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原文传递基于石墨烯材料检测水质及空气等的检测控制系统

专利名称：	基于石墨烯材料检测水质及空气等的检测控制系统
摘要：	本发明公开了一种基于石墨烯材料检测水质及空气等的检测控制系统，涉及农业及其相关产品的检测技术领域，该基于石墨烯材料检测水质及空气等的检测控制系统是一种基于石墨烯操材料制备的操作简单、经济适用、灵敏度高且不易受到其它物质干扰、能够重复使用的检测水质、空气、农作物的传感检测系统。该系统不仅操作简单、能够循环多次使用且系统响应迅速，实现了动态分析环境信息，实时报警，具有成本低廉、超低功耗、人机交互性好等特点。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	天津;12
申请人：	刘宇
发明人：	刘宇
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910596936.8
公开号：	CN110412093A
分类号：	G01N27/27(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	300110 天津市南开区北城街静德花园4号楼1门2202号
主权项：	1.一种基于石墨烯材料检测水质及空气等的检测控制系统，其特征在于：所述基于石墨烯材料检测水质及空气等的检测控制系统包括水质检测传感模块、气体检测传感模块、农药检测传感模块、第一控制器、电源模块、显示模块、4G通信模块、报警模块；所诉的水质检测传感模块，用于检测水中的重金属离子，分别是镉离子(Cd2+)、汞离子(Hg2+)、铬离子(cr3+)、铜离子(Cu2+)、铅离子(Pb2+)，水质检测传感器通过电化学反应检测水中金属粒子的浓度后，再将检测的结果传输给所诉的第一控制器；所诉的气体检测传感模块、用于检测空气中的二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NO、NO2、N2O)、碳氧化物(CO、CO2)、氧气(O2)，空气检测传感器通过利用石墨烯的吸附性质检测空气中的气体成分及浓度后，再将检测结果传输给所诉的第一控制器；所诉的农药检测传感模块，用于检测农产品中的有机磷类农药、氨基甲酸脂类农药，农药检测传感模块利用酶抑制法，石墨烯材料修饰后的改性电极促进反应的原理检测出所诉两类的农药浓度后，再将检测结果传输给所诉的第一控制器；所诉的第一控制器对水质检测传感模块、气体检测传感模块、农药测距传感模块采集到的数据进分析与处理，根据不同的检测环境，结合环境温度、压强，解析出检测物的浓度，再根据4G通讯模块发送到服务器；所诉的电源模块，用于给整个系统的各个模块供电；所诉的显示模块，用于显示采集到各个物质的浓度信息；所诉的报警模块，用于提示用户当前环境检测结果为不良；所诉的4G通信模块，用于第一控制器与服务器之间的数据传输。 2.根据权利要求1所述的基于石墨烯材料检测水质及空气等的检测控制系统，其特征在于：所述第一控制器型号为KEAZ128AMLK：。 3.根据权利要求1所述的基于石墨烯材料检测水质及空气等的检测控制系统，其特征在于：所述水质重金属检测传感器细分为镉离子(Cd2+)传感检测部分、汞离子(Hg2+)传感检测部分、铬离子(cr3+)传感检测部分、铜离子(Cu2+)传感检测部分、铅离子(Pb2+)传感检测部分，镉离子(Cd2+)的检测方法为用Fe3O4-GO修饰玻碳电极，利用方波溶出伏安法(SWASV)检测水中的隔离子，可以避免铅离子、锌离子、铜离子的干扰，检测线性范围0～0.8umol/L，汞离子(Hg2+)的检测方法为：用以金纳米颗粒(AuNPs)修饰GN的复合物检测汞离子，能够避免铜离子、铁离子、锌离子的干扰，检测线性范围(0.1～60)ng/ml，铬离子(cr3+)的检测方法：在石墨烯片上顺延生长Fe3O4纳米颗粒，用作电极材料完成水中铬离子循环伏安法以检测铬离子的浓度，线性范围为：0.2～2nmol/L，铜离子(Cu2+)及铅离子(Pb2+)的检测方法：将热胀冷缩法制备的石墨烯纳米片修饰GCE电极采用方波溶出伏安法(SWASV)检测铜离子及铅离子，线性范围为：0.8～10umol/L，上述的重金属离子检测浓度结果最终将以电压的形式使用485通信协议发送给所诉的第一控制器。 4.根据权利要求1所述的基于石墨烯材料检测水质及空气等的检测控制系统，其特征在于：所述气体检测传感器细分为：二氧化硫(SO2)传感检测部分、氮氧化物(NO、NO2、N2O)传感检测部分、碳氧化物(CO、CO2)检测传感部分、氧气(O2)检测传感部分。：二氧化硫(SO2)及氮氧化物(NO、NO2、N2O)的检测方法：利用氧化锌(ZnO)纳米棒修饰石墨烯，利用SO2、NO、NO2N2O、N2O的旋转振动指纹峰的区别，区分出混合气体中的气体成分及浓度，碳氧化物(CO、CO2)的检测方法：在石墨烯棒中掺杂铝离子(Al2+)，石墨烯对二氧化碳及一氧化碳的吸附和释放将会以电阻波动的形式反映，由此检测出碳氧化物的浓度，氧气(O2)的检测方法：利用石墨烯材料修饰惰性金属电极为阴极，活泼金属为阳极，氧气与电解质发生电解反应产生电流反映氧气浓度，由此检测氧气浓度，上述的气体检测浓度结果最终将以电压的形式使用485通信协议发送给所诉的第一控制器。 5.根据权利要求1所述的基于石墨烯材料检测水质及空气等的检测控制系统，其特征在于：所述农药检测传感器细分为：有机磷类农药传感检测部分、氨基甲酸脂类农药传感检测部分，有机磷类农药的检测方法为：利用氧化锆纳米粒子修饰的氯化血红素功能化还原石墨烯氧化物在玻碳电极产生电流反映其浓度，由此检测有机磷农药浓度。氨基甲酸脂类农药的检测方法为：利用氯化血红素还原氧化石墨烯改性玻碳电极产生电流反映其浓度，由此来检测氨基甲酸酯类农药浓度，上述的农药检测浓度结果最终将以电压的形式使用485通信协议发送给所诉的第一控制器。 6.根据权利要求1所述的基于石墨烯材料检测水质及空气等的检测控制系统，其特征在于：所述基于石墨烯材料检测水质及空气等的检测控制系统的检测方法包括以下步骤：步骤S1：系统设备初始化；步骤S2：第一控制器读取服务器中的场景数据，根据场景数据判断需要获得的物质浓度信息后，发生采集命令给各个传感器；步骤S3：各个传感器将采集到的数据信息由I2C总线发生给第一控制器，第一控制器将获得到的数据进行归类，分析；根据当前的温度、气压等信息计算出当前测量的浓度信息是否超过规定值；步骤S4：第一控制器根据计算后的结果通过4G通信模块发送到服务器，且判断是否发出警报，提示当前环境不利于作物生长或当前产品不符合标准。
所属类别：	发明专利