CN117192058A - 一种水生生态系统碳源汇在线监测装置及水体检测方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种水生生态系统碳源汇在线监测装置及水体检测方法，该装置包括在线培养室、处理器和固定装置；在线培养室和处理器相连，在线培养室和处理器设置于固定装置内，且固定装置放置在待监测水体中；在线培养室的第一培养室和第二培养室均用于盛放预设体积的待测水体，获取预设周期内第一培养室的待测水体和第二培养室的待测水体的溶解氧浓度，并将预设周期的溶解氧浓度发送至处理器；处理器用于基于预设周期的溶解氧浓度，确定待测水体的净生产力。该装置能够在自然水体环境中，通过自动原位封存水样，并开展对光照和黑暗环境下水样的培养，在保证实验精度的同时，获取光照和黑暗两种模式下水体溶解氧含量的连续变化数据。
Description
技术领域
本申请涉及水质检测技术领域，具体而言，涉及一种水生生态系统碳源汇在线监测装置及水体检测方法。
背景技术
水圈是地球最大的碳库，而水体碳源汇评估技术是上述研究的基础。初级生产与呼吸代谢是反映水生生态系统功能特征的两大重要生态过程，这两个过程的平衡状态可以反映水生生态系统是自养状态还是异养状态，并可用于评估生态系统的碳收支情况，即待测水体是二氧化碳(CO2)的源还是汇。
现有的水体初级生产与呼吸代谢的现场耦合评估技术都无法实现自动化、连续的观测数据，且无法考虑固定监测位点的水体流动性及外源干扰性对估算准确性带来的影响。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种水生生态系统碳源汇在线监测装置及水体检测方法，用以在保证实验精度的情况下，实现对待测水体在线自动评估。
第一方面，提供了一种水生生态系统碳源汇在线监测装置，该装置可以包括：在线培养室、处理器和固定装置；
所述在线培养室和所述处理器相连，所述在线培养室和所述处理器设置于所述固定装置内，且所述固定装置放置在待监测水体中；
所述在线培养室包括第一培养室和第二培养室；
所述第一培养室和所述第二培养室均用于盛放预设体积的待测水体，获取预设周期内所述第一培养室的待测水体和所述第二培养室的待测水体的溶解氧浓度，并将所述预设周期的溶解氧浓度发送至所述处理器；所述待测水体为所述待监测水体中的水体；
所述处理器用于基于所述预设周期的溶解氧浓度，确定所述待测水体的净生产力。
在一种可能的实现中，述第一培养室的上端设置带有第一止逆阀的第一进出水口；所述第一培养室内部设有第一探头和第一推进器，其中，所述第一探头内嵌于所述第一推进器中；所述第二培养室上端设置带有第二止逆阀的第二进出水口；所述第二培养室内部设有第二探头和第二推进器；其中，所述第二探头内嵌于所述第二推进器中；
所述带有第一止逆阀的第一进出水口，用于将所述待测水体引入或引出所述第一培养室；所述带有第二止逆阀的第二进出水口，用于将所述待测水体引入或引出所述第二培养室；
所述第一探头，用于检测预设周期内所述第一培养室中的所述待测水体的第一初始溶解氧浓度和第一最终溶解氧浓度，并将所述第一初始溶解氧浓度和所述第一最终溶解氧浓度发送至处理器；所述第二探头，用于检测预设周期内所述第二培养室中的待测水体的第二初始溶解氧浓度和第二最终溶解氧浓度，并将所述第二初始溶解氧浓度和所述第二最终溶解氧浓度发送至处理器；
所述第一推进器，用于对所述第一培养室施加和释放压力；所述第二推进器，用于对所述第二培养室施加和释放压力。
在一种可能的实现中，所述固定装置包括固定支架、吊放连接装置和配重连接装置；
所述吊放连接装置和所述配重连接装置分别与所述固定支架相连；
所述吊放连接装置用于悬挂所述固定支架；
所述配重连接装置用于连接配重物。
在一种可能的实现中，所述第一培养室为透明培养室；所述第二培养室为黑色培养室。
在一种可能的实现中，所述第一进出水口和所述第二进出水口分别设置筛网保护套。
第二方面，提供了一种应用水体生产代谢在线监测系统的水体检测方法，该方法可以包括：
