一種熏蒸處理多參數綜合監測系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種熏蒸處理多參數綜合監測系統，包括主控芯片、溴甲烷氣體濃度傳感接口、24位模數轉換接口、數字化CO2氣體濃度檢測接口、數字化溫濕度檢測接口、采樣泵接口、單路開關量控制接口、時鐘接口、外部存儲接口、報警接口、RS485串口通信接口、基于ZigBee技術的無線通信接口、可充電鋰電備用電池接口、DC/DC電平轉換接口和輸入/輸出接口。針對熏蒸處理技術中的變化，本發明提供了一種可在鋰電備用電源模式下長時間工作，并可以根據監測需要將本發明放置于熏蒸庫內任意位置，實現全空間內溴甲烷氣體濃度、CO2氣體濃度及環境溫濕度多參數的實時綜合監測系統，能更好地為熏蒸處理作業的有效性評估提供數據支持。
【專利說明】一種熏蒸處理多參數綜合監測系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種熏蒸處理多參數綜合監測系統，尤其是提供了一種可在鋰電備用 電源模式下長時間工作，并可以根據監測需要將本發明放置于熏蒸庫內任意位置，實現全 空間內溴甲烷氣體濃度、co2氣體濃度及環境溫濕度多參數的實時綜合監測系統。
【背景技術】
[0002] 隨著國內生活生產需要的不斷增長，近年來因商業性引種導致的外來有害生物入 侵，對我國生態、環境和農林牧業生產安全造成了極大的危害，已經引起了各界的廣泛關 注。為保護我國利益，國家質量監督檢驗檢疫總局針對各類進口貨物提出了嚴格的檢疫要 求。
[0003] 利用熏蒸劑熏蒸除害是公知的技術，其主要是利用熏蒸劑在諸如薰蒸倉、密閉的 帳幕、集裝箱等能密閉的各種容器內進行殺滅有害生物。為了防止有害生物隨活體植物產 品通過國際貿易傳入我國，檢驗檢疫口岸通常也采取經濟有效的熏蒸方式進行檢疫處理， 溴甲烷也被作為常用熏蒸劑用于糧食、植物、集裝箱、交通工具等的殺蟲，滅鼠、消毒等處 理。在溴甲烷熏蒸處理過程中，需要對熏蒸倉內的溴甲烷氣體濃度進行實時監測，只有當溴 甲烷氣體達到一定濃度并持續一定時長后才能保障熏蒸處理作業的有效性。
[0004] 由于溴甲烷是大氣臭氧層耗減物質，受《蒙特利爾協定書》管控。雖然目前檢疫用 途使用的溴甲烷還屬于《蒙特利爾協定書》的豁免范疇，但國際社會普遍要求加強檢疫用途 使用溴甲烷的管控。我國作為一個負責任的大國，國內工程界和學術界都在尋找新的方法 和技術以降低檢疫處理中對溴甲烷使用及依賴。現在在工程實際應用中通過使用倒倉循環 利用以提升溴甲烷熏蒸劑的利用率，如朱光耀等進行的進境原木熏蒸的溴甲烷重復利用技 術應用研究（植物檢疫，2010, 24(3) :4-7)，還有通過在熏蒸項目中加裝回收再利用裝置的 方式來提升溴甲烷熏蒸劑的利用率，如黃慶林等獲得專利授權的溴甲烷真空加熱再利用系 統（中國專利，CN102150651B)，上述技術均是通過提升熏蒸劑的有效利用率來降低檢疫處 理過程中溴甲烷氣體的有害排放。
[0005] 學術界做的大量研究工作則是通過減少溴甲烷熏蒸劑的使用量來減少溴甲烷氣 體的有害排放，包括尋找其他熏蒸劑來替代溴甲烷，如朱麗華闡述的熏蒸劑和土壤消毒劑 溴甲烷的替代（世界農藥，2003,25(1) :39-41)，還有通過溴甲烷熏蒸劑與例如二氧化碳等 其他藥劑混用的方式來提升溴甲烷的熏蒸效率以降低其用量，如王新祥等完成的溴甲烷配 合二氧化碳對朱砂葉螨的熏蒸作用研究（西南農業大學學報（自然科學版），2004, 26(2): 159-161)，上述研究均是通過減少溴甲烷熏蒸劑的用量來達到消除或降低檢疫處理過程中 溴甲烷氣體的有害排放。
