虚拟MOS传感器阵列设计用于猪舍中的氨监测
Raphael Parsiegel1, Miguel Budag Becker1, Pieter Try1
1Group of Sensors and Actuators, Department of Electrical Engineering and Applied Sciences, Westphalian University of Applied Sciences, 45897 Gelsenkirchen, Germany.
Sensors (Basel, Switzerland)
|April 26, 2025
概括
本研究介绍了一种经济的金属氧化物半导体 (MOS) 传感器系统,用于在谷仓中持续监测氨. 新方法通过准确检测氨气,改善空气质量管理,提高动物福利.
科学领域:
- 环境科学 环境科学
- 农业工程 农业工程
- 传感器技术 传感器技术
背景情况:
- 动物棚中的空气质量差,特别是氨,对呼吸系统健康构成重大风险.
- 现有的氨监测系统往往是昂贵和劳动密集型的.
- 金属氧化物半导体 (MOS) 传感器为空气质量监测提供了具有成本效益和可扩展的解决方案.
研究的目的:
- 使用MOS传感器和机器学习开发一种改进的氨检测方法.
- 创建一个虚拟传感器阵列,用于高分辨率的空间和时间氨监测.
- 评估MOS传感器在猪舍中持续监测氨的有效性和经济性.
主要方法:
- 使用循环数据驱动方法设计了一个虚拟传感器阵列,将机器学习与固态传感器建模集成在一起.
- 利用MOS传感器的温度循环操作来增强选择性并创建虚拟传感器阵列.
- 采用过膜来提高准确性并防止传感器污染.
主要成果:
- 在猪舍中证明有效的氨探测,采样速率约为2分钟,范围为1-30ppm.
- 开发的方法显示了稳定性,在测试一个看不见的传感器模块时,正常化的RMSE增加了10%.
- 一个过膜成功地提高了准确性,并防止了因飞等污染而导致的数据丢失.
结论:
- 该BME688 MOS传感器是有效的和经济的广泛,在动物谷仓连续氨监测.
- 开发的系统能够准确地定位氨源,有助于改善动物福利.
- 这种方法为农业环境中的实时空气质量管理提供了实际解决方案.
