CN205691388U - 一种基于光伏发电的野外农田氨挥发收集装置 - Google Patents

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杨梖
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Abstract

本实用新型属于实验模拟装置领域，具体涉及一种基于光伏发电的野外农田氨挥发收集装置，包括电源装置和采气装置，所述电源装置向所述采气装置提供电能，其特征在于，所述的电源装置包括太阳能光伏电板组和蓄电池，太阳能光伏电板组固定在田间，太阳能光伏电板组与蓄电池电气连接；所述的采气装置包括通气管、氨气采气罩、氨气吸收瓶、海绵塞以及真空抽气泵，所述的海绵塞设置于氨气采气罩的进气口；所述的真空抽气泵通过通气管与氨气采气罩的抽气口连通，氨气采气罩、真空抽气泵和氨气吸收瓶顺序设置。该装置节省空间，提示低电量整个装置稳定可调。本产品可适用于批量测定氨挥发研究特点，提高了实验效率和数据的稳定性，吸收效果好，操作简便。

Description

一种基于光伏发电的野外农田氨挥发收集装置
技术领域
本发明属于实验模拟装置领域，具体涉及一种基于光伏发电的野外农田氨挥发收集装置。
背景技术
农田中氮肥对粮食生产做出了不可磨灭的贡献，农业生产中，施入土壤的氮肥一部分被作物吸收利用；另一部分以无机氮、有机氮和固定态的形式残留在土壤中，其余部分则以氨、氮气、氮氧化物的形式进去大气或水体，这样不仅造成了氮肥的浪费，降低经济效益，而且影响了全球气候，使得稻田系统水体富营养化形成面源污染。其中根据研究表明，施入土壤中的氮肥能高达47%以氨挥发的形式进入大气，氨挥发是肥料施入土壤后气态损失的主要途径。所以，加强氨挥发的监测和控制刻不容缓。
不同的测定收集方法对氨挥发收集测定的结果很大影响，国内外收集测定氨挥发的方法主要包括风洞法、微气象法、密闭室法等测定方法。其中国内使用主要是密闭室法，利用真空泵作为动力源，利用空气置换密闭室内的NH3，挥发出来的NH3随着抽气气流进入吸收瓶中，以含有混合指示剂的2%硼酸溶液作为氨气吸收溶液，再用标准稀硫酸溶液滴定来测算。该方法能在田间快速测定，无须精密仪器。
然而目前的氨挥发收集装置存在若干问题，首先装置需要电力作为动力，田间试验往往采样点分布较多较广，电线布置及铺设十分不便；若使用蓄电池提供电源，则电池本身需要较大的容量才可以支持气泵的工作，而较大容量的蓄电池搬运困难，充电时间久，耗费时间精力。因此，有必要在符合条件的地区引入新能源作为动力源，实现对农田氨挥发的连续监测。第二，太阳能作为一种新能源，具有广阔的应用前景，但是使用太阳能电池板组提供电源虽然可行，但是不同时刻光照直射角度不同，不同作物高度不同，因此野外条件下太阳能电池板组的稳定性和可调性亟待考虑。目前尚未有报道对太阳能做动力源进行氨挥发的采集作业进行介绍。第三，再者实验人员不能时刻监测野外试验中氨气挥发收集装置的电量；另有氨气采气罩通风孔容易引起外界空气进入，影响测试结果。本专利申请着重面向这些现实问题，提出解决方案。
实用新型内容
本发明的主要目的是为了克服上述现有技术的不足，提供一种基于光伏发电的野外农田氨挥发收集装置，其成本低、使用便利且运行稳定。下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本原理。应该理解为，此概述并不是关于本发明的穷举性概述，不是意图确定本发明的关键或者重要部分以及限定本发明的范围。目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述前序。
一种基于光伏发电的野外农田氨挥发收集装置，包括电源装置和采气装置，所述电源装置向所述采气装置提供电能，其特征在于，所述的电源装置包括太阳能光伏电板组和蓄电池，太阳能光伏电板组固定在田间，太阳能光伏电板组与蓄电池电气连接；所述的采气装置包括通气管、氨气采气罩、氨气吸收瓶以及真空抽气泵；所述的真空抽气泵通过通气管与氨气采气罩的抽气口连通，氨气采气罩、真空抽气泵和氨气吸收瓶顺序设置。
