CN218382761U - 一种便携式土壤通量测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了本实用新型涉及土壤呼吸测量技术领域，尤其是涉及一种便携式土壤通量测量系统。便携式土壤通量测量系统包括外部结构、气室升降结构和气体采集装置。外部结构包括土环，所述气室升降结构包括气室，气室与土环相对设置，气室能够在竖直方向上升降，且气室下降时与土环对接，气室和土环形成密闭空间。气体采集装置设置在外部结构上，且气体采集装置的进口和出口均与气室内的空间连通。在气室合上时有非常良好的密闭效果，使测量结果避免了周围环境的干扰。且测量系统结构简单，能够实现对野外的土壤呼吸有效监测，既测既走，方便携带，非常适合野外作业使用。

Description

一种便携式土壤通量测量系统

技术领域

本实用新型涉及土壤呼吸测量技术领域，尤其是涉及一种便携式土壤通量测量系统。

背景技术

土壤呼吸是土壤生态系统碳素循环的一个重要过程，是土壤碳素同化异化平衡作用的结果，也是碳素由陆地生态系统返回大气的主要途径，是土壤中生命活动的表征，准确测定其释放量是评价生态系统中生物学过程的关键；通过对土壤呼吸及其相关参数的监测，可估测根系和土壤微生物对气候变化的响应。土壤CO₂通量在时间和空间上受多种复杂物理和生物过程影响，长期、连续、准确的测量土壤碳通量，对陆地生态系统碳通量研究具有重要的意义。土壤CO₂通量对于农业生态科研、碳源碳汇研究、全球气候变化、土地利用方式改变、生态修复研究、土壤微生物活力评估、植物生态研究、昆虫呼吸、根系呼吸以及水果贮藏都有重要意义。

1、传统的使用封闭箱长期监测方法需消耗大量人力和时间成本。

2、当下气体分析仪器较昂贵，操作方法较复杂，不适于野外实时监测测量。

实用新型内容

本实用新型的第一目的在于提供一种便携式土壤通量测量系统，该系统能够解决现有技术中存在的问题；

本实用新型提供一种便携式土壤通量测量系统，其包括外部结构、气室升降结构和气体采集装置；

所述外部结构包括土环，所述气室升降结构包括气室；

所述气室与土环相对设置，气室能够在竖直方向上升降，且气室下降时与土环对接，气室和土环形成密闭空间；

所述气体采集装置设置在外部结构上，且气体采集装置的进口和出口均与气室内的空间连通。

优选的，所述外部结构包括所述的外部结构还包括提手、机箱外壳、支撑立柱、压环、密封垫圈和电池；

所述提手和电池设置在机箱外壳上；

所述压环设置在机箱外壳的下端，压环通过支撑立柱与机箱外壳连接；

所述土环设置在压环的下侧，且压环和土环之间设置有密封垫圈。

优选的，所述提手、机箱外壳支撑立柱采用铝合金制成。

优选的，所述压环和机箱外壳之间设置有多根均匀分布的支撑立柱；

所述气室设置在多根支撑立柱围绕形成的空间内。

优选的，所述气室升降结构还包括密封垫、转接固定板和推杆，

所述推杆安装于机箱外壳的设备底板上；

所述推杆的活塞杆延伸至机箱外壳外侧并与转接固定板相连；

所述转接固定板与气室相连，且密封垫设置在转接固定板与气室之间。

优选的，所述气体采集装置包括气泵、气路连接口和过滤器；

所述气路连接口一端通过固定转接板与气室内的过滤器相通，另一端通过气管与气泵相连。

优选的，所述便携式土壤通量测量系统还包括通信接口面板；

所述通信接口面板包括SD卡接口、按钮开关、面板、供电接口、保险座、通信接口和wifi天线；

所述面板与机箱外壳固定连接，SD卡接口、按钮开关、供电接口、保险座、通信接口和wifi天线接口均安装于面板上。

优选的，所述便携式土壤通量测量系统还包括测量系统和通量计算系统；

所述测量系统和通量计算系统包括气体分析仪、采集控制板、气室内参数检测装置和环境参数检测装置；

所述气室内参数检测装置和环境参数检测装置与气体分析仪连接，气体分析仪与采集控制板连接；

所述气泵、推杆均与采集控制板连接。

有益效果：

在气室合上时有非常良好的密闭效果，使测量结果避免了周围环境的干扰。且测量系统结构简单，能够实现对野外的土壤呼吸有效监测，既测既走，方便携带，非常适合野外作业使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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的附图。

