CN210726432U - 一种模拟气候变暖对湖泊生态系统影响的同步增温装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种模拟气候变暖对湖泊生态系统影响的同步增温装置，包括机箱，机箱内设有CPU控制器、对照组温度传感器、至少两组温度控制实验组、指示灯组、以太网接口和电源插头；温度控制实验组包括加热组件和实验组温度传感器，加热组件包括相互串联的继电器、电源插头和外置加热器接口，外置加热器接口上插接加热棒；指示灯组包括对照组指示灯和实验组指示灯。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的模拟水温影响湖泊生态系统的同步增温装置由编程控制，可以自由设置对照组与实验组的温度差，实时追踪对照组水温，并根据对照组水温控制实验组水温，还可以自动记录水温，记录频率可设置为每分钟一次，体积小，机动灵活。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种模拟气候变暖对湖泊生态系统影响的同步增温装置。
背景技术
气候变暖对湖泊生态系统的影响是湖沼学的一个研究热点。中宇宙或微宇宙模拟实验是预测湖泊生态系统对气候变暖响应规律的主要手段之一。因此，亟需一种能够基于自然水体温度变化的同步增温装置。
目前在模拟实验中对水生态系统进行增温的装置主要有2种：
(1)鱼缸加热棒：可用于野外中宇宙模拟实验，设备简单易用，但是只能将温度设定在某一个固定的点上(例如20℃)，温度不能根据环境温度实时变化，改变温度需要手动操作；
(2)光照培养箱：常用于室内的微宇宙模拟实验，控温精准，同时可以将温度分成好几个时间段，每个时间段均可以独立设置温度，但是依然存在着温度不能实时变化的问题，同时设备太大，不能用于野外实验。同时，上述两种设备均没有温度实时记录功能。
实用新型内容
本实用新型针对上述现有设备的不足，结合湖泊水温变化规律，提供一种能够实时追踪水温变化、机动的、可用于野外研究的模拟气候变暖对湖泊生态系统影响的同步增温装置。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
一种模拟气候变暖对湖泊生态系统影响的同步增温装置，包括机箱，机箱内设有CPU控制器、对照组温度传感器、至少两组温度控制实验组、指示灯组、以太网接口和电源插头；CPU控制器分别与对照组温度传感器、温度控制实验组和以太网接口通信连接，温度控制实验组包括加热组件和实验组温度传感器，加热组件包括相互串联的继电器、电源插头和外置加热器接口，外置加热器接口上插接加热棒；指示灯组包括对照组指示灯和实验组指示灯，对照组指示灯与对照组温度传感器串联，实验组指示灯与温度控制实验组串联；CPU控制器根据实验组温度传感器与对照组温度传感器之间的温差，控制继电器的开启或关闭，以太网接口用于与数据处理中心连接，数据处理中心用于设定每个实验组温度传感器与对照组温度传感器的温度差，同时用来导出各组实验组温度传感器以及对照组温度传感器的温度值，指示灯组用于指示设备的工作状态。
CPU控制器的型号为AT91SAM9G25，继电器的型号为S1D4-26A。
温度控制实验组的数量为8组。
温度误差控制为±0.5℃。
加热棒的功率为100W或200W。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的模拟水温影响湖泊生态系统的同步增温装置由编程控制，可以自由设置对照组与实验组的温度差，实时追踪对照组水温，并根据对照组水温控制实验组水温，还可以自动记录水温，记录频率可设置为每分钟一次，体积小，机动灵活。
附图说明
图1是本实用新型的模拟气候变暖对湖泊生态系统影响的同步增温装置的结构示意图；
图2是本实用新型的模拟气候变暖对湖泊生态系统影响的同步增温装置的电路图；
图3是实施例1的温度记录图；
图4是实施例2的温度记录图。
其中，1-CPU控制器，2-对照组温度传感器，3-温度控制实验组，4-指示灯组，5-以太网接口，6-继电器，7-电源插头，8-外置加热器接口，9-加热棒， 10-实验组温度传感器。
具体实施方式
现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
如图1所示，一种模拟气候变暖对湖泊生态系统影响的同步增温装置，包括机箱，机箱内设有CPU控制器1、对照组温度传感器2、至少两组温度控制实验组3、指示灯组4、以太网接口5和电源插头7；CPU控制器分别与对照组温度传感器、温度控制实验组和以太网接口通信连接，温度控制实验组包括加热组件和实验组温度传感器10，加热组件包括相互串联的继电器、电源插头和外置加热器接口8，外置加热器接口上插接加热棒9；指示灯组包括对照组指示灯和实验组指示灯，对照组指示灯与对照组温度传感器串联，实验组指示灯与温度控制实验组串联；CPU控制器根据实验组温度传感器与对照组温度传感器之间的温差，控制继电器的开启或关闭，以太网接口用于与数据处理中心连接，数据处理中心用于设定每个实验组温度传感器与对照组温度传感器的温度差，同时用来导出各组实验组温度传感器以及对照组温度传感器的温度值，指示灯组用于指示设备的工作状态。
