一种基于物联网的碳氮转化测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于物联网的碳氮转化测量系统，涉及测量设备技术领域，包括转动盘组件，转动盘组件上设置有培养瓶，培养瓶顶部设置有密封抽样组件，密封抽样组件外部设置有起盖组件，密封抽样组件包括瓶盖体、抽样结构和气体检测设备，起盖组件包括设置在转动盘组件上的升降结构、连接升降结构的滑动套和设置在滑动套底部的夹持结构，滑动套套设在抽样结构上，升降结构用于在第二预设条件下带动滑动套上下移动，夹持结构用于在滑动套上移预设距离后夹紧瓶盖体。本发明专利技术具有自动化水平高、测量可靠和测量结果准确的优点。量可靠和测量结果准确的优点。量可靠和测量结果准确的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的碳氮转化测量系统


[0001]本专利技术涉及测量设备
，具体涉及一种基于物联网的碳氮转化测量系统。

技术介绍

[0002]碳、氮元素是自然界生态系统物质循环和能量传递中最为重要的两种元素，碳、氮转化测试是通过定量测试手段表征碳氮转化过程的各转化子过程速率的工作，相关的测试结果对于准确定位不同生态系统碳、氮转化限速步骤、评价不同环境条件和管理措施对生态系统碳氮转化影响、开发相关定量调控产品具有重要意义。
[0003]碳、氮转化研究根据其研究方法大致可划分为两种，一种是在野外自然条件下进行研究（也称原位试验），另外一种是在实验室条件下进行研究（也称实验室培养实验）。相比于原位试验，在实验室条件下的培养实验，可以通过人为的控制环境条件，排除复杂环境条件对实验过程的干扰，更有利于准确获取某一特定影响因素的影响结果，因此在研究中得到广泛应用。但当前在实际研究工作中，实验室培养实验仍主要采用人工进行环境条件的控制（如人工称重补水）和人工采样（如由人工每个一定时间抽取培养瓶中气体进行气体成分分析）的方式，不仅耗时耗力，并且由于人工操作的不规范，极大的影响着实验的准确度，并且只能于特定时间进行取样，无法做到持续监测。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种基于物联网的碳氮转化测量系统。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提出一种基于物联网的碳氮转化测量系统，包括能够旋转的转动盘组件，所述转动盘组件上设置有多个培养瓶，所述培养瓶顶部设置有密封抽样组件，所述密封抽样组件外部设置有起盖组件；其中，所述密封抽样组件包括瓶盖体、穿通瓶盖体的抽样结构和连接抽样结构的气体检测设备，所述瓶盖体能够密封所述培养瓶的瓶口，所述抽样结构用于在第一预设条件下抽取培养瓶中空气至气体检测设备中，所述气体检测设备用于对抽入的空气进行气体成分检测；所述起盖组件包括设置在转动盘组件上的升降结构、连接升降结构的滑动套和设置在滑动套底部的夹持结构，所述滑动套套设在所述抽样结构上，所述升降结构用于在第二预设条件下带动所述滑动套上下移动，所述夹持结构用于在滑动套上移预设距离后夹紧所述瓶盖体。气体检测设备可以为气体红外检测仪或气相色谱，其检测的空气内主要成分包括、和；培养瓶内培养有植被和土壤，土壤中含有各种微生物；整个测量系统中还具备补光、调温和称重功能。其中，通过转动盘组件带动多个培养瓶进行旋转，能够在光源位置不变的前提下，模拟自然条件下的采光状态，一般优选为每24h旋转1圈。
[0006]优选地，夹持结构包括：套设在滑动套上并且能够上下滑动的支撑架；和设置在滑动套与支撑架之间的多个连杆组；其中，多个所述连杆组按圆周方向围设在滑动套四周，多个所述连杆组之间围设形成有夹持区域，当所述滑动套上移预设距离后，所述夹持区域内
壁接触所述瓶盖体。支撑架上设置了多个连接滑动套的连杆组，当滑动套上下移动时，连杆组会产生变形，从而实现夹持区域的变化，以此保证在滑动套上移开始后，夹持区域内壁能够接触所述瓶盖体，在滑动套下移一定程度后，夹持区域内壁与所述瓶盖体分离。
[0007]优选地，连杆组包括：设置在滑动套底端的第一转动副；首端与第一转动副连接的第一连杆；设置在第一连杆末端的第二转动副；首端与第二转动副连接的第二连杆；设置在支撑架上并且连接第二连杆中段的第三转动副；以及设置在第二连杆末端的夹持头；其中，多个所述夹持头围设形成所述夹持区域，当所述滑动套上移后，第一连杆推动第二连杆首端朝外移动，在第二连杆绕第三转动副转动下，第二连杆末端朝内移动，以使夹持头朝所述瓶盖体移动；当所述滑动套下移后，第一连杆拉动第二连杆首端朝内移动，在第二连杆绕第三转动副转动下，第二连杆末端朝外移动，以使夹持头远离所述瓶盖体。在瓶盖体封闭整个培养瓶后，控制升降结构带动滑动套上移，从而带动第一连杆首端上移，第一连杆在其首端上移过程中会通过第二转动副推动第二连杆首端朝外移动，以使第二连杆绕第三转动副转动，最终使第二连杆末端朝内移动，也即是固定在第二连杆末端的夹持头朝内移动，缩小整个夹持区域，直至夹持头紧贴瓶盖体，在滑动套继续上移过程中，由于第二连杆无法继续变形，使得整个夹持结构开始上移，而被夹紧的瓶盖体也跟随夹持结构上移；同样的，当升降结构带动滑动套下移后，瓶盖体能够封闭住整个培养瓶，此时瓶盖体无法继续下移，整个夹持结构开始变形，按与上述相反的变形顺序完成复位。
