【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及氣體測(cè)量領(lǐng)域，特別是涉及一種co2通量測(cè)量全自動(dòng)靜態(tài)箱系統(tǒng)及通量測(cè)量方法。
技術(shù)介紹
1、農(nóng)田co2通量監(jiān)測(cè)的研究逐漸增多，主要集中在靜態(tài)箱法、渦度相關(guān)法和遙感技術(shù)等多種手段，目前普遍使用、技術(shù)成熟的測(cè)量手段以靜態(tài)箱法為主。其原理是在被測(cè)農(nóng)田作物的上方放置一塊有特殊材料制作的特定尺寸的箱體，測(cè)量目標(biāo)氣體隨時(shí)間的通量變化。但是傳統(tǒng)的靜態(tài)箱法需人工不間斷采集數(shù)據(jù)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)更新緩慢、采集周期長(zhǎng)等問(wèn)題，限制了其在長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。
2、國(guó)內(nèi)在靜態(tài)箱法基礎(chǔ)上，引入高精度ndir傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)co2濃度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院和各大農(nóng)業(yè)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)利用靜態(tài)箱和ndir?co2傳感器相結(jié)合的方法，進(jìn)行農(nóng)田co2通量的長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)，研究不同耕作方式和管理措施對(duì)碳排放的影響。北京農(nóng)業(yè)大學(xué)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)等高校的研究團(tuán)隊(duì)在使用ndir傳感器測(cè)量農(nóng)田碳通量方面進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)，證明了這種方法的可行性和準(zhǔn)確性。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)一些研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)始將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與靜態(tài)箱結(jié)合，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田碳通量的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，wang等人就無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)區(qū)域土壤碳通量同步測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行研究，探討了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)田監(jiān)測(cè)下的新應(yīng)用。國(guó)外在高精度傳感器方面有較多的研究，特別是在ndir技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用方面，已經(jīng)有相對(duì)成熟的解決方案。michael等人使用低成本ndir傳感器和微控制器進(jìn)行co2通量測(cè)量，主要針對(duì)系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)；bekin使用靜態(tài)箱和ndir氣體分析儀進(jìn)行co2通量測(cè)量的方法進(jìn)行高精度測(cè)量。he
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本專利技術(shù)的目的在于提供一種co2通量測(cè)量全自動(dòng)靜態(tài)箱系統(tǒng)及通量測(cè)量方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中靜態(tài)箱無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)測(cè)量、數(shù)據(jù)不能實(shí)時(shí)更新的問(wèn)題。
2、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环Nco2通量測(cè)量全自動(dòng)靜態(tài)箱系統(tǒng)，包括靜態(tài)箱、co2傳感器、第一濕溫度傳感器、第二濕溫度傳感器和控制終端，植物容置于所述靜態(tài)箱內(nèi)，所述co2傳感器的進(jìn)氣端和出氣端均與所述靜態(tài)箱相連，所述第一濕溫度傳感器位于所述靜態(tài)箱內(nèi)并用于檢測(cè)所述靜態(tài)箱內(nèi)的濕度，所述第二濕溫度傳感器位于所述靜態(tài)箱外并用于檢測(cè)外界環(huán)境的濕度；所述靜態(tài)箱設(shè)有控制所述所述靜態(tài)箱開(kāi)啟和關(guān)閉的頂蓋，所述頂蓋連接有電動(dòng)伸縮桿，所述電動(dòng)伸縮桿連接有電機(jī)，所述電機(jī)能夠驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)伸縮桿伸長(zhǎng)或收縮從而控制所述頂蓋開(kāi)啟或關(guān)閉；所述靜態(tài)箱內(nèi)還設(shè)有攪動(dòng)所述靜態(tài)箱內(nèi)氣體的風(fēng)扇，所述風(fēng)扇、所述co2傳感器、所述第一濕溫度傳感器、所述第二濕溫度傳感器以及所述電機(jī)均與所述控制終端電性連接，所述控制終端能夠控制所述風(fēng)扇、所述co2傳感器、所述第一濕溫度傳感器、所述第二濕溫度傳感器以及所述電機(jī)的啟動(dòng)和停止。
3、在一實(shí)施例中，所述靜態(tài)箱包括底座和箱體，植物容置于所述底座內(nèi)，所述頂蓋位于所述箱體遠(yuǎn)離所述底座的一端，所述底座靠近所述箱體的一端設(shè)有密封水槽，所述箱體蓋合于所述密封水槽上。
