一種林木微觀碳匯計量同化箱參數測量儀制造技術

本實用新型專利技術公開了一種林木微觀碳匯計量同化箱參數測量儀。本測量儀共分為兩大部分，分別是主機部分和從機部分。主機部分主要分為電源模塊、單片機處理模塊、TFT觸摸屏顯示模塊、通訊接口模塊等四個模塊；從機部分包括電源模塊、單片機處理模塊、通訊接口模塊、樹徑生長量測量模塊、溫濕度測量接口模塊、光照強度測量模塊、CO2濃度測量接口模塊、數據存儲模塊等八個模塊。本實用新型專利技術實現了多參數測量、自動化程度高、地域適應強、測量地點更換方便等。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種環境參數測量儀，尤其是涉及一種林木微觀碳匯計量同化箱參數測量儀。
技術介紹
全球氣候變化問題日益突出，它將導致生態系統退化、自然災害頻發等全球性災難，深度觸及糧食、水資源、能源、生態和公共衛生安全，直接威脅到人類的生存和發展。《京都議定書》以法律形式要求工業化國家控制并減少六種溫室氣體,其中主要是CO2的排放，因此在經濟發展的同時降低經濟增長所帶來的CO2的排放量，探索低碳發展道路已經成為全球共識。森林作為陸地生態系統的主體，具有可重復再生的特性，有碳源和碳匯的雙重作用，尤其是碳匯功能，不僅能極大地緩解氣候變暖趨勢，而且能有效的抵消CO2排放，促進碳在地球生態體系中的平衡。通過森林碳匯抵消CO2排放已成為國際氣候公約的重要內容，受到世界各國政府和科學家的廣泛關注。近年來，我國空氣質量退化較快，僅霧霾一項指標就呈范圍擴大和持續時間延長的趨勢，已成為引起民眾身體健康恐慌的嚴重社會問題。改善空氣質量成為我國各級政府的重要工作目標，實行征收碳稅制度和開展碳交易業務也勢在必行。森林碳匯是指森林植物吸收大氣中的CO2并將其固定在植被或土壤中，從而減少該氣體在大氣中的濃度。碳匯計量則是對森林碳匯能力的評價，國內外有關森林碳匯的計量方法主要有蓄積量法、生物量法和生物量清單法。由于此類方法原理簡單、直觀，是目前廣泛采取的方法，但此類方法只是靜態估算，不能動態反映森林碳匯的發展趨勢，且大多憑經驗選取轉換因子，這就直接影響估算結果的可靠性。因此有必要尋找一種公認的森林碳匯計量方法，由于箱式法具有計量準確、定量研究以及便于實施等優點，使箱式法在定量分析氣體通量方面被廣泛使用，但該方法也存在一些缺點：(1)研究對象的選取具有一定的代表性，包括選擇的物種、數量及年齡。(2)箱內外環境差異較大，主要表現在溫濕度等環境參數。(3)碳匯計算模型的不確定性。(4)難以實現自動、連續測量。這些缺點阻礙了箱式法在森林碳匯計量的應用和推廣，利用此方法估算森林碳匯的研究鮮有報道，用于植株、植物器官和群體尺度的同化箱裝置尚未見商業化產品，國內外學者大都自制箱式系統來進行該類研究。因此，有必要探索一種計量誤差小、可連續測量的同化箱裝置，從而探索單株植物碳匯量的計量方法，為建立某一地區此類林木的碳匯量的計量方法模型提供數據支持。目前，我國的碳交易所需的計量體系尚處于起步階段，無論采用何種現有基于宏觀生態統計方法的碳匯量的計算方法，所得到的結果都難以保證量值的準確和統一，從而使量值溯源成為急需解決的難題。因此，從微觀及中觀尺度對林木的碳匯機理進行研究，從而探索關鍵參數的量值的溯源路徑，為實現宏觀碳匯量的準確計量以及建立我國碳匯計量體系提供技術支撐。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種林木微觀碳匯計量同化箱參數測量儀，它專為林木微觀碳匯計量同化箱而設計，主要用于測量同化箱內部參數，包括：溫度、濕度、光照強度、CO2濃度、樹徑生長變化量等參數。本技術采用的技術方案是：本測量儀共分為兩大部分，分別是主機部分和從機部分。主機部分主要分為電源模塊、單片機處理模塊、TFT觸摸屏顯示模塊、通訊接口模塊；從機部分包括電源模塊、單片機處理模塊、通訊接口模塊、樹徑生長量測量模塊、溫濕度測量接口模塊、光照強度測量模塊、CO2濃度測量接口模塊、數據存儲模塊。主機部分電源模塊連接單片機處理模塊、TFT觸摸屏顯示模塊、通訊接口模塊，TFT觸摸屏顯示模塊連接單片機處理模塊實現人機交互，通訊接口模塊連接單片機處理模塊實現與從機通訊。