获取对待测水体的水体检测请求；
根据所述水体检测请求，生成第一推进器和第二推进器的释压请求；
根据所述释压请求，分别控制第一推进器和第二推进器向远离相应进出水口的方向移动，以使待测水体引入第一培养室和第二培养室；其中，所述进出水口包括第一进出水口和第二进出水口；
对预设周期内的第一探头和第二探头分别检测到的初始溶解氧浓度和最终溶解氧浓度进行处理，得到净生产力，所述净生产力表征每小时每立方米的待测水体中的碳通量；
若所述净生产力为正值，则确定所述待测水体为碳汇；
若所述净生产力为负值，则确定所述待测水体为碳源。
在一种可能的实现中，对预设周期内的第一探头和第二探头检测到的初始溶解氧浓度和最终溶解氧浓度进行处理，得到净生产力，包括：
PC＝{(DOLT-DOL0)×1000/T+(DOD0-DODT)×1000/T}×0.375/β；
RC＝{(DOD0-DODT)×1000/T}×0.375；
NEPC＝PC-RC；
其中，PC为总初级生产力、RC为呼吸代谢速率、NEPC为净生产力；PC、RC、NEPC的单位均为mg C/m3/h；DOL0是在所述预设周期起始时，所述第一探头测得的第一初始溶解氧浓度，单位为mg/L；DOLT是在所述预设周期结束时，第一探头测得的第一最终溶解氧浓度，单位为mg/L；DOD0是在所述预设周期起始时，所述第二探头测得的第二初始溶解氧浓度，单位为mg/L；DODT是在所述预设周期结束时，第二探头测得的第二最终溶解氧浓度，单位为mg/L；T为所述预设周期的时长，单位为h；β表示碳氧转换系数。
在一种可能的实现中，得到净生产力之后，所述方法还包括：
获取所述预设周期的水体检测结束请求；
根据所述水体检测结束请求，生成所述推进器的加压请求；
根据所述加压请求，分别控制所述第一推进器和所述第二推进器向相应进出水口的方向移动以使当前待测水体引出所述第一培养室和所述第二培养室。
在一种可能的实现中，获取所述待测水体的水体检测请求之前，所述方法还包括：
获取探头调节请求；
根据所述探头调节请求，生成推进器按照预设间隔的多次释压请求和相应的加压请求；
根据任一所述释压请求，分别控制所述第一推进器和所述第二推进器向远离相应进出水口的方向移动，以使测试水体引入所述第一培养室和所述第二培养室；
分别获取所述第一探头和所述第二探头在初始时检测所述测试水体的第一测试溶解氧浓度和第二测试溶解氧浓度；
根据任一加压请求，分别控制所述第一推进器和所述第二推进器向相应进出水口的方向移动，以使当前待测水体引出所述第一培养室和所述第二培养室；
获取所述多次的第一测试溶解氧浓度和第二测试溶解氧浓度的线性关系；
基于所述线性关系，调节所述第二探头的测量值，以使所述第一探头和所述第二探头在预设周期的起始时，检测的第一初始溶解氧浓度和第二初始溶解氧浓度的差值符合预设差值。
第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第二方面中任一所述的方法步骤。
本申请提供一种水生生态系统碳源汇在线监测装置，该装置包括在线培养室、处理器和固定装置；在线培养室和处理器相连，在线培养室和处理器设置于固定装置内，且固定装置放置在待监测水体中；在线培养室包括第一培养室和第二培养室；第一培养室和第二培养室均用于盛放预设体积的待测水体，获取预设周期内第一培养室的待测水体和第二培养室的待测水体的溶解氧浓度，并将预设周期的溶解氧浓度发送至处理器；待测水体为所述待监测水体中的水体；处理器用于基于预设周期的溶解氧浓度，确定待测水体的净生产力。该系统能够在自然水体环境中，通过自动原位封存水样，并开展对光照和黑暗环境下水样的培养，在保证实验精度的同时，获取光照和黑暗两种模式下水体溶解氧含量的连续变化数据。对深入开展海洋生态学及水体碳源汇相关研究提供技术基础。本系统可广泛应用于海洋、湖泊、河流等水体环境。