直流电源45和内置无线信号收发模块的控制器46，直流电源45与进气气体检测器43、出气气体检测器44、控制器46以及电加热片47连接并为四者供电，控制器46与进气气体检测器43、出气气体检测器44以及电加热片47连接，并能接收进气气体检测器43、出气气体检测器44的信号，控制电加热片47的加热，智能控制器1与每一个定点动态检测器2的控制器46无线信号连接，智能控制器1能根据天气信息中的光照信息向控制器46发出指令，使控制器46控制电加热片47发热，定点动态检测器2能盖合在同一个检测区域内不同的检测点上，环形底座3密封地压在将检测点四周的土壤上，底座通孔31位于检测点上，检测点土壤挥发的气体完全进入环壁42围成的内腔中。
实施例中，智能控制器1从气象站获得的天气信息至少包括风速、风向、光照强度、温度以及湿度信息。
实施例中，监控系统还包括风速模拟挂件5，进气通道42a位于环壁42外侧的开口设置有风机对接口42c，环下座41上表面固定有风机固定架41a，风速模拟挂件5为风机，风速模拟挂件5可取下地固定在风机固定架41a上，风速模拟挂件5的进风口位于环壁42外，风速模拟挂件5的出风口与风机对接口42c对接，控制器46以及直流电源45分别与风速模拟挂件5连接，直流电源45为风速模拟挂件5供电，控制器46控制风速模拟挂件5风速。
实施例中，监控系统还包括风向模拟挂件6，环形底座3内设有环形的螺纹槽，风向模拟挂件6为步进电机，步进电机固定在环下座41上，步进电机的驱动轴穿过环下座41与螺纹槽的螺纹咬合配合，步进电机转动时，步进电机的驱动轴带动环形底座3与环下座41相对转动，控制器46以及直流电源45分别与风向模拟挂件6连接，直流电源45为步进电机供电，控制器46控制步进电机转动步数，使进气通道42a和出气通道42b转动到预定方向。
实施例中，环壁42在进气通道42a内侧开口处安装导风板7，导风板7上设置有若干导风孔71，导风孔71横向设置，进气通道42a内的气体径导风孔71后，横向流动进入环壁42内腔中。
实施例中，智能控制器1为电脑，控制器46为单片机，型号为STM32L系列。
实施例中，上封盖8为透明塑料板或透明玻璃板。
实施例中，进气气体检测器43和出气气体检测器44为氨气检测器。
多点气体动态检测的监控系统的检测方法，包括以下步骤：
步骤一、在检测区域内，选择若干个检测点，同时在每个检测点上放置一个定点动态检测器2，要求定点动态检测器2的环形底座3密封地压在将检测点四周的土壤上，底座通孔31位于检测点上，检测点土壤挥发的气体完全进入环壁42围成的内腔中；起始状态下，所有定点动态检测器2的进气通道42a和出气通道42b的方向均为预设方向；气体经过进气通道42a进入环壁42的内腔，然后通过出气通道42b流出环壁42的内腔，进气气体检测器43和出气气体检测器44实时检测流经气体中目标气体含量，并将信息发送至控制器46，控制器46对信息进行储存；
步骤二、智能控制器1从气象站获取天气信息，天气信息包括：风速、风向和光照强度，
步骤三、根据环壁42高度、光照强度以及当时时间信息，智能控制器1确定一温度补偿值，智能控制器1将该温度补偿值发送至所有定点动态检测器2的控制器46，控制器46控制电加热片47以温度补偿值对应的功率加热；
步骤四、智能控制器1将风速信息、风向信息发送至所有定点动态检测器2的控制器46，控制器46控制风速模拟挂件5以与该风速相对应的功率鼓风；控制器46控制风向模拟挂件6转动一定步数，使环下座41相对于固定的环形底座3转动预定角度，从而使进气通道42a和出气通道42b的方向与风向相同；
步骤五、每隔一定时间，智能控制器1从气象站更新天气信息，然后重复步骤三和四；
