多功能小型碳汇测量同化箱装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多功能小型碳汇测量同化箱装置。本发明专利技术中箱体为圆柱型，分成顶盖、上箱体、下箱体、底板四个部分。制冷系统中，换热器安装在下箱体内箱壁上，其进出水端口接通水嘴接头后与通水管道相连，通水管道与水箱相连。气体调节系统中，通气管道由进气阀门、排气阀门和PVC管构成，分为进气管道和排气管道；鼓风机与进气管道相连，排气管道安装在箱体另一侧；气泵与环形气孔管道相连。浇灌系统中，水箱与通水管道相连，通水管道与环形滴头相连。监测系统中，监测控制单元通过信号管道、航空接头与箱内的传感器相连，传感器安装在传感器支架上。本发明专利技术在气体交换时不会对短期的气体波动做出敏感反应，具有密闭性好，自动化程度高优点。

【技术实现步骤摘要】
多功能小型碳汇测量同化箱装置
本专利技术涉及一种碳汇同化箱装置，尤其是涉及一种多功能小型碳汇测量同化箱装置。
技术介绍
全球气候变化问题日益突出，它将导致生态系统退化、自然灾害频发等全球性灾难，直接威胁到人类的生存和发展。其中温室效应是引起全球气候变化的一个重要原因，而二氧化碳的过量排放是引起温室效应的主要原因，因此在经济发展的同时降低经济增长所带来的二氧化碳排放量，探索低碳发展道路已经成为全球共识。 森林碳汇是指森林植物吸收大气中的C02并将其固定在植被或土壤中，从而减少该气体在大气中的浓度。碳汇计量是对森林碳汇能力的评价。国内外研究学者对森林碳汇计量进行了大量的研究，目前森林碳汇计量的主要方法有:样地清查法、涡度相关法。样地清查法计量误差大，只能静态测量，凭经验选取经验值或换算因子，容易忽视其他因素；涡度相关法系统复杂，数据处理繁琐，对仪器精度和操作人员要求高。为了克服以上方法的缺点，有学者提出了箱式法:将被测植物及其所需的生长环境密封在箱体中，通过测定单位时间箱体内气体浓度的变化来研究植物的碳汇量。早在上世纪70年代日本武田友四郎研制的大型同化箱用于测定水稻的光合作用。美法等发达国家在上世纪70?80年代已应用红外线吸收法和小封闭室技术(类似于小型同化箱)测定森林群落C02浓度变化，来推算群落总呼吸量。也有学者采用透明箱，测定生态系统与大气间的0)2交换量。国内利用大型同化箱测定草原群落的光合、呼吸作用。但这些同化箱只适用于平坦地区的农田及草原，不适合在森林生态系统中应用。传统的同化箱装置主要由金属框架和透明塑料膜构成，未能充分考虑箱内外的温度、气体流动等环境差异，属于开路或半开路式系统，箱体存在密封效果不佳的缺点。此外，传统的箱式法参数测定需要人工操作，难以长期连续自动观测。
技术实现思路
针对传统同化箱装置的不足，本专利技术提供了一种碳汇测量精度较高、自动化程度高、操作方便的多功能小型碳汇测量同化箱装置。 为实现以上技术目的，本专利技术所采用的技术方案是: 该系统由同化箱箱体、制冷系统、气体调节系统、浇灌系统、监测系统五个部分组成。 所述同化箱箱体为圆柱形，由顶盖、上箱体、下箱体、底板四大部分组成。利用金属锁扣和密封条分别将上箱体与下箱体以及下箱体与底板紧密的连接在一起，既方便箱体的安装和拆卸，也保证了箱体的密闭性；利用金属锁扣将底板固定在推车上，保证设备移动或实验过程中的稳固性；箱体材料选用透光率高、散热性好的亚克力板。 所述制冷系统包括换热器、水箱、冷水机。将两个换热器安装在下箱体内箱壁，其进出水端口接通铜质水嘴接头后与通水管道一端相连，通水管道另一端与水箱相连，水箱与冷水机相连，构成一个完整的制冷系统。本方案采用水冷循环的降温方法，即利用冷水机送出的冷水在换热器中流动带走热量，又回到冷水机中，经过处理后又变为冷水，如此循环，使箱内外温度一致。换热器散热功率高达1000W，能很好地解决同化箱箱内温度过高的问题。 所述气体调节系统包括气泵、排气管道、环形气孔管道、进气阀门、排气阀门、进气管道、鼓风机。本方案中设计了两个通气管道，一个是进气管道，一个是排气管道，由进气阀门和排气阀门分别与PVC管连接构成；气泵与环形气孔管道相连用于箱内气体混匀，鼓风机与进气管道相连，结合排气管道用于箱体内外气体交换。 所述灌溉系统包括水箱、通水管道、环形滴头。水箱与通水管道相连，再连接环形滴头，构成完整的浇灌系统，保证了水分、养料直接均匀地施到被测植物根系层，较准确地实现了自动控制灌水量。 所述监测系统包括航空接头、监测控制单元、信号管道、橡胶手套、传感器支架、光照度传感器、co2浓度传感器、温湿度传感器、树径传感器、叶厚传感器、精密电子秤。监测控制单元通过信号管道、航空接头与箱内光照度传感器、co2浓度传感器、温湿度传感器、树径传感器、叶厚传感器、精密电子秤相连，各传感器安装在传感器支架上。其中环境参数精密测量仪用于测量箱内的环境参数，即光照度、co2浓度、温湿度；通过气体调节系统改变箱内的主要环境参数使之与箱外的大气环境相似；再通过植物参数精密测量仪测量树径变化量、叶片厚度、植物重量。另外，在下箱体内箱壁上安装了橡胶手套作为系统的辅助设备，以便于调整箱内被测植物或传感器位置。 本专利技术的有益效果是:具有较高测量精度，可得到较为可靠的测量数据，且移动方便，便于测量者选取不同的测量地点；可实现独立自主地参数测量并存储，无需操作人员在场操作，自动化程度高；所有系统利用移动电源供电，具有轻便、小巧，便于移动使用的优点。 【附图说明】 图1为多功能小型碳汇测量同化箱装置的示意图。 图中:1、橡胶手套；2、C02浓度传感器；3、温湿度传感器；4、进气管道；5、鼓风机；6、光照度传感器；7、树径传感器；8、叶厚传感器；9、顶盖；10、传感器支架；11、被测植物；12、上箱体；13、排气管道；14、下箱体；15、通水管道；16、第一水箱；17、冷水机；18、第二水箱；19、换热器；20、精密电子秤；21、气泵；22、底板；23、监测控制单元。 图2为同化箱箱体的主视图。 图中:9、顶盖；12、上箱体；14、下箱体；22、底板；24、密封条；25、金属锁扣。 图3为制冷系统结构图。 图中:17、冷水机；18、第二水箱；19、第一换热器；26、第二换热器。 图4为气体调节系统示意图。 图中:4、进气管道；5、鼓风机；9、顶盖；12、上箱体；13、排气管道；14、下箱体；21、气泵；22、底板；27、排气阀门；28、环形气孔管道；29、进气阀门。 图5为监测及灌溉系统示意图。 图中:1、橡胶手套；2、C02浓度传感器；3、温湿度传感器；6、光照度传感器；7、树径传感器；8、叶厚传感器；9、顶盖；10、传感器支架；11、被测植物；12、上箱体；14、下箱体；15、通水管道；16、第一水箱；20、精密电子秤；22、底板；23、监测控制单元；30、信号管道；31、环形滴头；32、航空插头。 【具体实施方式】 以下结合附图对本专利技术作进一步描述。 如图1所示，为多功能小型碳汇测量同化箱装置的示意图，呈现了同化箱装置的连接方式。本装置包括同化箱箱体、制冷系统、气体调节系统、浇灌系统、监测系统五个部分。将单株被测植物置于同化箱内的精密电子秤上，利用金属锁扣将其密闭；利用浇灌系统为植株提供充足的养料和水分；整个装置由co2浓度传感器、温湿度传感器、光照度传感器实时监测同化箱内的环境参数，即co2浓度、温湿度、光照度；通过气体调节系统改变箱内的主要环境参数使之与箱外的大气环境相似；再利用树径传感器、叶厚传感器、精密电子秤实时测量树径变化量、叶片厚度、植物重量，从而结合植物的主要生理参数和环境参数研究植物微观林木的碳汇机理，探索关键参数的量值的溯源路径。 以下结合图2、图3、图4、图5对同化箱装置进行详细阐述。 如图2所示，同化箱箱体为圆柱形，由顶盖9、上箱体12、下箱体14、底板22四大部分组成。利用密封条24和4个金属锁扣25将上下箱体紧密的连接在一起，4个金属锁扣25连接下箱体14与底板22，方便箱体的安装和拆卸，也保证了箱体的密闭性；再利用4个金属锁扣25将本文档来自技高网...

