溫室環境專用低功耗無線CO2傳感器
合理的增施CO2氣肥能夠提高作物光合作用率和抗逆性，促進作物生長發育，提高品質，該項技術已經成為目前溫室大棚重要增產增收技術之一。其施肥量大都通過人工計算并且增施過程中很少采用CO2檢測裝置，無法獲知當前CO2濃度，往往導致施肥量不足，達不到預期效果。一旦人工計算、操作失誤，增施CO2濃度過高會對綠色植物光合系統造成破壞，會出現葉片卷曲、凋謝甚至誘發營養元素缺乏，引發作物高溫危險，嚴重時對環境及操作、生產人員生命造成危害。研究通過增加CO2檢測裝置實時監控當前溫室大棚CO2濃度，為傳統增施方法和設備提供技術補充，對方便實現經濟、合理增施CO2氣肥有重要意義。
當前在部分農業園區、科研院所等場合能夠裝配CO2檢測裝置，大都直接采用化工和環境領域的CO2檢測設備，如美國ACI，格瑞斯通，具備防暴封裝、高濃度檢測及變送、顯示、報警、控制等多種附加功能，但價格昂貴，難以推廣；便攜式CO2檢測裝置如美國(GE)Telaire、瑞典SenseAir、芬蘭Vaisala等，操作者的活動會直接影響CO2濃度測量，影響精度，同時耗電量大，不適合現場長時間持續監測；國產市售低成本CO2變送器、報警器采用半導體、固體電解質、電化學原理測量，精度低、年漂移量大，返修率高；近年來GE的T6004或6113探頭在溫室監測應用逐漸增多，部分基于Zigbee溫室無線CO2傳感器，目前檢測CO2的方法主要有滴定法、氣相色譜法、紅外光譜法、電化學、半導體陶瓷式、固體電解質傳感器等。其中滴定法裝置復雜、操作繁瑣、靈敏度選擇性低，氣相色譜法雖然在靈敏度、精度、速度上具有優勢，但其高昂的價格、龐大體積滿足不了設施農業氣肥控制對簡單、廉價、高精度、快速響應的CO2檢測儀器的需求。因此紅外、電化學、半導體、固體電解質CO2傳感器成為當前應用主流。電化學式及半導體式的CO2傳感器雖然體積小，但其精度、穩定性及對氣體的選擇性不太理想，同時電化學還存在使用壽命問題，應用領域受到很大的限制。
在實際使用過程中由于CO2功耗峰值達1W，預熱時間超過2min為長時間監測提出考驗，同時在溫室高溫高濕環境下傳感器易冷凝影響測量精度，嚴重時會污染光路損壞傳感器，而且很多傳感器未作相關防護，在實際應用過程中精度的長期穩定性較差，需要防護處理并及時校對探頭。
采用低功耗CO2傳感器與嵌入式Zigbee模塊構建溫室專用無線CO2檢測裝置，在傳感器防水、精度補償、校對方式、能耗管理等方面做出有益設計，以期解決CO監測裝置在設施農業生產應用推廣難度大、存在問題多、缺少針對性產品、關注度低等問題。
針對當前設施CO2施肥缺少合適CO2檢測裝置，依賴進口及工業領域裝備，溫室環境適應性差，難以校對的現狀，將Mesh無線網絡和低能耗CO2傳感器集成，支持多種校對方式、太陽能高效供電系統、低能耗、遠程無線采集校對等功能，滿足溫室環境應用。在CO2防水、防冷凝及結構方面、傳感器校對接口、低功耗無線網絡及校對方法實現方面做出有益研究和探索。傳感器校對后精度小于±20mg／kg，一致性小于±30mg／kg，采樣響應時間小于6min，消除光路冷凝及灌溉噴灑影響，大幅度延長傳感器實用壽命和和校對周期，具有較好的應用前景。