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种水生生态系统碳源汇在线监测装置的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的第一培养室的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种应用水生生态系统碳源汇在线监测装置的水体检测方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本申请实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为了方便理解，下面对本申请实施例中涉及的名词进行解释：
溶解氧，溶解于水中的分子态氧称为溶解氧，水中溶解氧的多少是衡量水体自净能力的一个指标。
现有的水体初级生产与呼吸代谢的现场耦合评估技术主要有两种方法，一种是模拟培养法，即采集水样后，在实验室使用黑白瓶方法连续培养若干小时后，测定其溶解氧或溶解无机碳等参数变化来进行评估；另一种是开放水体平衡法，基于在线单点水体的溶解氧等参数的变化来进行估算。其中，前一种方法可靠性较高，但无法实现自动化、连续的观测数据；后一种方法对开放水体溶解氧等参数进行连续监测，根据其在自然环境条件下的昼夜变化情况来进行换算，而无法考虑固定监测点位的水体流动性及外源干扰性对估算准确性带来的影响。
本申请提供一种水生生态系统碳源汇在线监测装置及水体检测方法，能够在保证实验精度的同时，实现对自然水体的自动连续观测评估，以提高检测效率。
以下结合说明书附图对本申请的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本申请，并不用于限定本申请，并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1为本申请实施例提供的一种水生生态系统碳源汇在线监测装置的结构示意图。
该装置可以包括在线培养室、处理器和固定装置。
其中，在线培养室和处理器相连，在线培养室和处理器设置于固定装置内，且固定装置放置在待监测水体中。
待监测水体可以为自然海区的水体、湖区、河流等自然水体均可，当然，也可用于在封闭型的水体，如养殖池塘等。
A、在线培养室包括第一培养室21和第二培养室22。进一步的，第一培养室21为透明培养室；第二培养室22为黑色培养室。
在一些实施例中，第一培养室和第二培养的结构可以为以下几种方式：第一种结构、第一培养室和第二培养的结构可以为旋转控制装置，以对第一培养室和第二培养室引入待测水体和排出待测水体；第二种结构、也可以设置水泵分别与第一培养室和第二培养室连接，以对第一培养室和第二培养室引入待测水体和排出待测水体；第三种结构、也可以在第一培养室和第二培养室中分别设置推进器，以对第一培养室和第二培养室引入待测水体和排出待测水体；需要说明的是，能够自动将待测水体引入第一培养室和第二培养室的方法均在本申请保护的范围内，本申请在此不做限定。本实施例中第一培养室和第二培养室的结构以第三种结构为例进行阐述。
第一培养室21和第二培养室22均用于盛放预设体积的待测水体，获取预设周期内自身中盛放的待测水体的溶解氧浓度，并将预设周期内的溶解氧浓度发送至处理器。其中，待测水体为待监测水体中的水体。
第一培养室21的上端设置带有第一止逆阀的第一进出水口211。
如图2所示，第一培养室21内部设有第一探头212和第一推进器214，其中，第一探头212内嵌于第一推进器214中。进一步的，为了使第一推进器214与第一培养室21密封，在第一推进器214与第一培养室21之间设有密封圈213。
第二培养室上端设置带有第二止逆阀的第二进出水口；第二培养室内部设有第二探头和第二推进器；其中，第二探头内嵌于第二推进器中。进一步的，为了使第二推进器与第二培养室密封，在第二推进器与第二培养室之间也设有密封圈。
其中，第一推进器和第二推进器均可以为活塞式推进器，或其它类型的推进器，本申请在此不做限定。