前述的一种基于光伏发电的野外农田氨挥发收集装置，所述的采气装置还包括呈酸性的海绵塞，所述的海绵塞设置于氨气采气罩的进气口，用于滤除空气中存在的氨气，消除对氨挥发采样结果数据的影响。
前述的一种基于光伏发电的野外农田氨挥发收集装置，还包括固定于田间的固定件，部分深入泥土中的固定板，固定板插入固定件，太阳能光伏电板组通过支撑架固定在固定件上。
前述的一种基于光伏发电的野外农田氨挥发收集装置，所述的蓄电池和真空抽气泵之间添加隔热材料层。
前述的一种基于光伏发电的野外农田氨挥发收集装置，所述的电源装置还包括逆变器、低电量提示系统，太阳能光伏电板组连接逆变器和低电量提示系统；所述的低电量提示系统由低电量感应装置和信息发送装置组成；所述的蓄电池与真空抽气泵连接。
前述的一种基于光伏发电的野外农田氨挥发收集装置，氨气采气罩的抽气口内设有气体流量控制器；海绵塞封堵在进气口，实现通气的同时避免外界大气中的氨气进入氨气采气罩；通气管同时连接氨气采气罩、氨气吸收瓶以及真空抽气泵。
前述的一种基于光伏发电的野外农田氨挥发收集装置，太阳能光伏电板组的角度和高度可调。
前述的一种基于光伏发电的野外农田氨挥发收集装置，真空抽气泵和蓄电池设置在太阳能光伏电板组下方且离地高度高于50cm；太阳能光伏电池板组离地高度高于作物成熟期高度。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：该装置以太阳能发电为采样动力，避免了采样地没有电源不易进行相关试验的问题，太阳能光伏电板、蓄电池等电源装置的布置不显著占用土地，有效地节省了空间，并且可以提示低电量整个装置稳定可调。本产品可适用于批量测定氨挥发研究特点，提高了实验效率和数据的稳定性，吸收效果好，操作简便，特别适合野外农田氨挥发采集测试，具有良好的推广价值。
附图说明
图1是本发明的电源装置的正面示意图；
图2是本发明的电源装置的侧面示意图；
图3是本发明的采气装置的示意图；
图中：固定件1、固定板2、太阳能电池板组3、逆变器4、真空抽气泵5、低电量提示系统6、蓄电池7、氨气吸收瓶8、气体流量控制器9、海绵塞10、氨气采气罩11、支撑架12。
图4 为稻田施肥后一周内氨挥发通量（n=3）示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1、2和3所示，一种田间氨挥发自动收集装置，通过对装置进行组装固定，可用于野外田间氨气挥发的采集。
一种田间氨挥发自动收集装置，包括电源装置和采气装置；所述电源装置由太阳能光伏电板组3、逆变器4、蓄电池7以及低电量提示系统6组成；太阳能光伏电板组可固定在田间，通过电线与蓄电池、逆变器、低电量提示系统连接；太阳能电池板组可以调节角度，以适应当地太阳高度角，提高太阳能的利用效率；太阳能光伏电池板组离地高度应高于作物成熟期高度，且支撑架12高度可根据需要调整，避免作物遮挡影响太阳能的利用，同时支撑架高度可调利于试验人员操作。
固定件1固定在田间，固定板2插入固定件中，太阳能光伏电板组3通过支撑架12固定在固定件1上，太阳能光伏电池板组的长宽比为3:2，且通过转置轴（即支撑架12）连接固定在固定件1上，真空抽气泵5和蓄电池7放在太阳能电池板面板下方且离地高度高于50cm，蓄电池供电能力需与气泵功率等关键参数匹配，同时蓄电池供气泵工作时间每天不应低于4小时。
蓄电池7和真空泵5中间添加隔热材料。防止野外温度过高以及气泵作业温度较高导致蓄电池发生爆燃风险；隔热材料同时可以起到防水作用，防止野外雨水浸渍导致蓄电池和其他电子元件受损。
真空抽气泵和蓄电池放在太阳能电池板面板下方，以避免阳光直射而温度过高，导致气泵和蓄电池受损。低电量提示系统由低电量感应装置和信息发送装置组成，以避免电量过低而影响氨挥发的采集。低电量提示系统与蓄电池连接。