從機部分電源模塊連接單片機處理模塊、通訊接口模塊、樹徑生長量測量模塊、溫濕度測量接口模塊、光照強度測量模塊、CO2濃度測量接口模塊、數據存儲模塊；樹徑生長量測量模塊、溫濕度測量接口模塊、光照強度測量模塊、CO2濃度測量接口模塊等四個測量模塊連接至單片機處理模塊，經單片機處理模塊數據處理后由單片機處理模塊保存至數據存儲模塊。所述的電源模塊包括提供+3.3V、+5V主機部分電源模塊，+3.3V、±5V和±12V的從機電源模塊。所述的主機部分電源模塊包括兩個穩壓芯片U1、U2、一個12V接插口P1、一個可恢復保險絲F1、三個鉭電容C1、C4、C5、一個電感L1、六個電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、一個續流二極管D1、一個發光二極管D2、五個瓷片電容C2、C3、C6、C7、C8。12V電源接插口一端接地，另一端接12V電源，接可恢復保險絲F1一端，另一端接U1第一引腳、鉭電容C4正極、瓷片電容C3的一端，鉭電容C4負極、瓷片電容C3的另一端接地，電阻R6一端接地，電阻R6另一端接U1的第5引腳，U1的第三引腳接地，U1的第2引腳接續流二極管D1的負極、電感L1的一端，續流二極管D1的正極接地，電感的另一端接鉭電容C1的正極、瓷片電容C2的一端、U2的第三引腳，鉭電容負極接瓷片電容C2的另一端到地，U1的第四接5V模擬電壓端，U2的第一引腳接地，U2的第二引腳接鉭電容C5正極、瓷片電容C6一端、3.3V模擬電壓端、電阻R1、R3一端，鉭電容C5的負極、瓷片電容C6的另一端接電阻R4、R5一端，電阻R1、R3另一端接數字電壓端、電阻R2、瓷片電容C7、C8的一端，電阻R4、R5另一端接瓷片電容C7、C8的另一端接地，電阻R2的另一端接發光二極管D2的正極，發光二極管D2的負極接地。所述主機部分電源模塊U1型號為LM2596-5V，U2型號為LM1117-3.3V。所述的主機部分單片機處理模塊包括一個微處理器U3、三個二極管D3、D4、D5、一個按鍵S1、兩個晶振Y1、Y2、一個紐扣電池插座BT1、一個鉭電容C27、八個電阻R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、18個瓷片電容C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25、C26。3.3V數字電壓端接續流二極管D3的負極、電阻R8的一端，續流二極管D3的正極、電阻R8的另一端接按鍵S1、瓷片電容C9、微處理器U3的第二十五引腳，按鍵S1、瓷片電容C9的另一端接地，瓷片電容C10、C11的一端接地，瓷片電容C10的另一端接晶振Y1的一端、微處理器U3的第八引腳，瓷片電容C11的另一端接晶振Y1的另一端、微處理器U3的第九引腳，瓷片電容C12、C13的一端接地，瓷片電容C12的另一端接電阻R9的一端、晶振Y2的一端、微處理器U3的第二十三引腳，瓷片電容C13的另一端接電阻R9的另一端、晶振Y2的另一端、微處理器U3的第二十四引腳，紐扣電池插座BT1的正向端接二極管D4的正向端，紐扣電池插座BT1的負向端接地，二極管D4的負極接微處理器U3的第六引腳、二極管D5的負極，二極管D5的正極接3.3V數字電壓端、瓷片電容C14的一端，瓷片電容C14的另一端接地，鉭電容C27的正極接3.3V模擬電壓端、瓷片電容C15的一端、電阻R11、R12的一端、微處理器U3的第三十二、三十三引腳，鉭電容C27的負極接電阻R13、R14的一端至地，電阻R11、R1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種林木微觀碳匯計量同化箱參數測量儀，包括主機部分和從機部分；主機部分包括電源模塊、單片機處理模塊、TFT觸摸屏顯示模塊、通訊接口模塊；從機部分包括電源模塊、單片機處理模塊、通訊接口模塊、樹徑生長量測量模塊、溫濕度測量接口模塊、光照強度測量模塊、CO2濃度測量接口模塊、數據存儲模塊；主機部分電源模塊連接單片機處理模塊、TFT觸摸屏顯示模塊、通訊接口模塊，TFT觸摸屏顯示模塊連接單片機處理模塊實現人機交互，通訊接口模塊連接單片機處理模塊實現與從機通訊；從機部分電源模塊連接單片機處理模塊、通訊接口模塊、樹徑生長量測量模塊、溫濕度測量接口模塊、光照