一种甲烷浓度监测系统及其监测方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115308156A(43)申请公布日2022.11.08(21)申请号202210954402.X(22)申请日2022.08.10(71)申请人北京京仪大气环保科技有限公司地址101499北京市怀柔区迎宾南路11号五幢二层2213室(72)发明人祝捷刘峰林马军(74)专利代理机构深圳泛航知识产权代理事务所(普通合伙)44867专利代理师张旭娟(51)Int.Cl.G01N21/3504(2014.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种甲烷浓度监测系统及其监测方法(57)摘要本发明公开了一种甲烷浓度在线监测系统，包括测量单元、采集单元和监控单元；其中，所述测量单元包括红外光源、探测器及用于吸收气体的气室；所述采集单元包括核心处理器、光源驱动与调试模块、温度传感器、外围接口模块以及GPRS通信模块；所述监控单元用于对监测信息进行解析融合处理，实时数据显示，本发明利用红外光谱吸收原理来对甲烷气体进行定量检测，通过光电检测，结合以STM32F103VB为MCU的嵌入式技术、无线远程通信技术，开发了一套甲烷浓度监测系统，实现了对甲烷气体排放的在线监测，能够实现在农田复杂环境背景下甲烷气体排放的在线、快速有效监测。CN115308156ACN115308156A权利要求书1/1页1.一种甲烷浓度监测系统，其特征在于，包括测量单元、采集单元以及服务器上的监控单元；其中，所述测量单元包括红外光源(3)、探测器及用于吸收气体的气室(1)；所述采集单元包括核心处理器、光源驱动与调试模块、温度传感器、外围接口模块以及GPRS通信模块；所述监控单元用于对监测信息进行解析融合处理，实时数据显示。2.根据权利要求1所述的一种甲烷浓度监测系统，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块位于独立供电电源，所述电源模块用于对测量单元及采集单元进行供电。3.根据权利要求1所述的一种甲烷浓度监测系统，其特征在于，所述测量单元通过信号调理电路模块与核心处理器连接。4.根据权利要求3所述的一种甲烷浓度监测系统，其特征在于，所述信号调理电路模块包括前置放大电路及带通滤波电路，所述探测器与前置放大电路连接，前置放大电路与带通滤波电路连接，带通滤波电路通过AD外设采集与核心处理器连接。5.根据权利要求1所述的一种甲烷浓度监测系统，其特征在于，所述气室(1)上设置有进气孔(2)，所述红外光源(3)及探测器(4)均设置与气室(1)内部，所述红外光源(3)及探测器(4)的底部均连接有电路板，所述电路板的底部设置有三个延伸至气室(1)下方的插针(5)，且所述插针(5)与气室(1)内之间通过密封胶(6)固定连接。6.根据权利要求1所述的一种甲烷浓度监测系统，其特征在于，所述外围接口模块连接有存储模块、实时时钟及串口通信，所述实时时钟用于为数据定时采集、实时存储提供时间依据。7.根据权利要求1所述的一种甲烷浓度监测系统，其特征在于，所述GPRS通信模块用于采集数据的远程无线传输。8.根据权利要求1所述的一种甲烷浓度监测系统，其特征在于，所述监控单元包括数据包解析模块及数据库。9.一种甲烷浓度监测方法，其特征在于，包括如下步骤：S101、系统由独立电源模块供电，核心处理器产生PWM波控制驱动器进而对红外光源进行调制，红外光源发出的红外光经过含有待测气体的气室，经气体充分吸收后，利用滤光片的选择性透过最终到探测器；S201、由探测器依接受到的光强将其转变成两路电压信号，这两路电压信号经由探测器输出时很弱，需要通过前置放大、滤波后由核心处理器AD外设采集；S301、利用核心处理器的SPI接口将采集数据与时间同步写入SD卡中，实现本地存储备份；S401、同时系统通过RS232接口将采集数据经GPRS模块实时上传至云端服务器，服务器上开发有监控单元，负责与GPRS模块建立连接通信，对接收到的数据包进行解析、存储，最后通过构建的web动态网页访问数据库实现数据显示。2CN115308156A说明书1/4页一种甲烷浓度监测系统及其监测方法技术领域[0001]本发明涉及温室气体监测技术领域，具体是一种甲烷浓度监测系统及其监测方法。背景技术[0002]近年来由于温室气体的大量排放使得全球气候逐年变暖，温室效应己成为全球性问题，引起了当今国际社会的广泛关注，成为世界各国亟需解决的难题。温室气体是一类能够使地球表面变暖的气体，主要有二氧化碳(C02)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N20)、水汽(H2O)等，2014年地球大气中二氧化碳(C02)、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N20)浓度水平都打破了原有的记录。如果当前温室气体排放不加以控制，其浓度仍以当前速度增长下去，则全球大气温度可能每10年提高0.2℃。[0003]全球气候