所述电源装置用于向所述采气装置提供电能；所述采气装置包括通气管、氨气采气罩11、氨气吸收瓶8、海绵塞10、气体流量控制器9以及真空抽气泵5；抽气孔（即抽气口）设有气体流量控制器9，通过控制气体流量，保证每个气瓶的流量一致，从而可以保证氨挥发采集过程的数据稳定性；使用海绵塞10封堵在进气口，以避免空气中的少量氨气进入氨挥发采集装置，而影响氨挥发数据的可靠性。
氨气采气罩11用于采集挥发的氨气，氨气采气罩11上设有进气口（对应于海绵塞10的位置）和抽气孔，抽气孔设有气体流量控制器9，使用浸渍了酸性溶液的海绵塞10封堵在进气口，通气管连接氨气采气罩11、氨气吸收瓶8以及真空抽气泵5。氨气吸收瓶内置硼酸溶液或硫酸溶液（为现有技术）。进气口用于维持氨挥发采集罩里面的气压与外部大气压一致，氨挥发由采集罩扣住的土壤所产生，若没有进气口，则会导致罩子里面压力低于大气压，在负压作用下导致土壤挥发出来的氨气增加，不能反映实际自然条件下土壤氨挥发量，因此必须用进气口消除负压，同时还要通过浸渍酸液的海绵消除进气孔可能引入的罩子外面的氨气。
图4 为稻田施肥后一周内氨挥发通量。具体试验条件为：整个生长季的施肥量240kgN/ha，氨挥发采集在施肥后的一周内进行采集测试，设三个平行实验组。可以发现使用本发明制作的氨挥发收集装置较好的反应了施肥一周内氨挥发通量的变化趋势。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本方面的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种基于光伏发电的野外农田氨挥发收集装置，包括电源装置和采气装置，所述电源装置向所述采气装置提供电能，其特征在于，所述的电源装置包括太阳能光伏电板组和蓄电池，太阳能光伏电板组固定在田间，太阳能光伏电板组与蓄电池电气连接；所述的采气装置包括通气管、氨气采气罩、氨气吸收瓶以及真空抽气泵；所述的真空抽气泵通过通气管与氨气采气罩的抽气口连通，氨气采气罩、真空抽气泵和氨气吸收瓶顺序设置。
2.根据权利要求1所述的一种基于光伏发电的野外农田氨挥发收集装置，其特征在于，所述的采气装置还包括呈酸性的海绵塞，所述的海绵塞设置于氨气采气罩的进气口，用于滤除空气中存在的氨气，消除对氨挥发采样结果数据的影响。
3.根据权利要求1所述的一种基于光伏发电的野外农田氨挥发收集装置，其特征在于，还包括固定于田间的固定件，部分深入泥土中的固定板，固定板插入固定件，太阳能光伏电板组通过支撑架固定在固定件上。
4.根据权利要求1所述的一种基于光伏发电的野外农田氨挥发收集装置，其特征在于，所述的蓄电池和真空抽气泵之间添加隔热材料层。
5.根据权利要求1所述的一种基于光伏发电的野外农田氨挥发收集装置，其特征在于，所述的电源装置还包括逆变器、低电量提示系统，太阳能光伏电板组连接逆变器和低电量提示系统；所述的低电量提示系统由低电量感应装置和信息发送装置组成；所述的蓄电池与真空抽气泵连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于光伏发电的野外农田氨挥发收集装置，其特征在于，氨气采气罩的抽气口内设有气体流量控制器；海绵塞封堵在进气口，实现通气的同时避免外界大气中的氨气进入氨气采气罩；通气管同时连接氨气采气罩、氨气吸收瓶以及真空抽气泵。
7.如权利要求1所述的一种基于光伏发电的野外农田氨挥发收集装置，其特征在于，太阳能光伏电板组的角度和高度可调。
8.如权利要求1所述的一种基于光伏发电的野外农田氨挥发收集装置，其特征在于，真空抽气泵和蓄电池设置在太阳能光伏电板组下方且离地高度高于50cm；太阳能光伏电池板组离地高度高于作物成熟期高度。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109029545A (zh) * 2018-07-30 2018-12-18 河南城建学院 一种野外多角度遥感观测设备

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