二氧化碳传感器在牛舍中应用.ppt

CO2含量传感器在牛舍气体检测中的应用 王晓彤 指导教师：赵辉 1、课题的研究目的和意义 2、国内外研究现状分析 3、研究内容 4、研究目标及拟解决的关键问题 5、课题的研究特色与创新之处 1、课题的研究目的和意义 奶牛业是经济、高效的畜牧产业，是现代农业的重要组成部分。当今世界各国都普遍重视发展奶业，发达国家奶业产值一般都占畜牧业总产值的1/3左右。奶业已成为发达国家农业的主导产业，发展中国家特别是亚洲国家近年来也高度重视发展奶牛业。在我国，乳牛业是畜牧业乃至整个农业的重要组成部分和分支产业，是保持我国奶业持续健康发展，优化农业结构，建设现代农业的需要；是促进产业进步，增加农民收入的需要；是改善居民膳食结构，增强国民体质的需要;在国民经济和社会发展中占有重要地位 目前国内奶牛养殖主要还是以人工养殖为主，奶牛个体信息记录，疾病预测等工作基本靠人工录入和观察，这种人工养殖方式，不仅效率低下不能准确记录奶牛信息，而且浪费了大量的财力物力。因此把现代科学技术引入到奶牛养殖，用科学的手段记录奶牛信息和监测奶牛的实时体征状况，提高奶牛养殖效率和经济效益。 本课题拟利用气体传感技术收集奶牛生存环境的气体含量信息、比如CO2含量传感器在牛舍中主要检测CO2浓度是否超出影响奶牛生长发育的最大浓度，以便及时通风，拟解决人工记录信息效率低、准确度低的问题，且可实时监测奶牛舍环境状况，对奶牛疾病的提前预测、预警，对提高奶牛养殖效率和奶厂的经济效益有着重要意义： （1）可以省去人工记录奶牛信息的环节，解决了人工记录信息效率低、准确度低的问题，节省大量人力物力。 （2）可以对奶牛舍环境状况信息进行实时收集，对奶牛疾病的提前预测、预警有很大意义。 （3）气体传感器应用到奶牛养殖过程中，对提高奶牛养殖效率和奶厂的经济效益有着重要意义。 2、国内外研究现状分析 国外在气体检测仪的研究主要集中在气体传感器的气敏材料的创新以及复合气体采集的实现上。气体检测仪做成便携式的和固定式的两种。现在的气体检测仪多集中于气体传感器阵列电子鼻系统，可检测多种气体。日本费加罗公司发明的TGS系列半导体式气体传感器优良的长期稳定性和可靠性以在全世界获得广泛确认。美国英思科公司（Industrial Scientific Corporation）是全球知名的设计制造和销售工业级便携式和固定式气体检测仪的专业公司，已成为全球坚固可靠的气体监测仪器(系统)的代名词。 二氧化碳预警系统是国内气体传感器检测气体的一个物联网的特例。该系统通过在棚舍内安装监控探测器和无线传输模块万，对空气中的二氧化碳浓度进行24小时实时监控。2006年，各监控中心共收到二氧化碳浓度超标报警信息100例，所有报警全部按照既定流程进行了及时处置，即使减轻了温室效应的影响。 3、研究内容 1 检测电路的工作组成 2红外吸收型二氧化碳气体传感器的工作原理 3检测电路的设计原理 ? 4 检测电路的设计 2红外吸收型二氧化碳气体传感器的工作原理 3检测电路的设计原理 4 检测电路的设计 按照上述设计原理，设计的二氧化碳检测电路如图3所示。工作原理是首先由红外传感器将探测到二氧化碳气体的浓度并转换成电信号，滤波电路提取电信号并输出到放大电路，经过单片机系统处理后输出，再送入显示电路，以实现对二氧化碳气体浓度的检测。 电路中由R1、R2、R3、R4、C1、C2和运放组成滤波电路，当信号频率趋于零时，由于C1的电抗趋于无穷大，因而正反馈很弱；当信号频率趋于无穷大时，C2的电抗趋于零。这样就保证了当信号频率在趋于零和无穷大之间的任何一个值，滤波电路都可以正常提取相应的电信号。 滤波电路之后的放大电路，其作用是将滤波电路输出的信号放大到一定的程度，以便驱动负载。R6和C4串联构成校正网络用来对电路进行相位补偿。 单片机系统主要由A/D转换、输入或者中断系统组成，表明单片机既可采用中断方式读入A/D转换的结果，也可以采用查询方式，最后的结果数码管显示具体数值。 4、研究目标及拟解决的关键问题 对奶牛舍环境指数的采集，检测，传输到PC机，有助于提高牛只的生长率同时降低发病率。具体结构如下图 硬件平台设计思路与方法 网关节点是无线传感网络的控制中心，能够主动扫描其覆盖范围内的所有路由节点，管理整个无线监测网络完整的路由表，接收来自路由节点的数据，并对数据进行校正、融合等处理，然后通过串口将接收到的数据传送到终端PC机上；同时对于PC机上所发的指令给予相应的处理。网关节点通常连接两个或多个相互独立的网络，需要在传输层以上对不同的协议进行转换，因此对微处理的数据传输和运算能力有较高的要求。 网关要通过无线模块来接收路由节点发送的信息，从而获取传感器节点所测的奶牛信息，并通过串口发送到终端PC机上，所以选取一个合适的无