【技术保护点】
多功能小型碳汇测量同化箱装置，包括箱体、制冷系统、气体调节系统、浇灌系统、监测系统；其特征在于：单株被测植物置于同化箱内的精密电子秤上，利用金属锁扣和密封条将同化箱箱体固定并密封；利用浇灌系统为被测植物提供充足的养料和水分；整个装置由监测系统中的CO2浓度传感器、温湿度传感器、光照度传感器实时监测同化箱内的环境参数，即CO2浓度、温湿度、光照度；通过制冷系统和气体调节系统改变箱内的主要环境参数使之与箱外的大气环境相似；利用监测系统中的树径传感器、叶厚传感器、精密电子秤实时测量植物的主要生理参数，包括树径变化量、叶片厚度、植物重量，结合植物的主要生理参数和环境参数确定植物微观林木的碳汇机理。

【技术特征摘要】
1.多功能小型碳汇测量同化箱装置，包括箱体、制冷系统、气体调节系统、浇灌系统、监测系统；其特征在于:单株被测植物置于同化箱内的精密电子秤上，利用金属锁扣和密封条将同化箱箱体固定并密封；利用浇灌系统为被测植物提供充足的养料和水分；整个装置由监测系统中的co2浓度传感器、温湿度传感器、光照度传感器实时监测同化箱内的环境参数，即co2浓度、温湿度、光照度；通过制冷系统和气体调节系统改变箱内的主要环境参数使之与箱外的大气环境相似；利用监测系统中的树径传感器、叶厚传感器、精密电子秤实时测量植物的主要生理参数，包括树径变化量、叶片厚度、植物重量，结合植物的主要生理参数和环境参数确定植物微观林木的碳汇机理。2.根据权利要求1所述的多功能小型碳汇测量同化箱装置，其特征在于:同化箱箱体为圆柱形，由顶盖、上箱体、下箱体、底板四大部分组成；顶盖和上箱体通过胶水粘合固定，上箱体与下箱体以及下箱体与底板都是通过锁扣和密封条实现固定并密封。3.根据权利要求2所述的多功能小型碳汇测量同化箱装置，其特征在于:制冷系统包括换热器、通水管道、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈爱军，郭明明，李东升，叶兰芝，冷国强，林昊然，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33