[0006] 溴甲烷熏蒸處理因其費用低、易操作，目前仍是國際通行的植物及其制品主要除 害方法之一。在現階段為保障熏蒸處理作業的有效性，需加強對密閉容器內溴甲烷氣體進 行實時監測。以《關于周整進出境貨物木質包裝溴甲烷熏蒸處理技術要求的公告》（國家質 量監督檢驗檢疫總局的公告（2006年第105號））為例，當使用溴甲烷氣體在ire?16°C 范圍內對進出境貨物木質包裝進行熏蒸處理時，需在熏蒸開始后第2小時、第4小時及第24 小時至少進行三次溴甲烷氣體濃度檢測，只有當熏蒸容器內的最低濃度分別大于48g/m3、 42g/m 3和32g/m3時，才能保障熏蒸處理作業的有效性。對照現在全自動檢測技術的發展水 平，現行定時檢測方式獲取的監測數據較少，將限制檢驗處理工作人員對整個熏蒸處理過 程進行綜合評估。
[0007] 在利用大型熏蒸倉或集裝箱作為密閉容器進行熏蒸處理時，通常會在密閉容器內 選擇2?3個檢測點，如徐亮等獲得專利授權的一種熏蒸濃度自動監測系統（中國專利， CN101042406B)，通過類似定點檢測方式獲得的溴甲烷氣體濃度結果，不能代表整個密閉容 器內的熏蒸劑空間分布均勻性。因為在熏蒸空間較大的情況下，堆放被熏物體將影響熏蒸 氣體的有效擴散，即使通過強制空氣流通的方式，也無法讓全空間內的熏蒸氣體均勻性在 較短時間內達到一致。再加上溴甲烷相對密度大于空氣，隨著熏蒸處理時間的增加，溴甲烷 氣體會慢慢下沉，這也會導致密閉容器內溴甲烷氣體分布的不均勻性，如錢勁等研究的集 裝箱熏蒸氣體殘留量的測量（檢驗檢疫科學，2008,18(1) :34-35)，上述問題最終將給整個 檢疫處理作業的有效性評估帶來困難。
[0008] 目前，檢驗檢疫口岸熏蒸處理過程中常采用的熏蒸劑濃度長時間在線檢測儀多數 都是基于通用型熱導式傳感器或僅對溴甲烷敏感的電化學傳感器，無法滿足檢疫處理技術 發展新形勢下對溴甲烷及二氧化碳混用多參數情況的監測需求。特別是當利用溴甲烷及 二氧化碳混用進行熏蒸處理時，由于空氣，二氧化碳及溴甲烷在25°C時的導熱系數分別為 0· 02587^(m · K)，0· 01653^(m · K)和 0· 00743^(m · K)(《Matheson 氣體數據手冊》）， 如果只使用通用型熱導式傳感器來檢測溴甲烷氣體濃度時，檢測結果將受二氧化碳氣體干 擾，通常會導致溴甲烷氣體檢測結果高于熏蒸樣品中的實際濃度值，進而影響熏蒸處理作 業的有效性。而且密閉容器內使用的大多數熏蒸劑濃度檢測儀因受電源或通信接口預留位 置的制約，只能定時定點地監測熏蒸氣體樣品，因此無法正確評估密閉容器中全空間內熏 蒸劑分布的均勻性，也就不能保障熏蒸處理作業的有效性。
【發明內容】
[0009] 為解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種熏蒸處理多參數綜合監測系統， 其優點在于：可在鋰電備用電源模式下長時間工作，并可以根據監測需要將本發明放置于 熏蒸庫內任意位置，實現全空間內溴甲烷氣體濃度、C0 2氣體濃度及環境溫濕度多參數的實 時綜合監測，能更好地為熏蒸處理作業的有效性評估提供數據支持。
