一种气体排放通量的检测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种气体排放通量的检测方法及系统，其特征在于，该检测系统包括：若干采样架，沿检测区域的边界周向均匀间隔设置，每一采样架上均纵向间隔设置有至少三个采样点，每一采样点处均设置有第一气体采样管；若干第一气路切换控制器，分别设置在相应采样架顶部，每一第一气路切换控制器进气口均连接对应采样架上所有第一气体采样管出气口；第二气路切换控制器，与所有第一气路切换控制器均通过采样管路连接；两气体采样分析设备，分别连接第二气路切换控制器；三维风速仪，设置在检测区域一侧；计算机，分别电连接第一第一气路切换控制器、第二气路切换控制器、气体采样分析设备和三维风速仪，本发明专利技术可广泛用于畜牧养殖业技术领域中。

【技术实现步骤摘要】
一种气体排放通量的检测方法及系统
本专利技术是关于一种气体排放通量的检测方法及系统，属于畜牧养殖业

技术介绍
现代化的畜禽养殖场规模庞大，是温室气体和氨气的重要排放源，特别是在某些开放式系统中产生的大量废气，会对养殖场及其周边环境造成不良的影响。由于开放式生产设施污染气体排放的监测难度大，因此要全面合理地评价畜禽动物生产活动废气对环境的影响，需要科学的检测方法及系统。梯度法具有不影响排放源小气候环境、可真实反应气体排放量与规律等显著特点，适用于开放性系统气体排放通量的检测，但是该方法存在采样点数量大、对设备以及检测手段要求高的问题。对于采样点数量大这一特点，一般通过安装若干气体传感器来满足需求，但是这样不仅安装复杂，经济消耗也较大，而用于梯度法检测系统的气路切换控制器可根据采样需求设置多个采样通道连接各个采样点收集待测气体，并将所采集到的气体实时输入气体分析设备对气体成分和含量进行分析，可大大减少气体传感器的使用量。现有的气路切换控制器主要是通过时间控制器和PLC控制器来控制多个气路的转换和采样间隔，收集到的气体先保存于采样袋内，之后再通过气体分析设备对采样袋内的气体进行分析，但是，其具有体积较为庞大、气体成分和含量的分析不及时的缺点。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种气体成分和含量的分析及时的气体排放通量的检测方法及系统。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种气体排放通量的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据实际风向，将检测区域分为上风向区和下风向区，在上风向区和下风向区的边界处分别均匀间隔设置若干采样架，并在每一采样架顶部分别设置第一气路切换控制器；2)在每一采样架上均纵向间隔设置至少三个采样点，每一采样点处均设置第一气体采样管，每一第一气体采样管的出气口均连接对应第一气路切换控制器的进气口；3)将每一第一气路切换控制器的出气口分别通过采样管路连接第二气路切换控制器的进气口，并将第二气路切换控制器的出气口分别连接两气体采样分析设备的进气口；4)计算机根据预设的工作参数，通过上风向区的一第一气路切换控制器和相对的下风向区的第一气路切换控制器，控制采样高度相同的两第一气体采样管同时打开，两第一气体采样管采集的目标气体依次通过对应第一气路切换控制器、采样管路和第二气路切换控制器进入气体采样分析设备，来自上风向区的目标气体进入一气体采样分析设备，来自下风向区的目标气体进入另一气体采样分析设备，采样达到预设时间后，同时关闭上述两第一气体采样管；5)选取新的第一气体采样管，重复步骤4)，直至完成每一第一气体采样管的采样；6)两气体采样分析设备对采集的目标气体进行分析，得到检测区域上风向区和下风向区每一采样点的目标气体浓度；7)将三维风速仪设置检测区域一侧，获取检测区域每一采样点的风速；8)计算机采用梯度法，根据检测区域上风向区和下风向区每一采样点的目标气体浓度和风速，得到该检测区域的目标气体排放通量F：式中，z为采样高度；x为水平距离；U为u方向上的风速；V为v方向上的风速；ρ为目标气体浓度；a1、a2为检测区域上风向区的边界；b1、b2为检测区域下风向区的边界。进一步，在设置采样点前，对检测区域进行预检测，选出气体浓度无差异的高度作为最大采样高度，并根据该最大采样高度，在每一采样架上设置采样点。进一步，所述步骤7)中当三维风速仪不能获取检测区域每一采样点的风速时，采用幂率公式进行转换，得到检测区域每一采样点的风速，即：式中，Va和Vb分别为采样高度Za和Zb处的风速，α为风切变指数。