需要说明的是，第二培养室的结构与第一培养室的结构相同，仅是培养室透光性不同，第一培养室用于模拟原位的自然光环境，可以使第一培养室中的待测水体中的生物利用自然光进行光合作用，同时水体中的生物也会进行呼吸作用；第二培养室用于模拟完全黑暗的环境，使第二培养室中的待测水体中的生物只能进行呼吸作用，而无法进行光合作用。
带有第一止逆阀的第一进出水口211，用于将待测水体引入或引出第一培养室21。
带有第二止逆阀的第二进出水口，用于将待测水体引入或引出第二培养室。
第一探头212，用于检测预设周期起始时的第一培养室21中的待测水体的第一初始溶解氧浓度和预设周期终结时的第一最终溶解氧浓度，并将第一初始溶解氧浓度和第一最终溶解氧浓度发送至处理器。
第二探头，用于检测预设周期起始时的第二培养室中的待测水体的第二初始溶解氧浓度和预设周期终结时的第二最终溶解氧浓度，并将第二初始溶解氧浓度和第二最终溶解氧浓度发送至处理器。
在一些实施例中，第一探头和第二探头的检测次数可以根据实际需求进行设置，例如，需要连续观察预设周期内的待测水体的溶解氧的变化情况，可以获取预设周期内N次的待测水体的溶解氧的数据，根据该数据可以绘制相关变化曲线，以能够直观的了解到预设周期内的待测水体的溶解氧随时间的变化情况。连续的观测数据还可避免溶解氧探头偶尔的读数错误(尤其出现于开头或结尾)对结果计算的影响，此时可通过连续观测数据的拟合曲线或剔除超过波动范围的异常数值来避免相关问题的发生。具体的，可以在预设周期初始至预设周期终结之间的时间段内，设置较高的监测频率连续多次获取溶解氧浓度，通过连续观测数据的拟合曲线或剔除超过波动范围的异常数值，确定第一初始溶解氧浓度、第二初始溶解氧浓度、第一最终溶解氧浓度和第二最终溶解氧浓度；以避免溶解氧探头出现读数错误情况时，以造成计算净生产力和呼吸代谢速率出现错误的问题，从而导致得到的待测水体的总生产力与实际情况不符的问题。
需要说明的是，预设周期可以根据实验人员的经验进行设置，一般设置为4h-6h。净生产力常用的单位包括mg C/m3/d，当以天为单位时，可采用培养周期为24h的观测值，也可以是24h周期内连续分段时间监测值的累加。具体的，可在24h内设置多个预设周期，对多个预设周期分别得到的结果进行整合，分别累计并评估得出1天，即24小时的净生产力、总初级生产力及呼吸代谢速率的量。当然，这也不影响本申请装置可以做到更小时间段的连续观测，因为它可以更好地反映更精细的(比如一天内不同时间段的)净生产力、总初级生产力及呼吸代谢速率的变化情况。
进一步的，第一进出水口和第二进出水口分别设置筛网保护套。
该方式中的筛网保护套能够防止较大的生物或颗粒进入第一培养室和第二培养室，从而避免传感器检测待测水体的溶解氧浓度产生误差的情况出现。需要说明的是，在水体中，浮游生物是初级生产力和群落呼吸代谢的绝对贡献者，在海洋碳汇中发挥着重要作用，而较大个体的生物，如游泳生物等对整个水生生态系统中群落呼吸代谢的贡献则不到千分之一，因此本申请不需要考虑较大的生物对生产或代谢的影响。
第一推进器，用于对第一培养室施加和释放压力。
第二推进器，用于对第二培养室施加和释放压力。
在一些实施例中，该装置可以设置第三培养室，第三培养室为镂空式培养室，第三培养室中的水体为始终与外界自然水体进行交换的结构方式，在第三培养室中可配置多个环境传感器，以达到将第三培养室的环境信息作为第一培养室和第二培养室的对比环境信息，并可提供用于第一、第二传感器校准的环境数据。
上述传感器为溶解氧传感器，在一些实施例中，可以将溶解氧传感器设置为pCO2传感器和pH传感器的集成型传感器，也就是说通过待测水体溶解无机碳(DIC)的产出和吸收来估算碳源和碳汇。
具体的，DIC＝K×pCO2×[1+10-pH/K1+K2×K1/(10-pH)2]
净生产力＝(DICL0-DICLT)×1000/T；
呼吸代谢速率＝(DICDT-DICD0)×1000/T；
初级生产力＝净生产力+呼吸代谢速率。