[0010] 本發明技術方案如下：
[0011] 一種熏蒸處理多參數綜合監測系統，用于對熏蒸倉內任意位置的溴甲烷氣體濃 度、co2氣體濃度及環境溫濕度自動采樣、檢測和記錄，其特征在于，系統包括采樣單元、數 據存儲單元、報警單元、通信單元、輸入/輸出單元、主控芯片，其中采樣單元通過連通到監 測系統外的采樣管道采集所述熏蒸倉內的熏蒸氣體樣品，數據存儲單元用于自動存儲所述 熏蒸氣體樣品變化數據以及時間信息的外部存儲，報警單元用于警示監測系統自身的非正 常工作情況以及熏蒸氣體樣品的非正常檢測值，通信單元用于熏蒸處理多參數綜合監測系 統與遠程數據監控中心通信，輸入/輸出單元用于顯示系統信息并進行輸入操作，主控芯 片與上述各單元連接并控制上述各單元工作。
[0012] 上述的熏蒸處理多參數綜合監測系統，其特征在于，其中采樣單元包括：
[0013] -第一段采樣管道，其一端連通監測系統的進氣口，另一端連通采樣泵的進氣口；
[0014] -采樣泵及其進氣口和出氣口；
[0015] -第二段采樣管道，其一端連通采樣泵的出氣口，另一端連通檢測氣室的進氣口；
[0016] -檢測單元，與主控芯片連接，其用于檢測分析檢測氣室內所述熏蒸氣體樣品。
[0017] 上述的熏蒸處理多參數綜合監測系統，其特征在于，所述采樣單元還包括一過濾 器，設置于第一段采樣管道與采樣泵進氣口的連接處。
[0018] 上述的熏蒸處理多參數綜合監測系統，其特征在于，所述檢測單元包括有：
[0019]-檢測氣室，其一端連通所述采樣單元中第二段采樣管道的出氣口，另一端連通監 測系統的出氣口；
[0020] -溴甲烷氣體濃度檢測接口，包括溴甲烷氣體濃度傳感接口及24位模數轉換接 口，用于檢測分析檢測氣室內熏蒸氣體樣品中溴甲烷氣體的濃度；
[0021] -數字化C02氣體濃度檢測接口，用于檢測分析檢測氣室內熏蒸氣體樣品中C02氣 體的濃度；
[0022] -數字化溫濕度檢測接口，用于檢測分析檢測氣室內熏蒸氣體樣品中溫度及濕度 變化。
[0023] 上述的熏蒸處理多參數綜合監測系統，其特征在于，所述溴甲烷氣體濃度傳感接 口中使用TCS208F氣體熱導傳感器。
[0024] 上述的熏蒸處理多參數綜合監測系統，其特征在于，所述數字化C02氣體濃度傳感 接口中使用PREMIER MSH-P-HC02高量程C02傳感器。
[0025] 上述的熏蒸處理多參數綜合監測系統，其特征在于，所述溴甲烷氣體濃度傳感接 口的輸出電壓值與被測溴甲烷氣體濃度與二氧化碳濃度對應關系應通過以下公式計算：
[0026]
【權利要求】
1. 一種熏蒸處理多參數綜合監測系統，用于對熏蒸倉內任意位置的溴甲烷氣體濃度、 co2氣體濃度及環境溫濕度自動采樣、檢測和記錄，其特征在于，系統包括采樣單元、數據存 儲單元、報警單元、通信單元、輸入/輸出單元、主控芯片，其中采樣單元通過連通到監測系 統外的采樣管道采集所述熏蒸倉內的熏蒸氣體樣品，數據存儲單元用于自動存儲所述熏蒸 氣體樣品變化數據以及時間信息，報警單元用于警示監測系統自身的非正常工作情況以及 熏蒸氣體樣品的非正常檢測值，通信單元用于熏蒸處理多參數綜合監測系統與遠程數據監 控中心通信，輸入/輸出單元用于顯示系統信息并進行輸入操作，主控芯片與上述各單元 連接并控制上述各單元工作。