強度測量模塊、CO2濃度測量接口模塊、數據存儲模塊；樹徑生長量測量模塊、溫濕度測量接口模塊、光照強度測量模塊、CO2濃度測量接口模塊連接至單片機處理模塊，經單片機處理模塊數據處理后由單片機處理模塊保存至數據存儲模塊；所述的電源模塊包括提供+3.3V、+5V主機部分電源模塊，+3.3V、±5V和±12V的從機電源模塊；所述的主機部分電源模塊包括兩個穩壓芯片U1、U2、一個12V接插口P1、一個可恢復保險絲F1、三個鉭電容C1、C4、C5、一個電感L1、六個電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、一個續流二極管D1、一個發光二極管D2、五個瓷片電容C2、C3、C6、C7、C8；12V電源接插口一端接地，另一端接12V電源，接可恢復保險絲F1一端，另一端接U1第一引腳、鉭電容C4正極、瓷片電容C3的一端，鉭電容C4負極、瓷片電容C3的另一端接地，電阻R6一端接地，電阻R6另一端接U1的第5引腳，U1的第三引腳接地，U1的第2引腳接續流二極管D1的負極、電感L1的一端，續流二極管D1的正極接地，電感的另一端接鉭電容C1的正極、瓷片電容C2的一端、U2的第三引腳，鉭電容負極接瓷片電容C2的另一端到地，U1的第四接5V模擬電壓端，U2的第一引腳接地，U2的第二引腳接鉭電容C5正極、瓷片電容C6一端、3.3V模擬電壓端、電阻R1、R3一端，鉭電容C5的負極、瓷片電容C6的另一端接電阻R4、R5一端，電阻R1、R3另一端接數字電壓端、電阻R2、瓷片電容C7、C8的一端，電阻R4、R5另一端接瓷片電容C7、C8的另一端接地，電阻R2的另一端接發光二極管D2的正極，發光二極管D2的負極接地；所述主機部分電源模塊U1型號為LM2596?5V，U2型號為LM1117?3.3V；所述的主機部分單片機處理模塊包括一個微處理器U3、三個二極管D3、D4、D5、一個按鍵S1、兩個晶振Y1、Y2、一個紐扣電池插座BT1、一個鉭電容C27、八個電阻R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、18個瓷片電容C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25、C26；3.3V數字電壓端接續流二極管D3的負極、電阻R8的一端，續流二極管D3的正極、電阻R8的另一端接按鍵S1、瓷片電容C9、微處理器U3的第二十五引腳，按鍵S1、瓷片電容C9的另一端接地，瓷片電容C10、C11的一端接地，瓷片電容C10的另一端接晶振Y1的一端、微處理器U3的第八引腳，瓷片電容C11的另一端接晶振Y1的另一端、微處理器U3的第九引腳，瓷片電容C12、C13的一端接地，瓷片電容C12的另一端接電阻R9的一端、晶振Y2的一端、微處理器U3的第二十三引腳，瓷片電容C13的另一端接電阻R9的另一端、晶振Y2的另一端、微處理器U3的第二十四引腳，紐扣電池插座BT1的正向端接二極管D4的正向端，紐扣電池插座BT1的負向端接地，二極管D4的負極接微處理器U3的第六引腳、二極管D5的負極，二極管D5的正極接3.3V數字電壓端、瓷片電容C14的一端，瓷片電容C14的另一端接地，鉭電容C27的正極接3.3V模擬電壓端、瓷片電容C15的一端、電阻R11、R12的一端、微處理器U3的第三十二、三十三引腳，鉭電容C27的負極接電阻R13、R14的一端至地，電阻R11、R12的另一端接3.3V數字電壓端接瓷片電容C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25、C26的一端、微處理器U3的第十七、第三十九、第五十二、第六十二、第七十二、第八十四、第九十五、第一百零八、第一百二十一、第一百三十一、第一百四十四引腳，電阻R13、R14的另一端接瓷片電容C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25、C26的另一端至地，3.3V數字電壓端接瓷片電容C29一端、電阻R15、R16、R17、R19的一端、JTAG接口U4第一引腳，瓷片電容C29另一端接瓷片電容C28的一端至地，瓷片電容C28的另一端接JTAG接口U4第2引腳、3.3V...