其中，K，K1，K2为经验常数。此方式中的初级生产力、呼吸代谢速率和净生产力的单位均为mg C/m3/h；DICLT是在预设周期结束时，第一集成型传感器测得的第一最终DIC浓度，单位为mg/L；DICL0是在预设周期起始时，第一集成型传感器测得的第一初始DIC浓度，单位为mg/L；DICD0是在预设周期起始时，第二集成型传感器测得的第二初始DIC浓度，单位为mg/L；DICDT是在预设周期结束时，第二集成型传感器测得的第二最终DIC浓度，单位为mg/L；T为预设周期的时长，单位为h。
B、处理器包括可编程控制器32、数据传输与处理模块33分别与第一探头212和第二探头连接；可编程控制器32与电机控制器31连接。
数据传输与处理模块用于基于预设周期内的第一初始溶解氧浓度、第二初始溶解氧浓度、第一最终溶解氧浓度和第二最终溶解氧浓度，确定待测水体的碳源汇相关指标，碳源汇相关指标包括净生产力、总初级生产力及呼吸代谢速率。
数据传输模块用于将碳源汇相关指标数据传输至终端。
数据存储模块用于存储碳源汇相关指标数据。
在一些实施例中，也可以通过数据传输与处理模块将预设周期内的第一初始溶解氧浓度、第二初始溶解氧浓度、第一最终溶解氧浓度和第二最终溶解氧浓度发送至终端，再由终端中的数据处理功能基于预设周期内的第一初始溶解氧浓度、第二初始溶解氧浓度、第一最终溶解氧浓度和第二最终溶解氧浓度，确定待测水体的碳源汇相关指标。
C、固定装置包括固定支架13、吊放连接装置11和配重连接装置12。
吊放连接装置11设置于固定支架13的顶部。
配重连接装置12设置于固定支架13下部。
固定支架13用于固定吊放连接装置11、配重连接装置12、第一培养室21、第二培养室22和处理器。
吊放连接装置11用于悬挂固定支架。
配重连接装置12用于连接配重物，以使该装置处于水体中。
该装置中在第一推进器远离第一培养室的一端设有第一电机，第二推进器远离第二培养室的一端设有第二电机，以及与第一电机和第二电机相连的电机控制器31。
该装置中还设有电源4，以为该装置提供电能支持。
本申请提供的一种水生生态系统碳源汇在线监测装置，该装置能够在自然水体环境中，通过自动原位封存水样，并开展对光照和黑暗环境下水样的培养，在保证实验精度的同时，获取光照和黑暗两种模式下水体溶解氧含量的连续变化数据。对深入开展海洋生态学及水体碳源汇相关研究提供技术基础。该装置可广泛应用于海洋、湖泊、河流等水体环境。
图3为本申请实施例提供一种水生生态系统碳源汇在线监测装置的水体检测方法的流程示意图。如图3所示，该方法可以包括：
步骤S310、获取对待测水体的水体检测请求。
在获取对待测水体的水体检测请求之前，该方法还可以包括：
获取探头调节请求。
根据探头调节请求，生成推进器按照预设间隔的多次释压请求和相应的加压请求。
根据任一释压请求分别控制第一推进器和第二推进器向远离相应进出水口的方向移动，以使测试水体引入第一培养室和第二培养室(也就是执行预设次数的释压请求，获取预设次数的测试水体进入第一培养室和第二培养室；在执行任一释压请求之后，执行加压请求，以将测试水体排出第一培养室和第二培养室，之后进行下一次释压请求，重复上述步骤，直至完成预设次数的释压请求)。
分别获取第一探头和第二探头在一定体积的测试水体进入相应培养室后，第一时间检测测试水体的第一测试溶解氧浓度和第二测试溶解氧浓度；
根据预设次数的释压请求对应的预设次数检测的第一测试溶解氧浓度和第二测试溶解氧浓度，确定第一测试溶解氧浓度和第二测试溶解氧浓度的线性关系；
基于上述线性关系，调节第二探头的测量值，以使第一探头和第二探头在预设周期的起始时，检测的第一初始溶解氧浓度和第二初始溶解氧浓度的差值符合预设差值。例如：第一测试溶解氧浓度a1和第二测试溶解氧浓度a2的线性关系为a1＝a2-0.5，此时，将第二探头的测量值调节为a1+0.5。
在一些实施例中，还可以基于上述线性关系，调节第二探头的参数，以使第一探头和第二探头在预设周期的起始时，检测的第一初始溶解氧浓度和第二初始溶解氧浓度的差值符合预设差值。
步骤S310具体可以包括：实验人员将水生生态系统碳源汇在线监测装置置于需要检测的水体的预设深度处。