CPU控制器的型号为AT91SAM9G25，继电器的型号为S1D4-26A。
温度控制实验组的数量为8组。
温度误差控制为±0.5℃。
加热棒的功率为100W或200W。
上述模拟气候变暖对湖泊生态系统影响的同步增温装置的加热方法，包括以下步骤：
第一步、通过数据处理中心设定每个实验组温度传感器与对照组温度传感器的目标温度差值；
第二步、CPU控制器采集对照组温度传感器和实验组温度传感器检测到的温度值，记录并计算实际温度差值；
第三步、CPU控制器比较目标温度差值与实际温度差值，若实际温度差值大于目标温度差值，则开启继电器开关，开始加热；否则关闭继电器；
第四步、通过以太网接口导出各组实验组温度传感器以及对照组温度传感器的温度值。
CPU控制器控制加热组件采用脉冲加热方式进行加热，随着实际温度差值越来越逼近目标温度差值，加热脉宽越来越小，直到完全关闭。
步骤二中，检测到的对照组温度传感器和实验组温度传感器温度值的记录频率设置为每分钟一次。
实施例1
A、实验系统：实验于2013年3月21日至4月22日在太湖湖泊生态系统研究站进行，实验为期32天。实验所用容器为80L聚乙烯塑料桶，桶高70cm，上下底直径分别为50cm和35cm，实验在露天进行，所有实验桶均悬挂于位于太湖边的回形水池内，回形水池的规格为5m长×5m宽×2m深，其目的在于使得桶内水温不会随着早晚气温的波动而剧烈变化，从而能够更好的模拟湖泊水温的变化。
B、温度设置：实验选择三组温度梯度，分别是对照温度(同水池温度、+0℃ )、小幅增温组(+3℃)、大幅增温组(+6℃)。每组4个重复。
C、外接增温设备：选择的是西龙100W加热棒，每个实验桶一只，共8只。
D、温度监测与记录：每10秒钟记录一次所有温度传感器反馈的温度值。
E、结论：如图4所示，实验期间对照组温度变化范围为9℃至20℃；小幅增温组水温变幅为12℃到23℃、大幅增温组水温变幅为15℃到26℃。本实用新型的模拟气候变暖对湖泊生态系统影响的同步增温装置对增温组的温度控制精确，而且调控速度很快。
实施例2
实验于2016年3月7日至7月3日在太湖湖泊生态系统研究站进行，实验为期117天。实验容器为400L玻璃钢大桶(桶高90cm，上下底直径分别为80 cm和70cm)，实验在露天进行，所有实验桶均悬挂于位于太湖边的回形水池内，回形水池的规格为5m长×5m宽×2m深；
B、温度设置：实验选择二组温度梯度，分别是对照组(同水池温度、+0℃ )、增温组(+3℃)。每组8个重复。
C、外接增温设备：选择的是西龙200W加热棒，每个实验桶一只，共8只。
D、温度监测与记录：每10秒钟记录一次所有温度传感器反馈的温度值。
E、结论：如图4所示，实验期间对照组温度变化范围为8℃至27℃；增温组水温变幅为11℃到30℃。本实用新型的装置对增温组的温度控制精确，而且调控速度很快。
以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (5)
1.一种模拟气候变暖对湖泊生态系统影响的同步增温装置，包括机箱，其特征在于：机箱内设有CPU控制器、对照组温度传感器、至少两组温度控制实验组、指示灯组、以太网接口和电源插头；CPU控制器分别与对照组温度传感器、温度控制实验组和以太网接口通信连接，温度控制实验组包括加热组件和实验组温度传感器，加热组件包括相互串联的继电器、电源插头和外置加热器接口，外置加热器接口上插接加热棒；指示灯组包括对照组指示灯和实验组指示灯，对照组指示灯与对照组温度传感器串联，实验组指示灯与温度控制实验组串联；CPU控制器根据实验组温度传感器与对照组温度传感器之间的温差，控制继电器的开启或关闭，以太网接口用于与数据处理中心连接，数据处理中心用于设定每个实验组温度传感器与对照组温度传感器的温度差，同时用来导出各组实验组温度传感器以及对照组温度传感器的温度值，指示灯组用于指示设备的工作状态。
2.根据权利要求1所述的模拟气候变暖对湖泊生态系统影响的同步增温装置，其特征在于：CPU控制器的型号为AT91SAM9G25，继电器的型号为单相常开型固态继电器S1D4-26A。
3.根据权利要求1所述的模拟气候变暖对湖泊生态系统影响的同步增温装置，其特征在于：温度控制实验组的数量为8组。
4.根据权利要求1所述的模拟气候变暖对湖泊生态系统影响的同步增温装置，其特征在于：温度误差控制为±0.5℃。
5.根据权利要求1所述的模拟气候变暖对湖泊生态系统影响的同步增温装置，其特征在于：加热棒的功率为100W或200W。
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| CN110447593A (zh) * | 2019-09-05 | 2019-11-15 | 中国科学院南京地理与湖泊研究所 | 模拟水温影响湖泊生态系统的同步增温装置及其调控方法 |
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