图1为本实用新型提供的测量系统的结构示意图；

图2为本实用新型提供的测量系统的结构示意图(去除机箱外壳)

图3为本实用新型提供的测量系统的工作流程原理图；

图4为本实用新型提供的气室运动示意图；

附图标记说明：

1：外部结构、2：通信接口面板、3：气室升降结构、4：气体采集装置、5：测量系统和通量计算系统；

11：提手、12：机箱外壳、13：支撑立柱、14：压环、15：密封垫圈、 16：土环、17：电池；

21：SD卡接口、22：按钮开关、23：面板、24：供电接口、25：保险座、26：通信接口、27：wifi天线；

31：气室、32：密封垫、33：转接固定板、34、推杆；

41：气泵、42：气路连接口、43：过滤器；

51：气体分析仪、52：采集控制板、53：气室内参数检测装置、54：环境参数检测装置。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、 "长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、" 水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实施方式提供了一种便携式土壤通量测量系统，其包括外部结构、气室升降结构和气体采集装置。

外部结构包括土环，所述气室升降结构包括气室，气室与土环相对设置，气室能够在竖直方向上升降，且气室下降时与土环对接，气室和土环形成密闭空间。

气体采集装置设置在外部结构上，且气体采集装置的进口和出口均与气室内的空间连通。

在气室合上时有非常良好的密闭效果，使测量结果避免了周围环境的干扰。且测量系统结构简单，能够实现对野外的土壤呼吸有效监测，既测既走，方便携带，非常适合野外作业使用。

具体的，便携式土壤通量测量系统包括外部结构1、通信接口面板2、气室升降结构3、气体采集装置4、测量系统和通量计算系统5。

气室升降结构3、气体采集装置4、测量系统和通量计算系统5通过通信接口面板2与外部结构1中的电池17相连，电池17通过通信接口板2 向气室升降结构3、气体采集装置4、测量系统和通量计算系统5结构供电。

外部结构1

外部结构部分1包括提手11、机箱外壳12、支撑立柱13、压环14、密封垫圈15、土环16和电池17。

提手11采用铝合金加工而成，轻便耐用，用于便携式土壤通量测量系统的搬运。

机箱外壳12采用铝合金钣金加工而成，一体化结构，用于放置电路部分，防水效果良好。

支撑立柱13采用铝合金加工而成，四根立柱均匀分布，用于支撑机箱外壳12并为气室31的起合运动提供空间。

压环14采用铝合金加工而成，用于扣合土环16。密封垫圈15用于压环14扣合土环16时，使其密封避免漏气，当气室31下降扣合时形成密闭的测量空间。

土环16采用PVC材质，安装于土层上，土环16用于测量指定面积内的土壤气体的通量变化，与土环外的土壤隔开。

电池17采用锂电池组，用于为整体设备运行提供电源。电池17通过面板23上供电接口24相连，为整体设备运行提供电源.

通信接口面板2

通信接口面板2包括SD卡接口21、按钮开关22、面板23、供电接口 24、保险座25、通信接口26、wifi天线27。

面板23与机箱外壳12和设备底板相固定，SD卡接口、按钮开关、供电接口、保险座、通信接口、wifi天线接口均安装于面板上。

SD卡接口、通信接口和wifi与采集控制板相连。SD卡用于保存测量数据和通量计算数据，通信接口和wifi用于有线和无线的方式连接上位机软件。按钮开关\供电接口、保险座与电池相连，起到设备的开启和关闭、保护的作用。

需要说明的是：通信接口面板2各个组成部件，各部件之间的连接电路，以及通信接口面板2与采集控制板的连接电路均采用的现有结构，本申请不涉及上述电路组件元件，以及电路连接的改进。

气室升降结构3

气室升降结构3包括气室31、密封垫32、转接固定板33和推杆34，推杆34安装于设备底板上并于转接固定板相连，转接固定板与气室相连，从而使推杆控制气室的升降。

当需要测量时，推杆下降，转接固定板和气室向下运行，运行到底部时通过密封圈和土环形成一个密闭的气室空间，从而实时的监测密闭气室内CO2气体的浓度和气体温湿度变化。当完成测量后，推杆抬起，气室打开与外界导通。