一种气体排放通量的检测系统，其特征在于，该检测系统包括：若干采样架，所述采样架沿检测区域的边界周向均匀间隔设置，每一所述采样架上均纵向间隔设置有至少三个采样点，每一所述采样点处均设置有一用于采集对应所述采样点处目标气体的第一气体采样管；若干第一气路切换控制器，每一所述第一气路切换控制器分别设置在相应所述采样架顶部，每一所述第一气路切换控制器的进气口均连接对应所述采样架上所有所述第一气体采样管的出气口，用于控制对应所述第一气体采样管的通断；第二气路切换控制器，所述第二气路切换控制器与所有所述第一气路切换控制器均通过采样管路连接，用于控制所有所述采样管路的通断；两气体采样分析设备，所述两气体采样分析设备分别连接所述第二气路切换控制器，用于对检测区域上风向区和下风向区采集的目标气体进行分析得到检测区域上风向区和下风向区内每一所述采样点的目标气体浓度；三维风速仪，所述三维风速仪设置在检测区域一侧，用于采集检测区域内每一所述采样点的风速；计算机，所述计算机分别电连接所述第一第一气路切换控制器、第二气路切换控制器、气体采样分析设备和三维风速仪。进一步，该检测系统还包括两气泵，每一所述气泵均设置在所述第二气路切换控制器与一所述气体采样分析设备之间。进一步，所述第一气路切换控制器包括：第一外壳；若干第二气体采样管，所述第二气体采样管分别插设固定在所述第一外壳内，每一所述第二气体采样管上均设置有第一电磁阀，每一所述第二气体采样管的进气口均连接对应所述第一气体采样管的出气口，每一所述第二气体采样管的出气口均连接对应所述采样管路的进气口；若干第一继电器，所述第一继电器均设置在所述第一外壳内；第一电源开关，所述第一电源开关设置在所述第一外壳上；第一控制器，所述第一控制器设置在所述第一外壳内，分别电连接所述第一继电器和第一电源开关，用于根据所述计算机预设的工作参数，通过每一所述继电器控制对应所述第一电磁阀的开闭；第一电源，所述第一电源设置在所述第一外壳内，用于为所述第一气路切换控制器的各用电器件供电。进一步，所述第二气路切换控制器包括：第二外壳；若干第三气体采样管，所述第三气体采样管分别插设固定在所述第二外壳内，每一所述第三气体采样管上均设置有第二电磁阀，每一所述第三气体采样管的进气口均连接检测区域上风向区对应所述采样管路的出气口，每一所述第三气体采样管的出气口均连接对应所述气体采样分析设备的进气口；若干第四气体采样管，所述第四气体采用管分别插设固定在所述第二外壳内，每一所述第四气体采样管上均设置有所述第二电磁阀，每一所述第四气体采样管的进气口均连接检测区域下风向区对应所述采样管路的出气口，每一所述第四气体采样管的出气口均连接对应所述气体采样分析设备的进气口；若干第二继电器，所述第二继电器均设置在所述第二外壳内；第二电源开关，所述第二电源开关设置在所述第二外壳上；第二控制器，所述第二控制器设置在所述第二外壳内，所述第二控制器分别电连接所述第二继电器和第二电源开关，用于根据所述计算机预设的工作参数，通过每一所述第二继电器控制对应所述第二电磁阀的开闭；第二电源，所述第二电源设置在所述第二外壳内，用于为所述第二气路切换控制器的各用电器件供电。进一步，所述计算机内设置有：参数设定模块，用于预先设定每一所述第一气路切换控制器和第二气路切换控制器的工作参数；气路切换控制模块，用于根据预设的工作参数，通过每一所述第一气路切换控制器，控制每一所述第一气体采样管的开启或关闭，以及通过所述第二气路切换控制器，控制每一所述采样管路的开启或关闭；气体排放通量计算模块，用于采用梯度法，根据所述气体采样分析设备得到的目标气体浓度和所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体排放通量的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据实际风向，将检测区域分为上风向区和下风向区，在上风向区和下风向区的边界处分别均匀间隔设置若干采样架，并在每一采样架顶部分别设置第一气路切换控制器；2)在每一采样架上均纵向间隔设置至少三个采样点，每一采样点处均设置第一气体采样管，每一第一气体采样管的出气口均连接对应第一气路切换控制器的进气口；3)将每一第一气路切换控制器的出气口分别通过采样管路连接第二气路切换控制器的进气口，并将第二气路切换控制器的出气口分别连接两气体采样分析设备的进气口；4)计算机根据预设的工作参数，通过上风向区的一第一气路切换控制器和相对的下风向区的第一气路切换控制器，控制采样高度相同的两第一气体采样管同时打开，两第一气体采样管采集的目标气体依次通过对应第一气路切换控制器、采样管路和第二气路切换控制器进入气体采样分析设备，来自上风向区的目标气体进入一气体采样分析设备，来自下风向区的目标气体进入另一气体采样分析设备，采样达到预设时间后，同时关闭上述两第一气体采样管；5)选取新的第一气体采样管，重复步骤4)，直至完成每一第一气体采样管的采样；6)两气体采样分析设备对采集的目标气体进行分析，得到检测区域上风向区和下风向区每一采样点的目标气体浓度；7)将三维风速仪设置检测区域一侧，获取检测区域每一采样点的风速；8)计算机采用梯度法，根据检测区域上风向区和下风向区每一采样点的目标气体浓度和风速，得到该检测区域的目标气体排放通量F：...