[0008]优选地，夹持头包括：设置在第二连杆末端的第四转动副；和连接第四转动副的转动头；其中，所述转动头侧面设置有橡胶平面，当所述夹持结构夹紧所述瓶盖体时，所述橡胶平面接触瓶盖体表面。整个转动头能够绕第四转动副转动，当转动头接触瓶盖体表面时，转动头侧面能够按瓶盖体表面的方向来进行调整，实现转动头侧面充分接触瓶盖体表面；进一步地，转动头侧面设置的橡胶平面能够提高夹紧后的防松性能，从而提高夹紧效果。
[0009]优选地，抽样结构包括：固定在瓶盖体顶面的竖向安装体；穿设在竖向安装体内部的输送管路；以及接通输送管路并且设置在瓶盖体底面的过滤管路；其中，所述滑动套套设在所述竖向安装体上，所述输送管路顶部连通所述气体检测设备，所述过滤管路底端设置有过滤头，过滤头内部填充有空气滤芯。当瓶盖体封闭培养瓶瓶口时，整个过滤管路位于培养瓶中，气体检测设备进行定时定量抽样时，培养瓶中的空气先通过过滤头进入到过滤管路中，再进入输送管路中，最后进入气体检测设备中；其中，通过过滤头内部填充的空气滤芯能够防止残渣进入到管路中堵塞管路。
[0010]优选地，升降结构底部设置有安装在转动盘组件上的转动结构，所述转动结构用于带动所述升降结构旋转。通过升降结构将整个瓶盖体周围结构抬起，但此时由于瓶盖体处于培养瓶上方，也会在一定程度上影响对培养瓶内部土壤等其他物质的采样和测量，因此通过转动结构来带动升降结构旋转，让瓶盖体移出培养瓶上方，从而进一步提高测量操作体验。
[0011]优选地，转动盘组件包括竖向设置的转动安装轴，所述转动安装轴侧面从下至上依次水平设置有第一支撑部、第二支撑部和第三支撑部；其中，所述转动安装轴用于在转动后带动第一支撑部、第二支撑部和第三支撑部一同转动，所述第一支撑部上设置所述起盖组件，所述第二支撑部上设置所述培养瓶，所述第三支撑部上卡设有所述培养瓶。转动安装轴连接有驱动电机，第一支撑部主要用来支撑整个起盖组件，第二支撑部用来支撑整个培
养瓶和密封抽样组件的部分结构，第三支撑部用来包围住培养瓶，保证培养瓶在转动过程中的稳定性。
[0012]优选地，培养瓶底部接触设置有称重组件，所述称重组件固定在第一支撑部上并且穿通所述第二支撑部，所述称重组件用于实时测量所述培养瓶重量。称重组件位于培养瓶底部，跟随整个第二支撑部进行旋转，能够完成对培养瓶重量进行实时测量。
[0013]优选地，称重组件包括架设在第一支撑部的称重传感器和穿设在第二支撑部上的水平滑板，所述水平滑板顶面接触所述培养瓶，所述水平滑板底面接触所述称重传感器。培养瓶的重力发生变化，会使水平滑板的高度发生改变，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的碳氮转化测量系统，其特征在于，包括能够旋转的转动盘组件，所述转动盘组件上设置有多个培养瓶，所述培养瓶顶部设置有密封抽样组件，所述密封抽样组件外部设置有起盖组件；其中，所述密封抽样组件包括瓶盖体、穿通瓶盖体的抽样结构和连接抽样结构的气体检测设备，所述瓶盖体能够密封所述培养瓶的瓶口，所述抽样结构用于在第一预设条件下抽取培养瓶中空气至气体检测设备中，所述气体检测设备用于对抽入的空气进行气体成分检测；所述起盖组件包括设置在转动盘组件上的升降结构、连接升降结构的滑动套和设置在滑动套底部的夹持结构，所述滑动套套设在所述抽样结构上，所述升降结构用于在第二预设条件下带动所述滑动套上下移动，所述夹持结构用于在滑动套上移预设距离后夹紧所述瓶盖体。2.根据权利要求1所述的基于物联网的碳氮转化测量系统，其特征在于，所述夹持结构包括：套设在滑动套上并且能够上下滑动的支撑架；和设置在滑动套与支撑架之间的多个连杆组；其中，多个所述连杆组按圆周方向围设在滑动套四周，多个所述连杆组之间围设形成有夹持区域，当所述滑动套上移预设距离后，所述夹持区域内壁接触所述瓶盖体，当所述滑动套下移预设距离后，所述夹持区域内壁与所述瓶盖体分离。3.根据权利要求2所述的基于物联网的碳氮转化测量系统，其特征在于，所述连杆组包括：设置在滑动套底端的第一转动副；首端与第一转动副连接的第一连杆；设置在第一连杆末端的第二转动副；首端与第二转动副连接的第二连杆；设置在支撑架上并且连接第二连杆中段的第三转动副；以及设置在第二连杆末端的夹持头；其中，多个所述夹持头围设形成所述夹持区域，当所述滑动套上移后，第一连杆推动第二连杆首端朝外移动，在第二连杆绕第三转动副转动下，第二连杆末端朝内移动，以使夹持头朝所述瓶盖体移动；当所述滑动套下移后，第一连杆拉动第二连杆首端朝内移动，在第二连杆绕第三转动副转动下，第二连杆末端朝外移动，以使夹持头远离所述瓶盖体。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈保青，严昌荣，董雯怡，
申请(专利权)人：中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，
类型：发明
国别省市：