实验人员根据水体检测需求，通过终端向处理器发送当前位置的水体检测请求。
处理器获取水体检测请求。
步骤S320、根据水体检测请求，生成推进器的释压请求。
步骤S330、根据释压请求，分别控制第一推进器和第二推进器向远离相应进出水口的方向移动，以使待测水体引入第一培养室和第二培养室。
其中，进出水口包括第一进出水口和第二进出水口。
具体的，根据释压请求，通过电机控制器分别控制第一电机和第二电机运行，以使第一推进器和第二推进器向远离相应进出水口的方向移动，在第一推进器和第二推进器向远离相应进出水口的方向移动过程中，待测水体通过带有第一止逆阀的第一进出水口进入第一培养室，以及，待测水体通过带有第二止逆阀的第二进出水口进入第二培养室。
步骤S340、对预设周期内的第一探头和第二探头分别检测到的初始溶解氧浓度和最终溶解氧浓度进行处理，得到净生产力。
具体的，第一培养室和第二培养室中已引入预设体积的待测水体后，在预设周期的起始点，通过第一探头检测第一培养室的第一初始溶解氧浓度，以及通过第二探头检测第二培养室的第二初始溶解氧浓度。在预设周期的终结点，通过第一探头检测第一培养室的第一最终溶解氧浓度，以及通过第二探头检测第二培养室的第二最终溶解氧浓度。
进一步的，对第一初始溶解氧浓度、第一最终溶解氧浓度、第二初始溶解氧浓度和第二最终溶解氧浓度的进行计算，得到可用于表征碳源汇的净生产力的方式为：
PC＝{(DOLT-DOL0)×1000/T+(DOD0-DODT)×1000/T}×0.375/β；
RC＝{(DOD0-DODT)×1000/T}×0.375；
NEPC＝PC-RC；
其中，PC为总初级生产力、RC为呼吸代谢速率、NEPC为净生产力；PC、RC、NEPC的单位均为mg C/m3/h；DOL0是在预设周期起始时，第一探头测得的第一初始溶解氧浓度，单位为mg/L；DOLT是在预设周期结束时，第一探头测得的第一最终溶解氧浓度，单位为mg/L；DOD0是在预设周期起始时，第二探头测得的第二初始溶解氧浓度，单位为mg/L；DODT在预设周期结束时，第二探头测得的第二最终溶解氧浓度，单位为mg/L；T为预设周期的时长，单位为h，β表示碳氧转换系数，β可以取1.3、1.2或1.35等经验值；其它碳氧转换系数均在本申请保护的范围内。其中，净生产力表征每小时每立方米的待测水体中的碳通量。
之后，若净生产力为正值，则确定待测水体为碳汇。
若净生产力为负值，则确定待测水体为碳源。
进一步的，上述公式中的(DOLT-DOL0)×1000/T可以表示以mg O2/m3/h为单位的净生产力NEP0(也可以称之为净氧代谢速率)，(DOD0-DODT)×1000/T可以表征以mg O2/m3/h为单位的呼吸代谢速率RO；进而，以mg O2/m3/h为单位的总初级生产力PO可以表示为净氧代谢速率与呼吸代谢速率的和。
上述描述用公式表示为：NEP0＝(DOLT-DOL0)×1000/T；
RO＝(DOD0-DODT)×1000/T；
PO＝NEP0+RO；
需要说明的是，当涉及初级生产力及碳源、碳汇的评估时，一般以PC和NEPC为准。而PO、NEP0、RO一般用于表示基于产氧或耗氧的生产、代谢速率及其净值。
当前预设周期的待测水体的溶解氧浓度检测完成之后，该方法还可以包括：
获取预设周期的水体检测结束请求。
根据水体检测结束请求，生成推进器的加压请求。
根据加压请求，通过电机控制器分别控制第一电机和第二电机运行，以使第一推进器和第二推进器向相应进出水口的方向移动，在第一推进器和第二推进器向相应进出水口的方向移动过程中，第一培养室中的待测水体通过带有第一止逆阀的第一进出水口引出第一培养室，以及第二培养室中的待测水体通过带有第二止逆阀的第二进出水口引出第二培养室。
本申请提供的一种应用水生生态系统碳源汇在线监测装置的水体检测方法，能够实现原位环境条件下水体初级生产力和呼吸代谢速率的自动、连续观测与估算，并通过初级生产力和呼吸代谢速率的平衡关系，进一步在线评估待测水体所在的水生生态系统碳源汇状况。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
