[發明專利]畜舍惡臭氣體監測系統及方法

無效

• 申請號: 201110431587.8
• 申請日: 2011-12-21
• 公開（公告）號: CN102539508A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 王紀華;鄭文剛;張石銳;董大明;矯雷子;張馨;單飛飛;邱權
• 申請（專利權）人: 北京農業信息技術研究中心
• 主分類號: G01N27/416
• 分類號: G01N27/416
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及有害氣體監測技術領域，尤其涉及一種畜舍惡臭氣體監測系統及方法。

背景技術

近年來，農業生產中排放的有害氣體受到了社會各界的關注。在畜禽養殖中，畜舍內大量牲畜集中高密度飼養，造成畜舍內有大量有害氣體產生，是農業生產有害氣體排放的主要來源。畜舍內的有害氣體主要有氨氣、硫化氫、甲烷、二氧化碳等，其中硫化氫和氨氣具有刺激性氣味，是畜舍惡臭氣體的最主要組成成分。硫化氫和氨氣不僅對周圍環境造成污染，同時也對人和畜禽造成傷害。

硫化氫是畜舍中濃度比較低的一種有毒氣體，具有臭雞蛋味的硫化氫易被呼吸道粘膜吸收，與鈉離子結合形成硫化鈉，對粘膜產生強烈刺激，引起眼炎和呼吸道炎癥，甚至肺水腫。在低濃度硫化氫的長期影響下，畜禽體質變弱，抗病力下降，同時容易發生胃腸炎、心臟衰弱等。高濃度硫化氫可使畜禽呼吸中樞麻痹，窒息死亡。氨氣是畜舍中含量較高的有毒氣體，畜禽吸入氨時，首先吸附于鼻、咽喉、氣管、支氣管等粘膜及眼結膜上，引起疼痛、咳嗽、流淚，發生氣管炎、支氣管炎及結膜炎等。氨氣影響畜禽的生長性能，降低機體抵抗力，增加由空氣傳播疾病的易感性，誘發呼吸機能紊亂等疾病。因此監測畜舍中的惡臭氣體含量能夠提高畜禽養殖的生產效率，降低環境污染，減小人畜共患病的發生概率。

然而，目前尚無高效低成本的針對畜舍內惡臭氣體的在線監測方法。傳統的監測方法主要有采樣化學分析法和光譜檢測法?；瘜W分析法是對待測氣體進行采樣，在實驗室里進行化學分析，得出氣體的濃度。使用該方法，檢測人員需要進入畜舍，在畜舍中選擇采樣點，將畜舍內氣體采樣后帶回實驗室，進行化學分析，進而得出一個畜舍惡臭氣體排放情況，從采樣到得出化學分析結果需要2-3天時間。光譜檢測法包括FTIR、TDLAS等，該方法的檢測精度較高，為在線的檢測方法。使用該方法檢測畜舍中的有害氣體需要將檢測設備放于畜舍中，根據應用環境對設備進行校準，通過分析特定波長光的吸收譜線得出畜舍內惡臭氣體的濃度。該方法投入較大，適合在大型養殖場中使用。

傳統的畜舍內惡臭氣體的測量具有如下缺陷。

化學分析法：

(1)費時，測量人員需要到現場對畜舍中的空氣進行采樣，采樣后樣品氣體需要在實驗室中做化學分析，需要兩天以上的時間；

(2)費力，測量人員需要到每個待檢測的畜舍采樣，采樣方法較復雜，需要專業人員完成；

(3)不具備實時，由于需要先采樣后分析，不能及時的反應畜舍內惡臭氣體的情況，給出預警信息；

(4)準確性低，采樣點的設置和樣品的運送過程都會對檢測的準確性造成影響。

光譜分析法：

(1)成本高，光譜分析法所使用的設備價格在幾十萬到幾百萬，使用這種方法監測畜舍中的惡臭氣體成本相當高；

(2)受環境影響，畜舍空氣中的粉塵較多，光譜分析法容易受到畜舍中粉塵的影響。另外畜舍環境變化較大，不利于設備的標定；

(3)設備維護困難，光譜檢測設備為精密設備，在畜舍惡略環境下使用對設備本身有較大影響，需要專業人員進行維護。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：提供一種省時省力、實時性及準確性高的畜舍惡臭氣體監測系統及方法。

(二)技術方案

為解決上述問題，本發明提供了一種氣體監測系統，該系統包括：恒定電位電化學氣體傳感器，置于待監測畜舍內預設位置處；傳感器驅動模塊，與恒定電位電化學氣體傳感器相連，用于為所述恒定電位電化學氣體傳感器的對電極提供電流，使所述對電極與工作電極形成電流回路，為參比電極提供穩定的參考電位；信號調理模塊，用于將所述恒定電位電化學氣體傳感器輸出的電流信號轉換為電壓信號，并輸出；數據采集處理模塊，與所述信號調理模塊相連，根據所述信號調理模塊輸出的電壓信號，反演畜舍內硫化氫和氨氣的濃度。

優選地，該系統還包括：報警模塊，與所述數據采集處理模塊相連，所述數據采集處理模塊根據反演出的畜舍內硫化氫和氨氣的濃度計算出畜舍的惡臭等級，所述報警模塊根據所述惡臭等級進行相應的報警。

優選地，該系統還包括：標定模塊，與所述恒定電位電化學氣體傳感器以及所述數據采集處理模塊均相連，用于根據所述數據采集處理模塊反演出的氣體濃度以及所述恒定電位電化學傳感器線性輸出的特點，對所述恒定電位電化學傳感器進行標定。