气体采集装置4

气体采集装置4包括气泵41、气路连接口42和过滤器43。

气路连接口42一端通过固定转接板与气室内的过滤器43相通，另一端通过气管与气泵相连，从而实现通过气泵将气室内的气体传送到气体分析仪中，起到实时气体采集的作用。另外，气体分析仪的气路出口将测量后的气体通过管路送回气室，达到一个气体的动态平衡。

测量系统和通量计算系统5

测量系统和通量计算系统5包括气体分析仪51、采集控制板52、气室内参数检测装置53和环境参数检测装置54。

气室内参数检测装置53包括气体浓度、温度、湿度等传感器。环境参数检测装置54包括土壤水分、温度、水势等传感器，环境参数检测装置54 可以根据不同的科学目标进行组合和设计，观测精度较高，且适应多种环境条件。

气体分析仪将气体浓度值、温湿度值等发送给采集控制板，采集控制板计算通量数据，另外采集控制板还控制气泵的开启和气室的升降等动作。当需要测量时采集控制板控制推杆动作以至气室合上，气室合上后集控制板控制气泵打开，通过气体采集装置将气室内的气体送至气体分析仪，气体分析仪的气路出口将测量后的气体通过管路送回气室。气体分析仪将实时测量的数据传送至采集控制板。采集控制板将分析仪测量数据与通量计算的数据保存在SD卡中。

需要说明的是，本实施方式，关于数据的传输，以及数据的分析均采用的现有技术，本申请中并不涉及此类技术的改进。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种便携式土壤通量测量系统，其特征在于，包括外部结构、气室升降结构和气体采集装置；

所述外部结构包括土环，所述气室升降结构包括气室；

所述气室与土环相对设置，气室能够在竖直方向上升降，且气室下降时与土环对接，气室和土环形成密闭空间；

所述气体采集装置设置在外部结构上，且气体采集装置的进口和出口均与气室内的空间连通。

2.根据权利要求1所述的便携式土壤通量测量系统，其特征在于，所述外部结构包括所述的外部结构还包括提手、机箱外壳、支撑立柱、压环、密封垫圈和电池；

所述提手和电池设置在机箱外壳上；

所述压环设置在机箱外壳的下端，压环通过支撑立柱与机箱外壳连接；

所述土环设置在压环的下侧，且压环和土环之间设置有密封垫圈。

3.根据权利要求2所述的便携式土壤通量测量系统，其特征在于，所述提手、机箱外壳支撑立柱采用铝合金制成。

4.根据权利要求2所述的便携式土壤通量测量系统，其特征在于，所述压环和机箱外壳之间设置有多根均匀分布的支撑立柱；

所述气室设置在多根支撑立柱围绕形成的空间内。

5.根据权利要求2所述的便携式土壤通量测量系统，其特征在于，所述气室升降结构还包括密封垫、转接固定板和推杆，

所述推杆安装于机箱外壳的设备底板上；

所述推杆的活塞杆延伸至机箱外壳外侧并与转接固定板相连；

所述转接固定板与气室相连，且密封垫设置在转接固定板与气室之间。

6.根据权利要求5所述的便携式土壤通量测量系统，其特征在于，所述气体采集装置包括气泵、气路连接口和过滤器；

所述气路连接口一端通过固定转接板与气室内的过滤器相通，另一端通过气管与气泵相连。

7.根据权利要求2所述的便携式土壤通量测量系统，其特征在于，所述便携式土壤通量测量系统还包括通信接口面板；

所述通信接口面板包括SD卡接口、按钮开关、面板、供电接口、保险座、通信接口和wifi天线；

所述面板与机箱外壳固定连接，SD卡接口、按钮开关、供电接口、保险座、通信接口和wifi天线接口均安装于面板上。

8.根据权利要求6所述的便携式土壤通量测量系统，其特征在于，所述便携式土壤通量测量系统还包括测量系统和通量计算系统；

所述测量系统和通量计算系统包括气体分析仪、采集控制板、气室内参数检测装置和环境参数检测装置；

所述气室内参数检测装置和环境参数检测装置与气体分析仪连接，气体分析仪与采集控制板连接；

所述气泵、推杆均与采集控制板连接。

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