在本申请提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一所述的一种应用水生生态系统碳源汇在线监测装置的水体检测方法。
在本申请提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一所述的一种应用水生生态系统碳源汇在线监测装置的水体检测方法。
本领域内的技术人员应明白，本申请实施例中的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请实施例中可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请实施例中可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请实施例中是参照根据本申请实施例中实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请实施例中的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，本申请实施例意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例中范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请实施例中实施例进行各种改动和变型而不脱离本申请实施例中实施例的精神和范围。这样，倘若本申请实施例中实施例的这些修改和变型属于本申请实施例及其等同技术的范围之内，则本申请实施例中也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种水生生态系统碳源汇在线监测装置，其特征在于，所述装置包括在线培养室、处理器和固定装置；
所述在线培养室和所述处理器相连，所述在线培养室和所述处理器设置于所述固定装置内，且所述固定装置放置在待监测水体中；
所述在线培养室包括第一培养室和第二培养室；
所述第一培养室和所述第二培养室均用于盛放预设体积的待测水体，获取预设周期内所述第一培养室的待测水体和所述第二培养室的待测水体的溶解氧浓度，并将所述预设周期的溶解氧浓度发送至所述处理器；所述待测水体为所述待监测水体中的水体；
所述处理器用于基于所述预设周期的溶解氧浓度，确定所述待测水体的净生产力。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一培养室的上端设置带有第一止逆阀的第一进出水口；所述第一培养室内部设有第一探头和第一推进器，其中，所述第一探头内嵌于所述第一推进器中；所述第二培养室上端设置带有第二止逆阀的第二进出水口；所述第二培养室内部设有第二探头和第二推进器；其中，所述第二探头内嵌于所述第二推进器中；
所述带有第一止逆阀的第一进出水口，用于将所述待测水体引入或引出所述第一培养室；所述带有第二止逆阀的第二进出水口，用于将所述待测水体引入或引出所述第二培养室；
所述第一探头，用于检测预设周期内所述第一培养室中的所述待测水体的第一初始溶解氧浓度和第一最终溶解氧浓度，并将所述第一初始溶解氧浓度和所述第一最终溶解氧浓度发送至处理器；所述第二探头，用于检测预设周期内所述第二培养室中的待测水体的第二初始溶解氧浓度和第二最终溶解氧浓度，并将所述第二初始溶解氧浓度和所述第二最终溶解氧浓度发送至处理器；
所述第一推进器，用于对所述第一培养室施加和释放压力；所述第二推进器，用于对所述第二培养室施加和释放压力。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述固定装置包括固定支架、吊放连接装置和配重连接装置；