2. 根據權利要求1所述的熏蒸處理多參數綜合監測系統，其特征在于，其中采樣單元 包括： -第一段采樣管道，其一端連通監測系統的進氣口，另一端連通采樣泵的進氣口； -采樣泵及其進氣口和出氣口； -第二段采樣管道，其一端連通采樣泵的出氣口，另一端連通檢測氣室的進氣口； -檢測單元，與主控芯片連接，其用于檢測分析檢測氣室內所述熏蒸氣體樣品。
3. 根據權利要求2所述的熏蒸處理多參數綜合監測系統，其特征在于，所述采樣單元 還包括-過濾器，設置于第一段采樣管道與采樣泵進氣口的連接處。
4. 根據權利要求3所述的熏蒸處理多參數綜合監測系統，其特征在于，所述檢測單元 包括有： -檢測氣室，其一端連通所述采樣單元中第二段采樣管道的出氣口，另一端連通監測系 統的出氣口； -溴甲烷氣體濃度檢測接口，包括溴甲烷氣體濃度傳感接口及24位模數轉換接口，用 于檢測分析檢測氣室內熏蒸氣體樣品中溴甲烷氣體的濃度； -數字化C02氣體濃度檢測接口，用于檢測分析檢測氣室內熏蒸氣體樣品中C02氣體的 濃度； -數字化溫濕度檢測接口，用于檢測分析檢測氣室內熏蒸氣體樣品中溫度及濕度變化。
5. 根據權利要求4所述的熏蒸處理多參數綜合監測系統，其特征在于，所述溴甲烷氣 體濃度傳感接口中使用TCS208F氣體熱導傳感器。
6. 根據權利要求4所述的熏蒸處理多參數綜合監測系統，其特征在于，所述數字化C02 氣體濃度傳感接口中使用PREMIER MSH-P-HC02高量程C02傳感器。
7. 根據權利要求4所述的熏蒸處理多參數綜合監測系統，其特征在于，所述溴甲烷氣 體濃度傳感接口的輸出電壓值與被測溴甲烷氣體濃度與二氧化碳濃度對應關系應通過以 下公式計算： V = a + b Ccllil!r + c · Cc〇i 其中：常數a、b和c分別為2. 5378、-3X 10_4和-3. 8X 10_5 ;V為溴甲烷氣體濃度傳感 接口的輸出電壓值；~〃#為被測溴甲烷氣體濃度，單位為g/m3 ;6^為二氧化碳濃度，單位 為％，是體積百分比。
8. 根據權利要求2所述的熏蒸處理多參數綜合監測系統，其特點在于，所述采樣泵接 口與單路開關量控制接口連接，執行來自主控芯片的啟動或停止指令。
9. 根據權利要求1所述的熏蒸處理多參數綜合監測系統，其特點在于，所述通信單元 可接收遠程數據監控中心的指令或將熏蒸氣體樣品數據發送到遠程數據監控中心，其與遠 程數據監控中心通過RS485有線接口或基于ZigBee技術的無線接口連接。
10. 根據權利要求1所述的熏蒸處理多參數綜合監測系統，其特征在于，系統還包括電 源，為整個熏蒸處理多參數綜合監測系統提供能量，所述電源包括： -DC/DC電平轉換接口，與監測系統外部電源適配器通用插孔連接； -可充電鋰電備用電池接口，與上述DC/DC電平轉換接口并聯接入熏蒸處理多參數綜 合監測系統。
【文檔編號】G01D21/02GK104154954SQ201410429300
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月28日 優先權日:2014年8月28日
【發明者】龔紹潤, 王躍進, 張廣平, 李麗, 劉濤, 鄒兵, 張凡華, 李柏樹 申請人:中國檢驗檢疫科學研究院