4、在一實(shí)施例中，所述co2傳感器還連接有氣泵，所述氣泵用于抽取所述co2傳感器內(nèi)殘余的氣體。
5、在一實(shí)施例中，所述控制終端包括處理器以及與所述處理器相連的溫度傳感器模塊、二氧化碳傳感器模塊、雙路電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、氣泵模塊，所述溫度傳感器模塊與所述第一濕溫度傳感器以及所述第二濕溫度傳感器電性連接，所述二氧化碳傳感器模塊與所述co2傳感器電性連接，所述雙路電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與所述電機(jī)電性連接，所述氣泵模塊與所述氣泵電性連接。
6、在一實(shí)施例中，所述處理器還連接有用于提供電能的電源模塊，所述電源模塊電性連接有膠體電池，所述膠體電池連接有太陽(yáng)能板。
7、在一實(shí)施例中，所述處理器還連接有通信模塊，所述通信模塊通信連接有云服務(wù)器，所述云服務(wù)器通訊連接有用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和顯示數(shù)據(jù)的pc機(jī)。
8、在一實(shí)施例中，所述處理器還連接有散熱模塊和顯示屏，所述顯示屏用于顯示所述co2傳感器、第一濕溫度傳感器和第二濕溫度傳感器采集的數(shù)據(jù)，所述散熱模塊用于所述控制終端的散熱。
9、在一實(shí)施例中，所述處理器設(shè)有芯片型號(hào)為stm32f103zet6的32位微控制器芯片。
10、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环Nco2通量測(cè)量方法，其特征在于，由權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)co2通量測(cè)量全自動(dòng)靜態(tài)箱系統(tǒng)執(zhí)行，所述方法包括：
11、步驟s1：?jiǎn)?dòng)電動(dòng)伸縮桿，驅(qū)使箱體靠近底座，直至箱體完全蓋合于密封水槽上；
12、步驟s2：?jiǎn)?dòng)電機(jī)帶動(dòng)頂蓋關(guān)閉，啟動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)；
13、步驟s3：使co2傳感器、第一濕溫度傳感器以及第二濕溫度傳感器預(yù)熱至準(zhǔn)確測(cè)量狀態(tài)；
14、步驟s4：?jiǎn)?dòng)氣泵，將殘留于co2傳感器內(nèi)的氣體排除；
15、步驟s5：?jiǎn)?dòng)co2傳感器、第一濕溫度傳感器以及第二濕溫度傳感器在一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并記錄，并將采集的數(shù)據(jù)上傳至云數(shù)據(jù)庫(kù)；
16、步驟s6：到達(dá)周期時(shí)間節(jié)點(diǎn)后，關(guān)閉風(fēng)扇、氣泵、啟動(dòng)co2傳感器、第一濕溫度傳感器以及第二濕溫度傳感器，啟動(dòng)電機(jī)打開(kāi)頂蓋；
17、步驟s7：在預(yù)設(shè)的下一個(gè)時(shí)間周期的節(jié)點(diǎn)開(kāi)始時(shí)重復(fù)步驟s1-6。
18、在本實(shí)施例的co2通量測(cè)量全自動(dòng)靜態(tài)箱系統(tǒng)及通量測(cè)量方法中，在對(duì)co2的通量變化進(jìn)行測(cè)量時(shí)co2傳感器可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)靜態(tài)箱內(nèi)二氧化碳的變化情況，并結(jié)合第一濕溫度傳感器、第二濕溫度傳感器所獲取的溫度和濕度對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正，且由于co2傳感器的進(jìn)氣端和出氣端均與靜態(tài)箱相連，在進(jìn)行采集時(shí)，經(jīng)過(guò)co2傳感器再次循環(huán)回靜態(tài)箱內(nèi)，從而可確保靜態(tài)箱內(nèi)的壓力和氣體濃度不受測(cè)量的干擾，還能夠集成其他環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測(cè)功能，如土壤濕度、光照強(qiáng)度等環(huán)境數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提高環(huán)境監(jiān)測(cè)的綜合能力。并通過(guò)電機(jī)和電動(dòng)伸縮桿周期性的打開(kāi)和關(guān)閉頂蓋，無(wú)需人工手動(dòng)操作，可全天無(wú)間斷的測(cè)量co2的通量變化，解決了傳統(tǒng)靜態(tài)箱法測(cè)量co2通量過(guò)程中存在的人工操作繁瑣、數(shù)據(jù)間斷、實(shí)時(shí)性差等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)田co2通量的全天候、自動(dòng)化、連續(xù)監(jiān)測(cè)。
本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種CO2通量測(cè)量全自動(dòng)靜態(tài)箱系統(tǒng)，其特征在于，包括靜態(tài)箱、CO2傳感器、第一濕溫度傳感器、第二濕溫度傳感器和控制終端，植物容置于所述靜態(tài)箱內(nèi)，所述CO2傳感器的進(jìn)氣端和出氣端均與所述靜態(tài)箱相連，所述第一濕溫度傳感器位于所述靜態(tài)箱內(nèi)并用于檢測(cè)所述靜態(tài)箱內(nèi)的濕度，所述第二濕溫度傳感器位于所述靜態(tài)箱外并用于檢測(cè)外界環(huán)境的濕度；所述靜態(tài)箱設(shè)有控制所述所述靜態(tài)箱開(kāi)啟和關(guān)閉的頂蓋，所述頂蓋連接有電動(dòng)伸縮桿，所述電動(dòng)伸縮桿連接有電機(jī)，所述電機(jī)能夠驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)伸縮桿伸長(zhǎng)或收縮從而控制所述頂蓋開(kāi)啟或關(guān)閉；所述靜態(tài)箱內(nèi)還設(shè)有攪動(dòng)所述靜態(tài)箱內(nèi)氣體的風(fēng)扇，所述風(fēng)扇、所述CO2傳感器、所述第一濕溫度傳感器、所述第二濕溫度傳感器以及所述電機(jī)均與所述控制終端電性連接，所述控制終端能夠控制所述風(fēng)扇、所述CO2傳感器、所述第一濕溫度傳感器、所述第二濕溫度傳感器以及所述電機(jī)的啟動(dòng)和停止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CO2通量測(cè)量全自動(dòng)靜態(tài)箱系統(tǒng)，其特征在于，所述靜態(tài)箱包括底座和箱體，植物容置于所述底座內(nèi)，所述頂蓋位于所述箱體遠(yuǎn)離所述底座的一端，所述底座靠近所述箱體的一端設(shè)有密封水槽，所述箱體蓋合于所