【技术特征摘要】
1.一种气体排放通量的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据实际风向，将检测区域分为上风向区和下风向区，在上风向区和下风向区的边界处分别均匀间隔设置若干采样架，并在每一采样架顶部分别设置第一气路切换控制器；2)在每一采样架上均纵向间隔设置至少三个采样点，每一采样点处均设置第一气体采样管，每一第一气体采样管的出气口均连接对应第一气路切换控制器的进气口；3)将每一第一气路切换控制器的出气口分别通过采样管路连接第二气路切换控制器的进气口，并将第二气路切换控制器的出气口分别连接两气体采样分析设备的进气口；4)计算机根据预设的工作参数，通过上风向区的一第一气路切换控制器和相对的下风向区的第一气路切换控制器，控制采样高度相同的两第一气体采样管同时打开，两第一气体采样管采集的目标气体依次通过对应第一气路切换控制器、采样管路和第二气路切换控制器进入气体采样分析设备，来自上风向区的目标气体进入一气体采样分析设备，来自下风向区的目标气体进入另一气体采样分析设备，采样达到预设时间后，同时关闭上述两第一气体采样管；5)选取新的第一气体采样管，重复步骤4)，直至完成每一第一气体采样管的采样；6)两气体采样分析设备对采集的目标气体进行分析，得到检测区域上风向区和下风向区每一采样点的目标气体浓度；7)将三维风速仪设置检测区域一侧，获取检测区域每一采样点的风速；8)计算机采用梯度法，根据检测区域上风向区和下风向区每一采样点的目标气体浓度和风速，得到该检测区域的目标气体排放通量F：式中，z为采样高度；x为水平距离；U为u方向上的风速；V为v方向上的风速；ρ为目标气体浓度；a1、a2为检测区域上风向区的边界；b1、b2为检测区域下风向区的边界。2.如权利要求1所述的一种气体排放通量的检测方法，其特征在于，在设置采样点前，对检测区域进行预检测，选出气体浓度无差异的高度作为最大采样高度，并根据该最大采样高度，在每一采样架上设置采样点。3.如权利要求1所述的一种气体排放通量的检测方法，其特征在于，所述步骤7)中当三维风速仪不能获取检测区域每一采样点的风速时，采用幂率公式进行转换，得到检测区域每一采样点的风速，即：式中，Va和Vb分别为采样高度Za和Zb处的风速，α为风切变指数。4.一种气体排放通量的检测系统，其特征在于，该检测系统包括：若干采样架，所述采样架沿检测区域的边界周向均匀间隔设置，每一所述采样架上均纵向间隔设置有至少三个采样点，每一所述采样点处均设置有一用于采集对应所述采样点处目标气体的第一气体采样管；若干第一气路切换控制器，每一所述第一气路切换控制器分别设置在相应所述采样架顶部，每一所述第一气路切换控制器的进气口均连接对应所述采样架上所有所述第一气体采样管的出气口，用于控制对应所述第一气体采样管的通断；第二气路切换控制器，所述第二气路切换控制器与所有所述第一气路切换控制器均通过采样管路连接，用于控制所有所述采样管路的通断；两气体采样分析设备，所述两气体采样分析设备分别连接所述第二气路切换控制器，用于对检测区域上风向区和下风向区采集的目标气体进行分析得到检测区域上风向区和下风向区内每一所述采样点的目标气体浓度；三维风速仪，所述三维风速仪设置在检测区域一侧，用于采集检测区域内每一所述采样点的风速；计算机，所述计算机分别电连接所述第一第一气路切换控制器、第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：王朝元，刘羽，施正香，李保明，陈刚，滕光辉，刘婕，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11