【技術特征摘要】
1.一種林木微觀碳匯計量同化箱參數測量儀，包括主機部分和從機部分；主機部分包括電源模塊、單片機處理模塊、TFT觸摸屏顯示模塊、通訊接口模塊；從機部分包括電源模塊、單片機處理模塊、通訊接口模塊、樹徑生長量測量模塊、溫濕度測量接口模塊、光照強度測量模塊、CO2濃度測量接口模塊、數據存儲模塊；主機部分電源模塊連接單片機處理模塊、TFT觸摸屏顯示模塊、通訊接口模塊，TFT觸摸屏顯示模塊連接單片機處理模塊實現人機交互，通訊接口模塊連接單片機處理模塊實現與從機通訊；從機部分電源模塊連接單片機處理模塊、通訊接口模塊、樹徑生長量測量模塊、溫濕度測量接口模塊、光照強度測量模塊、CO2濃度測量接口模塊、數據存儲模塊；樹徑生長量測量模塊、溫濕度測量接口模塊、光照強度測量模塊、CO2濃度測量接口模塊連接至單片機處理模塊，經單片機處理模塊數據處理后由單片機處理模塊保存至數據存儲模塊；
所述的電源模塊包括提供+3.3V、+5V主機部分電源模塊，+3.3V、±5V和±12V的從機電源模塊；
所述的主機部分電源模塊包括兩個穩壓芯片U1、U2、一個12V接插口P1、一個可恢復保險絲F1、三個鉭電容C1、C4、C5、一個電感L1、六個電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、一個續流二極管D1、一個發光二極管D2、五個瓷片電容C2、C3、C6、C7、C8；12V電源接插口一端接地，另一端接12V電源，接可恢復保險絲F1一端，另一端接U1第一引腳、鉭電容C4正極、瓷片電容C3的一端，鉭電容C4負極、瓷片電容C3的另一端接地，電阻R6一端接地，電阻R6另一端接U1的第5引腳，U1的第三引腳接地，U1的第2引腳接續流二極管D1的負極、電感L1的一端，續流二極管D1的正極接地，電感的另一端接鉭電容C1的正極、瓷片電容C2的一端、U2的第三引腳，鉭電容負極接瓷片電容C2的另一端到地，U1的第四接5V模擬電壓端，U2的第一引腳接地，U2的第二引腳接鉭電容C5正極、瓷片電容C6一端、3.3V模擬電壓端、電阻R1、R3一端，鉭電容C5的負極、瓷片電容C6的另一端接電阻R4、R5一端，電阻R1、R3另一端接數字電壓端、電阻R2、瓷片電容C7、C8的一端，電阻R4、R5另一端接瓷片電容C7、C8的另一端接地，電阻R2的另一端接發光二極管D2的正極，發光二極管D2的負極接地；所述主機部分電源模塊U1型號為LM2596-5V，U2型號為LM1117-3.3V；
所述的主機部分單片機處理模塊包括一個微處理器U3、三個二極管D3、D4、D5、一個按鍵S1、兩個晶振Y1、Y2、一個紐扣電池插座BT1、一個鉭電容C27、八個電阻R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、18個瓷片電容C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25、C26；3.3V數字電壓端接續流二極管D3的負極、電阻R8的一端，續流二極管D3的正極、電阻R8的另一端接按鍵S1、瓷片電容C9、微處理器U3的第二十五引腳，按鍵S1、瓷片電容C9的另一端接地，瓷片電容C10、C11的一端接地，瓷片電容C10的另一端接晶振Y1的一端、微處理器U3的第八引腳，瓷片電容C11的另一端接晶振Y1的另一端、微處理器U3的第九引腳，瓷片電容