步骤六、在检测了预定时间后，回收所有定点动态检测器2，提取控制器46内进气气体检测器43和出气气体检测器44检测的目标气体含量数据，以出气气体检测器44检测到的目标气体含量减去进气气体检测器43检测的目标气体含量，即获得检测点处一个环壁42围成的面积土壤挥发的目标气体量，然后根据检测时间和环壁42围成的面积土壤面积大小，换算出单位面积检测点处土壤的目标气体挥发量以及挥发速度；对所有的定点动态检测器2测得的数值进行平均，即可获得检测区域的平均目标气体挥发速度，在已知检测区域面积的情况下，根据检测区域的平均目标气体挥发速度换算出检测区域目标气体挥发量。
本发明图3显示的是在一粪山上检测该粪山一天中的一段时间氨气挥发量的多少。一共选择了A-G七个检测点，每个检测点放置一个定点动态检测器2，时间可以根据需要进行制定，检测点的数量和位置也可以根据需要进行确定，检测点越多，检测结果越精确。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.具有多点气体动态检测的监控系统，其特征是：包括智能控制器(1)和若干个定点动态检测器(2)，所述的智能控制器(1)与气象站信号连接，并能从气象站获得天气信息，每个所述的定点动态检测器(2)包括环形底座(3)、集气环(4)以及上封盖(8)，所述的环形底座(3)为水平底座，中间具有底座通孔(31)，所述的底座通孔(31)的横截面积为预定值，所述的集气环(4)具有水平的环下座(41)和竖直的环壁(42)，所述的环下座(41)下表面与环形底座(3)上表面密封对接，且环下座(41)能相对于环形底座(3)转动，所述的环壁(42)围成的内腔的横截面与底座通孔(31)的横截面完全相同，且环壁(42)围成的内腔与环形底座(3)的底座通孔(31)连通，所述的上封盖(8)盖合在环壁(42)上端，将环壁(42)围成的内腔上部密封，所述的环壁(42)上开设有进气通道(42a)和出气通道(42b)，所述的进气通道(42a)和出气通道(42b)分别位于环壁(42)相对的两侧，进气通道(42a)和出气通道(42b)均一端与外部连通，一端与环壁(42)围成的内腔连通，所述的环壁(42)的内侧面贴附有电加热片(47)，所述的进气通道(42a)上安装有进气气体检测器(43)，出气通道(42b)上安装有出气气体检测器(44)，所述的环壁(42)内还固定有直流电源(45)和内置无线信号收发模块的控制器(46)，所述的直流电源(45)与进气气体检测器(43)、出气气体检测器(44)、控制器(46)以及电加热片(47)连接并为四者供电，所述的控制器(46)与进气气体检测器(43)、出气气体检测器(44)以及电加热片(47)连接，并能接收进气气体检测器(43)、出气气体检测器(44)的信号，控制电加热片(47)的加热，所述的智能控制器(1)与每一个定点动态检测器(2)的控制器(46)无线信号连接，所述的智能控制器(1)能根据天气信息中的光照信息向控制器(46)发出指令，使控制器(46)控制电加热片(47)发热，所述的定点动态检测器(2)能盖合在同一个检测区域内不同的检测点上，环形底座(3)密封地压在将检测点四周的土壤上，底座通孔(31)位于检测点上，检测点土壤挥发的气体完全进入环壁(42)围成的内腔中。
2.根据权利要求1所述的具有多点气体动态检测的监控系统，其特征是：所述的智能控制器(1)从气象站获得的天气信息至少包括风速、风向、光照强度、温度以及湿度信息。
3.根据权利要求2所述的具有多点气体动态检测的监控系统，其特征是：监控系统还包括风速模拟挂件(5)，所述的进气通道(42a)位于环壁(42)外侧的开口设置有风机对接口(42c)，所述的环下座(41)上表面固定有风机固定架(41a)，所述的风速模拟挂件(5)为风机，所述的风速模拟挂件(5)可取下地固定在风机固定架(41a)上，风速模拟挂件(5)的进风口位于环壁(42)外，风速模拟挂件(5)的出风口与风机对接口(42c)对接，所述的控制器(46)以及直流电源(45)分别与风速模拟挂件(5)连接，直流电源(45)为风速模拟挂件(5)供电，控制器(46)控制风速模拟挂件(5)风速。
