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红外二氧化碳气体传感器在智慧农业中的应用
发布者:精讯畅通 上传时间:2022 年 9 月 20 日
INGENUITY
温室大棚在现代农业上的广泛应用

CO2在农业上的重要性

二氧化碳广泛存在于空气中,在农业生产、环境保护、医学诊断、卫生防疫、宇航生保和工业过程与分析等领域检测并控制二氧化碳(CO2)浓度是一项必不可少的工作。与传统的干涉法、电化学法等气体浓度检测方法相比,红外吸收法具有灵敏度高、检测速度快、稳定性好等优点,因此得到了广泛的发展和应用。

CO2是绿色植物光合作用的主要原料之一,植物每生产100克干物质需要吸收150克CO2。温室栽培使作物长时间停留在相对封闭的空间,温室内CO2浓度一天变化较大,日出前达到最大值0.1%~ 1.2%,日出后2.5 ~ 3小时降至0.01%左右,仅为大气浓度(0.033%)的30%左右。一直上升到下午2小时,下午4点左右回到大气水平。但农作物需要CO2浓度一般为1% ~ 1.5% 。CO2浓度过低,叶片光合作用基本停止,严重阻碍作物生长。因此,必须及时添加CO2来补充棚内这种气体的不足。目前全国有5000多万亩温室大棚,年产值约5000亿元,而且每年的需求也在不断增长,包括全民蔬果的供应、观赏植物市场的发展等等,因此在现代农业的发展提升上急需对二氧化碳的调控。

红外二氧化碳传感器在农业生产中的作用

为保证温室大棚的农作物生长,对其二氧化碳含量的监测就必不可少,大棚二氧化碳浓度控制非常重要。基于物联网技术的发展,智慧农业领域也少不了传感器的参与。在温室大棚中安装红外二氧化碳传感器可以保证在二氧化碳浓度不足的情况下及时报警,浓度不够的情况下及时使用CO2气肥,保证作物高质高产。

在智慧农业领域的蔬果的智能分拣及运输储存中,气体传感器旨在检测并指示气体或挥发性化合物的存在和含量。红外二氧化碳传感器可通过对CO2含量的检测来计算蔬果的呼吸速率,并可根据其提供的数据信息对果蔬的呼吸作用进行人工调节,从而降低蔬果的代谢损失。也可以通过对一些特定气体的监测或检测达到对蔬果新鲜度、成熟度检测的目的,下图表中总结了一些气体传感器在蔬果检测中的应用。

红外二氧化碳气体传感器

目前国内外研究者采用红外光谱检测技术检测CO2浓度主要有:

1)可调谐二极管激光吸收光谱 (TDLAS)技术,在近红外波段使用量子阱激光器作为红外光源,在中红外波段使用量子级联激光器作为红外光源;

2)光声光谱技术;

3)腔增强光谱技术;

4)非分光红外(NDIR) 光谱技术等。非分光红外检测技术的结构相对简单,且光源一般采用热辐射红外光源或者红外发光二极管(LED),易于调制,不易损坏且寿命长,受到广泛的关注。

JX-CO2-102是一款基于 NDIR 红外吸收原理的CO2气体检测模组,使用单光源和单通道探测器,腔体采用扩散进气方式。它适合检测室内和户外空气中的二氧化碳浓度。方便用户选择; 具有自动校准零点、灵敏度校准和清洁空气校准功能,并且提供手动校准的 MCDL 管脚, 方便客户在使用室外自由流动清洁空气对传感器模组进行相对零点校准。

JX-CO2-102可广泛应用于空调和换新风控制、室内空气质量监测、农业及畜牧业生产过程监控,可安装于智能楼宇、通风系统、控制器、壁挂使用、温室大棚等应用场合,也可应用于其他狭小空间空气质量监测。