一种基于可调谐吸收光谱的氨气检测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于可调谐吸收光谱的氨气检测系统，包括氨气采集单元、氨气检测单元、控制单元、数据采集卡和上位机，氨气采集单元实现对养殖畜禽环境中的氨气进行采集，氨气检测单元实现对氨气进行检测，控制单元实现对各电元件进行控制，实现采集任务，数据采集卡实现数据的采集，上位机实现数据的显示和储存。该系统在可对畜禽舍多处氨气进行采集的基础上，采用可调谐吸收光谱法对氨气进行检测，不仅测量精度高，而且能准确反映畜禽舍真实的气体环境。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可调谐吸收光谱的氨气检测系统
本技术涉及畜禽舍氨气检测
，具体涉及一种基于可调谐吸收光谱的氨气检测系统。
技术介绍
随着我国不断推进畜禽养殖规模化，畜禽养殖集约化程度逐步提高，因此畜禽养殖氨排放量有持续上升的态势。氨气作为大气中唯一的碱性气体，可与二氧化硫和氮氧化物反应形成次级颗粒物，导致PM2.5浓度上升，加速大气雾霾的形成。畜禽生产排放的氨气总量占农业氨排放总量的33.9-81.05％，多个省市畜禽养殖氨排放占比超过60％。因此，科学的控制畜禽养殖业氨气排放，不仅可以推进畜禽养殖向现代化养殖转型升级，同时可以进一步改善空气污染问题。畜禽舍内氨气浓度分布往往受到畜禽舍建筑结构、通风模式、畜禽种类、养殖工艺、生长阶段、昼夜以及季节等诸多因素的影响，而单一点、非持续性监测往往不能准确反映畜禽舍真实的气体环境，给禽舍内有害气体浓度监测带来了相当大的困难。而随着光学检测技术的飞速发展，将弥补传统气体检测技术在实时性以及操作复杂的特点，此外也解决了电化学传感器在畜禽舍气体浓度长期监测过程中出现的寿命短、需要频繁更换探头与受环境变化干扰大的问题。因此将光学检测技术应用到畜禽舍气体浓度持续在线监测，有助于对畜禽舍气体环境进行实时调节，也有助于了解畜禽舍氨气排放规律，为现代化的科学养殖提供一定技术支持与理论指导。
技术实现思路
基于上述现在技术，本技术提供了一种基于可调谐吸收光谱的氨气检测系统，该系统在可对畜禽舍多处氨气进行采集的基础上，采用可调谐吸收光谱法对氨气进行检测，不仅测量精度高，而且能准确反映畜禽舍真实的气体环境。实现本技术上述目的所采用的技术方案为：一种基于可调谐吸收光谱的氨气检测系统，包括氨气采集单元、氨气检测单元、控制单元、数据采集卡和上位机；氨气采集单元包括多路进气管路、三通电磁阀、旁通管路和分析管路，多路进气管路包括第一进气支路、第二进气支路……第N进气支路和进气主管，第一进气支路包括第一进气管、第一初级过滤器和第一电磁阀，第一初级过滤器和第一电磁阀分别安装于第一进气管上，第二进气支路包括第二进气管、第二初级过滤器和第二电磁阀，第二初级过滤器和第二电磁阀分别安装于第二进气管上……第N进气支路包括第N进气管、第N初级过滤器和第N电磁阀，第N初级过滤器和第N电磁阀分别安装于第N进气管上，第一进气管、第二进气管……第N进气管的出口分别与进气主管连接；旁通管路包括旁通管和抽气泵，抽气泵安装于旁通管上；分析管路包括分析主管、加热器、温度传感器、干燥器、气室、流量传感器、差压传感器和真空泵，加热器、干燥器、气室、流量传感器、差压传感器和真空泵沿着分析主管入口到分析主管出口的方向依次安装于分析主管上，温度传感器安装于加热器上；进气主管出口、旁通管入口和分析主管入口分别与三通电磁阀连通；氨气检测单元包括激光驱动器、激光器、准直器、光电探测器和锁相放大器，激光驱动器与激光器连接，激光器与准直器连接，准直器安装于气室的进光口处，光电探测器安装于气室的出光口附近，且激光光路对准光电探测器，光电探测器和激光驱动器分别与锁相放大器连接；控制单元包括可编程控制器和继电器电路模块，可编程控制器与继电器电路模块连接，继电器电路模块分别与第一电磁阀、第二电磁阀……第N电磁阀、三通电磁阀、抽气泵、真空泵和加热器连接，温度传感器、流量传感器和差压传感器分别与可编程控制器连接；可编程控制器和数据采集卡分别与上位机连接。