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CO2通量測(cè)量全自動(dòng)靜態(tài)箱系統(tǒng)，其特征在于，所述CO2傳感器還連接有氣泵，所述氣泵用于抽取所述CO2傳感器內(nèi)殘余的氣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CO2通量測(cè)量全自動(dòng)靜態(tài)箱系統(tǒng)，其特征在于，所述控制終端包括處理器以及與所述處理器相連的溫度傳感器模塊、二氧化碳傳感器模塊、雙路電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、氣泵模塊，所述溫度傳感器模塊與所述第一濕溫度傳感器以及所述第二濕溫度傳感器電性連接，所述二氧化碳傳感器模塊與所述CO2傳感器電性連接，所述雙路電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與所述電機(jī)電性連接，所述氣泵模塊與所述氣泵電性連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的CO2通量測(cè)量全自動(dòng)靜態(tài)箱系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器還連接有用于提供電能的電源模塊，所述電源模塊電性連接有膠體電池，所述膠體電池連接有太陽(yáng)能板。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的CO2通量測(cè)量全自動(dòng)靜態(tài)箱系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器還連接有通信模塊，所述通信模塊通信連接有云服務(wù)器，所述云服務(wù)器通訊連接有用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和顯示數(shù)據(jù)的PC機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的CO2通量測(cè)量全自動(dòng)靜態(tài)箱系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器還連接有散熱模塊和顯示屏，所述顯示屏用于顯示所述CO2傳感器、第一濕溫度傳感器和第二濕溫度傳感器采集的數(shù)據(jù)，所述散熱模塊用于所述控制終端的散熱。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的CO2通量測(cè)量全自動(dòng)靜態(tài)箱系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器設(shè)有芯片型號(hào)為STM32F103ZET6的32位微控制器芯片。
9.一種CO2通量測(cè)量方法，其特征在于，由權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)CO2通量測(cè)量全自動(dòng)靜態(tài)箱系統(tǒng)執(zhí)行，所述方法包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種co2通量測(cè)量全自動(dòng)靜態(tài)箱系統(tǒng)，其特征在于，包括靜態(tài)箱、co2傳感器、第一濕溫度傳感器、第二濕溫度傳感器和控制終端，植物容置于所述靜態(tài)箱內(nèi)，所述co2傳感器的進(jìn)氣端和出氣端均與所述靜態(tài)箱相連，所述第一濕溫度傳感器位于所述靜態(tài)箱內(nèi)并用于檢測(cè)所述靜態(tài)箱內(nèi)的濕度，所述第二濕溫度傳感器位于所述靜態(tài)箱外并用于檢測(cè)外界環(huán)境的濕度；所述靜態(tài)箱設(shè)有控制所述所述靜態(tài)箱開(kāi)啟和關(guān)閉的頂蓋，所述頂蓋連接有電動(dòng)伸縮桿，所述電動(dòng)伸縮桿連接有電機(jī)，所述電機(jī)能夠驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)伸縮桿伸長(zhǎng)或收縮從而控制所述頂蓋開(kāi)啟或關(guān)閉；所述靜態(tài)箱內(nèi)還設(shè)有攪動(dòng)所述靜態(tài)箱內(nèi)氣體的風(fēng)扇，所述風(fēng)扇、所述co2傳感器、所述第一濕溫度傳感器、所述第二濕溫度傳感器以及所述電機(jī)均與所述控制終端電性連接，所述控制終端能夠控制所述風(fēng)扇、所述co2傳感器、所述第一濕溫度傳感器、所述第二濕溫度傳感器以及所述電機(jī)的啟動(dòng)和停止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的co2通量測(cè)量全自動(dòng)靜態(tài)箱系統(tǒng)，其特征在于，所述靜態(tài)箱包括底座和箱體，植物容置于所述底座內(nèi)，所述頂蓋位于所述箱體遠(yuǎn)離所述底座的一端，所述底座靠近所述箱體的一端設(shè)有密封水槽，所述箱體蓋合于所述密封水槽上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的co2通量測(cè)量全自動(dòng)靜態(tài)箱系統(tǒng)，其特征在于，所述co2傳感器還連接有氣泵，所述氣泵用于抽取所述co2傳感器內(nèi)殘余的氣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的co2通量測(cè)量全自動(dòng)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：燕振剛，楊發(fā)發(fā)，李薇，王耀東，秦立靜，南佩奇，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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