4.根据权利要求3所述的具有多点气体动态检测的监控系统，其特征是：监控系统还包括风向模拟挂件(6)，所述的环形底座(3)内设有环形的螺纹槽，风向模拟挂件(6)为步进电机，所述的步进电机固定在环下座(41)上，步进电机的驱动轴穿过环下座(41)与螺纹槽的螺纹咬合配合，步进电机转动时，步进电机的驱动轴带动环形底座(3)与环下座(41)相对转动，所述的控制器(46)以及直流电源(45)分别与风向模拟挂件(6)连接，直流电源(45)为步进电机供电，控制器(46)控制步进电机转动步数，使进气通道(42a)和出气通道(42b)转动到预定方向。
5.根据权利要求4所述的具有多点气体动态检测的监控系统，其特征是：所述的环壁(42)在进气通道(42a)内侧开口处安装导风板(7)，所述的导风板(7)上设置有若干导风孔(71)，所述的导风孔(71)横向设置，进气通道(42a)内的气体径导风孔(71)后，横向流动进入环壁(42)内腔中。
6.根据权利要求5所述的具有多点气体动态检测的监控系统，其特征是：所述的智能控制器(1)为电脑，所述的控制器(46)为单片机，型号为STM32L系列。
7.根据权利要求6所述的具有多点气体动态检测的监控系统，其特征是：所述的上封盖(8)为透明塑料板或透明玻璃板。
8.根据权利要求7所述的具有多点气体动态检测的监控系统，其特征是：所述的进气气体检测器(43)和出气气体检测器(44)为氨气检测器。
9.如权利要求5所述的多点气体动态检测的监控系统的检测方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤一、在检测区域内，选择若干个检测点，同时在每个检测点上放置一个定点动态检测器(2)，要求定点动态检测器(2)的环形底座(3)密封地压在将检测点四周的土壤上，底座通孔(31)位于检测点上，检测点土壤挥发的气体完全进入环壁(42)围成的内腔中；起始状态下，所有定点动态检测器(2)的进气通道(42a)和出气通道(42b)的方向均为预设方向；气体经过进气通道(42a)进入环壁(42)的内腔，然后通过出气通道(42b)流出环壁(42)的内腔，进气气体检测器(43)和出气气体检测器(44)实时检测流经气体中目标气体含量，并将信息发送至控制器(46)，控制器(46)对信息进行储存；
步骤二、智能控制器(1)从气象站获取天气信息，天气信息包括：风速、风向和光照强度，
步骤三、根据环壁(42)高度、光照强度以及当时时间信息，智能控制器(1)确定一温度补偿值，智能控制器(1)将该温度补偿值发送至所有定点动态检测器(2)的控制器(46)，控制器(46)控制电加热片(47)以温度补偿值对应的功率加热；
步骤四、智能控制器(1)将风速信息、风向信息发送至所有定点动态检测器(2)的控制器(46)，控制器(46)控制风速模拟挂件(5)以与该风速相对应的功率鼓风；控制器(46)控制风向模拟挂件(6)转动一定步数，使环下座(41)相对于固定的环形底座(3)转动预定角度，从而使进气通道(42a)和出气通道(42b)的方向与风向相同；
步骤五、每隔一定时间，智能控制器(1)从气象站更新天气信息，然后重复步骤三和四；
步骤六、在检测了预定时间后，回收所有定点动态检测器(2)，提取控制器(46)内进气气体检测器(43)和出气气体检测器(44)检测的目标气体含量数据，以出气气体检测器(44)检测到的目标气体含量减去进气气体检测器(43)检测的目标气体含量，即获得检测点处一个环壁(42)围成的面积土壤挥发的目标气体量，然后根据检测时间和环壁(42)围成的面积土壤面积大小，换算出单位面积检测点处土壤的目标气体挥发量以及挥发速度；对所有的定点动态检测器(2)测得的数值进行平均，即可获得检测区域的平均目标气体挥发速度，在已知检测区域面积的情况下，根据检测区域的平均目标气体挥发速度换算出检测区域目标气体挥发量。
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