所述的多路进气管路还包括吹扫支路和标定支路，吹扫支路包括吹扫管、吹扫电磁阀和吹扫初级过滤器，吹扫电磁阀和吹扫初级过滤器分别安装于吹扫管上，标定支路包括标定管、标定电磁阀和标定初级过滤器，标定电磁阀和标定初级过滤器分别安装于标定管上，吹扫管和标定管的出口分别与进气主管连通。所述的分析管路还包括精细过滤器、第一消音器和第二消音器，精细过滤器安装于分析管路位于其入口和加热器之间管段上，第一消音器与真空泵连接，第二消音器与差压传感器连接。所述的旁通管路还包括第三消音器，第三消音器与抽气泵连接。所述的加热器为伴热带。与现有技术相比，本技术的有益效果和优点在于：1、该系统设置了多路进气管路，可对畜禽舍内多处的氨气进行持续性采集后进行检测，能准确地反应畜禽舍内真实的气体环境。2、该系统采用可调谐吸收光谱法对氨气进行检测，避免了电化学传感器在长期持续的监测过程中存在着对畜禽舍复杂环境抗性低、易受其他气体交叉干扰、精度差和寿命短的问题。3、该系统使用波长为1512.23nm的单色光检测气体，并对气室进行加热处理，可以有效减少其他气体的干扰，特别是水气干扰。附图说明图1为的氨气采集单元的结构示意图。图2为氨气采集单元与气室的连接示意图。图3为基于可调谐吸收光谱的氨气检测系统的电控图。其中，1-吹扫初级过滤器、2-吹扫电磁阀、3-吹扫管、4-标定初级过滤器、5-标定电磁阀、6-标定管、7-第一初级过滤器、8-第一电磁阀、9-第一进气管、10-第二初级过滤器、11-第二电磁阀、12-第二进气管、13-第三初级过滤器、14-第三电磁阀、15-第三进气管、16-进气主管、17-三通电磁阀、18-旁通管、19-抽气泵、20-第三消音器、21-分析主管、22-精细过滤器、23-加热器、24-温度传感器、25-干燥器、26-气室、27-流量传感器、28-差压传感器、29-真空泵、30-激光驱动器、31-激光器、32-准直器、33-光电探测器、34-锁相放大器。具体实施方式下面结合附图对本技术进行详细说明。本实施例提供的基于可调谐吸收光谱的畜禽氨气检测系统，包括氨气采集单元和氨气检测单元、控制单元、数据采集单元和上位机。如图1所示，氨气采集单元包括多路进气管路、三通电磁阀17、旁通管路和分析管路。多路进气管路包括吹扫支路、标定支路、第一进气支路、第二进气支路、第三进气支路和进气主管。吹扫支路包括吹扫管3、吹扫电磁阀2和吹扫初级过滤器1，吹扫电磁阀2和吹扫初级过滤器1分别安装于吹扫管3上，且吹扫初级过滤器1位于吹扫管3入口处。标定支路包括标定管6、标定电磁阀5和标定初级过滤器4，标定电磁阀5和标定初级过滤器4分别安装于标定管6上，且标定初级过滤器4位于标定管6入口处。第一进气支路包括第一进气管9、第一初级过滤器7和第一电磁阀8，第一初级过滤器7和第一电磁阀8分别安装于第一进气管9上，第一初级过滤器7位于第一进气管9入口处。第二进气支路包括第二进气管12、第二初级过滤器10和第二电磁阀11，第二初级过滤器10和第二电磁阀11分别安装于第二进气管12上，第二初级过滤器10位于第二进气管12入口处。第三进气支路包括第三进气管15、第三初级过滤器13和第三电磁阀14，第三初级过滤器13和第三电磁阀14分别安装于第三进气管15上，第三初级过滤器13位于第三进气管15入口处。