所述吊放连接装置和所述配重连接装置分别与所述固定支架相连；
所述吊放连接装置用于悬挂所述固定支架；
所述配重连接装置用于连接配重物。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一培养室为透明培养室；所述第二培养室为黑色培养室。
5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一进出水口和所述第二进出水口分别设置筛网保护套。
6.一种应用水生生态系统碳源汇在线监测装置的水体检测方法，其特征在于，所述方法包括：
获取对待测水体的水体检测请求；
根据所述水体检测请求，生成第一推进器和第二推进器的释压请求；
根据所述释压请求，分别控制第一推进器和第二推进器向远离相应进出水口的方向移动，以使待测水体引入第一培养室和第二培养室；其中，所述进出水口包括第一进出水口和第二进出水口；
对预设周期内的第一探头和第二探头分别检测到的初始溶解氧浓度和最终溶解氧浓度进行处理，得到净生产力，所述净生产力表征每小时每立方米的待测水体中的碳通量；
若所述净生产力为正值，则确定所述待测水体为碳汇；
若所述净生产力为负值，则确定所述待测水体为碳源。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，对预设周期内的第一探头和第二探头检测到的初始溶解氧浓度和最终溶解氧浓度进行处理，得到净生产力，包括：
PC＝{(DOLT-DOL0)×1000/T+(DOD0-DODT)×1000/T}×0.375/β；
RC＝{(DOD0-DODT)×1000/T}×0.375；
NEPC＝PC-RC；
其中，PC为总初级生产力、RC为呼吸代谢速率、NEPC为净生产力；PC、RC、NEPC的单位均为mg C/m3/h；DOL0是在所述预设周期起始时，所述第一探头测得的第一初始溶解氧浓度，单位为mg/L；DOLT是在所述预设周期结束时，第一探头测得的第一最终溶解氧浓度，单位为mg/L；DOD0是在所述预设周期起始时，所述第二探头测得的第二初始溶解氧浓度，单位为mg/L；DODT是在所述预设周期结束时，第二探头测得的第二最终溶解氧浓度，单位为mg/L；T为所述预设周期的时长，单位为h；β表示碳氧转换系数。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，得到净生产力之后，所述方法还包括：
获取所述预设周期的水体检测结束请求；
根据所述水体检测结束请求，生成所述推进器的加压请求；
根据所述加压请求，分别控制所述第一推进器和所述第二推进器向相应进出水口的方向移动以使当前待测水体引出所述第一培养室和所述第二培养室。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，获取所述待测水体的水体检测请求之前，所述方法还包括：
获取探头调节请求；
根据所述探头调节请求，生成推进器按照预设间隔的多次释压请求和相应的加压请求；
根据任一所述释压请求，分别控制所述第一推进器和所述第二推进器向远离相应进出水口的方向移动，以使测试水体引入所述第一培养室和所述第二培养室；
分别获取所述第一探头和所述第二探头在初始时检测所述测试水体的第一测试溶解氧浓度和第二测试溶解氧浓度；
根据任一加压请求，分别控制所述第一推进器和所述第二推进器向相应进出水口的方向移动，以使当前待测水体引出所述第一培养室和所述第二培养室；
获取所述多次的第一测试溶解氧浓度和第二测试溶解氧浓度的线性关系；
基于所述线性关系，调节所述第二探头的测量值，以使所述第一探头和所述第二探头在预设周期的起始时，检测的第一初始溶解氧浓度和第二初始溶解氧浓度的差值符合预设差值。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求6-9任一所述的方法步骤。
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