[发明专利]一种二氧化碳浓度校准修正装置及校准修正方法

说明书

技术领域

本发明涉及农业信息化背景下二氧化碳浓度校准和修正技术领域，尤其涉及大棚种植、温室栽培、畜禽养殖等环境下二氧化碳浓度校准修正装置及其方法，同时也适用畜禽养殖中氨气等气体校准修正。

背景技术

随着农业信息化发展不断深入，精准农业信息采集技术已成为这一发展方向的关键性技术之一，精准农业信息对农作物和畜禽生长起到重要指导性作用。特别是二氧化碳，不仅是绿色农作物光合作用必要原料、进而实现高产量的重要保障，而且是影响畜禽生长、肉蛋类产量的重要因素；因此在温室栽培、大棚种植、畜禽养殖等诸多场合，对CO₂等气体浓度的精准采集有着至关重要的作用；且随着农场或设施农业基地发展规模的不断扩大，常常使用几个甚至几十个CO₂浓度传感器，并往往通过无线组网技术进行采集汇聚；由于CO₂浓度传感器长期工作在户内环境下、尤其在高温高湿的温室大棚环境下，其输出信号随着环境、自身器件老化等因素易发生零点漂移现象，造成测量值一致性、灵敏度和精准度较差。因此需要定期校准，校准方法有：氮气零点校准、化学法零点校准、稳定环境短期校准、环境自动长期校准等；通常采用稳定环境短期零点校准，校准时将传感器进行拆卸，置于户外环境，通过指令或按键进行校准；它有以下不足：1、空气中CO₂浓度在不同时间和地点的情况下是有波动的，易造成校准不准确；2、普通农业工作人员不具备校准实施的技术条件；3、CO₂浓度传感器往往不单独使用，通常配有光照度、空气温湿度、基质温湿度、氨气浓度等传感器的多种，造成校准时拆卸或再安装的过程复杂；4、在校准的此段时间CO₂的浓度数据采集将断档，影响到了农业生产。根本解决该问题，需要CO₂气体传感器在感测原理及制造工艺等多方面进行突破，成本较高，且周期较长。现有CO₂浓度校准修正案例中，校准技术和措施在易用性和经济性上并不能完全涉及，如专利“利用红外光吸收特性自动校准和测量气体浓度的方法和装置”（CN 100494983 C）和“气体传感器自动校准方法及装置”（CN 102866232 A）利用集成已知浓度气体的腔室或者气罐进行切换或吹气来进行校准，实现机构较为复杂，制造复杂且成本高，不适用于大面积推广；而有的将传感器置于空气中，通过测量值和实际值差值递归补偿来进行校准，如专利“CO₂气体传感器在空气中零点自校准方法”（CN 101975839 A），还有的通过与MCU接口相连接的高精度气体传感器的测量值来进行待校准气体传感器的校准标定，如专利“气体传感器自动校准系统及其气体传感器校准方法”（CN 103399123 A）。笔者认为，上述方法在CO₂传感器已被集成使用、数量较多、成本不能过高、实现不宜复杂、不易拆卸等场景要求中，不能完全满足校准应用需求；因此迫切需要一种高易用性、低成本且高效的CO₂浓度校准修正机制，提高其测量精度，实现户内环境下CO₂浓度的可靠校准修正。

发明内容

针对以上不足，本发明的目的在于提供一种二氧化碳浓度校准修正装置及其方法。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案：设计一种二氧化碳浓度校准修正装置包括至少一个校准修正装置，所述校准修正装置包括已校准二氧化碳浓度传感器、MCU、由显示屏及指示灯组成的显示装置、组合按键及无线通讯模块；所述已校准二氧化碳浓度传感器通过数字接口或经过信号调理后的模拟信号与MCU连接，所述显示屏通过SPI接口与MCU连接，所述无线通信模块通过串行口与MCU连接，所述的指示灯和组合按键通过GPIO口与MCU连接，所述指示灯及组合按键与MCU的I/O口连接；还包括通过通讯连接的下述部件：

服务器，运行后台软件及专家系统；

数据库，用于存放CO₂浓度信息和CO₂浓度校准相关信息；

工作电脑，用于运行前台软件；

待校准二氧化碳浓度传感器，包含有和校准装置相同硬件型号的无线通讯模块；

汇聚终端，用于传感数据的接收分析处理并转发；

手机APP和短信，用于后台校准信息的接收和推送；

校准修正装置具有长校准和短校准两种校准修正模式。