进气主管16有五个入口和一个出口，吹扫管3、标定管6、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于可调谐吸收光谱的氨气检测系统，其特征在于：包括氨气采集单元、氨气检测单元、控制单元、数据采集卡和上位机；/n氨气采集单元包括多路进气管路、三通电磁阀、旁通管路和分析管路，多路进气管路包括第一进气支路、第二进气支路……第N进气支路和进气主管，第一进气支路包括第一进气管、第一初级过滤器和第一电磁阀，第一初级过滤器和第一电磁阀分别安装于第一进气管上，第二进气支路包括第二进气管、第二初级过滤器和第二电磁阀，第二初级过滤器和第二电磁阀分别安装于第二进气管上……第N进气支路包括第N进气管、第N初级过滤器和第N电磁阀，第N初级过滤器和第N电磁阀分别安装于第N进气管上，第一进气管、第二进气管……第N进气管的出口分别与进气主管连接；/n旁通管路包括旁通管和抽气泵，抽气泵安装于旁通管上；/n分析管路包括分析主管、加热器、温度传感器、干燥器、气室、流量传感器、差压传感器和真空泵，加热器、干燥器、气室、流量传感器、差压传感器和真空泵沿着分析主管入口到分析主管出口的方向依次安装于分析主管上，温度传感器安装于加热器上；/n进气主管出口、旁通管入口和分析主管入口分别与三通电磁阀连通；/n氨气检测单元包括激光驱动器、激光器、准直器、光电探测器和锁相放大器，激光驱动器与激光器连接，激光器与准直器连接，准直器安装于气室的进光口处，光电探测器安装于气室的出光口附近，且激光光路对准光电探测器，光电探测器和激光驱动器分别与锁相放大器连接；/n控制单元包括可编程控制器和继电器电路模块，可编程控制器与继电器电路模块连接，继电器电路模块分别与第一电磁阀、第二电磁阀……第N电磁阀、三通电磁阀、抽气泵、真空泵和加热器连接，温度传感器、流量传感器和差压传感器分别与可编程控制器连接；/n锁相放大器和数据采集卡连接，可编程控制器与数据采集卡连接，可编程控制器和数据采集卡分别与上位机连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于可调谐吸收光谱的氨气检测系统，其特征在于：包括氨气采集单元、氨气检测单元、控制单元、数据采集卡和上位机；
氨气采集单元包括多路进气管路、三通电磁阀、旁通管路和分析管路，多路进气管路包括第一进气支路、第二进气支路……第N进气支路和进气主管，第一进气支路包括第一进气管、第一初级过滤器和第一电磁阀，第一初级过滤器和第一电磁阀分别安装于第一进气管上，第二进气支路包括第二进气管、第二初级过滤器和第二电磁阀，第二初级过滤器和第二电磁阀分别安装于第二进气管上……第N进气支路包括第N进气管、第N初级过滤器和第N电磁阀，第N初级过滤器和第N电磁阀分别安装于第N进气管上，第一进气管、第二进气管……第N进气管的出口分别与进气主管连接；
旁通管路包括旁通管和抽气泵，抽气泵安装于旁通管上；
分析管路包括分析主管、加热器、温度传感器、干燥器、气室、流量传感器、差压传感器和真空泵，加热器、干燥器、气室、流量传感器、差压传感器和真空泵沿着分析主管入口到分析主管出口的方向依次安装于分析主管上，温度传感器安装于加热器上；
进气主管出口、旁通管入口和分析主管入口分别与三通电磁阀连通；
氨气检测单元包括激光驱动器、激光器、准直器、光电探测器和锁相放大器，激光驱动器与激光器连接，激光器与准直器连接，准直器安装于气室的进光口处，光电探测器安装于气室的出光口附近，且激光光路对准光电探测器，光电探测器和激光驱动器分别与锁相放大器连接；
控制单元包...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭鹤群，李鑫安，艾正茂，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42