C12、C13的一端接地，瓷片電容C12的另一端接電阻R9的一端、晶振Y2的一端、微處理器U3的第二十三引腳，瓷片電容C13的另一端接電阻R9的另一端、晶振Y2的另一端、微處理器U3的第二十四引腳，紐扣電池插座BT1的正向端接二極管D4的正向端，紐扣電池插座BT1的負向端接地，二極管D4的負極接微處理器U3的第六引腳、二極管D5的負極，二極管D5的正極接3.3V數字電壓端、瓷片電容C14的一端，瓷片電容C14的另一端接地，鉭電容C27的正極接3.3V模擬電壓端、瓷片電容C15的一端、電阻R11、R12的一端、微處理器U3的第三十二、三十三引腳，鉭電容C27的負極接電阻R13、R14的一端至地，電阻R11、R12的另一端接3.3V數字電壓端接瓷片電容C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25、C26的一端、微處理器U3的第十七、第三十九、第五十二、第六十二、第七十二、第八十四、第九十五、第一百零八、第一百二十一、第一百三十一、第一百四十四引腳，電阻R13、R14的另一端接瓷片電容C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25、C26的另一端至地，3.3V數字電壓端接瓷片電容C29一端、電阻R15、R16、R17、R19的一端、JTAG接口U4第一引腳，瓷片電容C29另一端接瓷片電容C28的一端至地，瓷片電容C28的另一端接JTAG接口U4第2引腳、3.3V數字電壓端，電阻R15、R16、R17、R19的另一端分別接微處理器U3的第一百三十四、第一百一十、第一百零五、第一百三十三引腳、JTAG接口U4的第三、第五、第七、第十三引腳，電阻R18一端接地，電阻R18的另一端接微處理器U3的第一百零九引腳、JTAG接口U4的第九引腳，JTAG接口U4的第十五引腳接微處理器U3的第二十五引腳，JTAG接口U4的第四、第六、第八、第十、第十二、第十四、第十六、第十八、第二十引腳接電阻R22的一端，電阻R22的另一端接地；所述的主機部分單片機處理模塊U3型號為STM32F103ZET6；
所述的主機部分TFT觸摸屏顯示模塊包括一個TFT觸摸屏插件P2、一個電阻R23、一個瓷片電容C30；TFT觸摸屏插件P2的第一引腳接地，第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二、第十三、第十四、第十五、第十六、第十七、第十八、第十九、第二十、第二十一、第二十二、第二十三、第二十四、第二十五、第二十六、第二十七引腳分別接微處理器U3的第一百二十七、第七十九、第七十八、第七十七、第六十八、第六十七、第六十六、第六十五、第六十四、第六十三、第六十、第五十九、第五十八、第一百一十五、第一百一十四、第八十六、第八十五、第一百一十八、第一百一十九、第一、第一百二十六、第四十九、第二十二、第九十二、第十八、第二十一引腳，TFT觸摸屏插件P2的第二十八、第三十、第三十二引腳接地，TFT觸摸屏插件P2的第二十九引腳接電阻R27的一端，電阻R27的另一端接5V模擬電壓端，TFT觸摸屏插件P2的第三十一引腳接瓷片電容C30的一端，瓷片電容的另一端接地；

【專利技術屬性】
技術研發人員：冷國強，陳愛軍，李東升，陳穎，汪成立，
申請(專利權)人：中國計量學院，
類型：新型
國別省市：浙江;33