【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气体测量领域，特别是涉及一种co2通量测量全自动静态箱系统及通量测量方法。
技术介绍
1、农田co2通量监测的研究逐渐增多，主要集中在静态箱法、涡度相关法和遥感技术等多种手段，目前普遍使用、技术成熟的测量手段以静态箱法为主。其原理是在被测农田作物的上方放置一块有特殊材料制作的特定尺寸的箱体，测量目标气体随时间的通量变化。但是传统的静态箱法需人工不间断采集数据，导致数据更新缓慢、采集周期长等问题，限制了其在长期监测中的应用。
2、国内在静态箱法基础上，引入高精度ndir传感器，实现对co2浓度的实时监测和数据采集。中国农业科学院和各大农业大学的研究团队利用静态箱和ndir co2传感器相结合的方法，进行农田co2通量的长时间监测，研究不同耕作方式和管理措施对碳排放的影响。北京农业大学、南京农业大学等高校的研究团队在使用ndir传感器测量农田碳通量方面进行了大量实验，证明了这种方法的可行性和准确性。随着物联网技术的发展，国内一些研究团队开始将无线传感器网络与静态箱结合，实现农田碳通量的自动化监测，wang等人就无线传感器网络系统在实现区域土壤碳通量同步测量中的应用进行研究，探讨了无线网络在农田监测下的新应用。国外在高精度传感器方面有较多的研究，特别是在ndir技术的开发和应用方面，已经有相对成熟的解决方案。michael等人使用低成本ndir传感器和微控制器进行co2通量测量，主要针对系统的低功耗设计和数据处理技术进行改进；bekin使用静态箱和ndir气体分析仪进行co2通量测量的方法进行高精度测量。he
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种co2通量测量全自动静态箱系统及通量测量方法，解决了现有技术中静态箱无法实现连续测量、数据不能实时更新的问题。
2、第一方面，本申请提供了一种co2通量测量全自动静态箱系统，包括静态箱、co2传感器、第一湿温度传感器、第二湿温度传感器和控制终端，植物容置于所述静态箱内，所述co2传感器的进气端和出气端均与所述静态箱相连，所述第一湿温度传感器位于所述静态箱内并用于检测所述静态箱内的湿度，所述第二湿温度传感器位于所述静态箱外并用于检测外界环境的湿度；所述静态箱设有控制所述所述静态箱开启和关闭的顶盖，所述顶盖连接有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆连接有电机，所述电机能够驱动所述电动伸缩杆伸长或收缩从而控制所述顶盖开启或关闭；所述静态箱内还设有搅动所述静态箱内气体的风扇，所述风扇、所述co2传感器、所述第一湿温度传感器、所述第二湿温度传感器以及所述电机均与所述控制终端电性连接，所述控制终端能够控制所述风扇、所述co2传感器、所述第一湿温度传感器、所述第二湿温度传感器以及所述电机的启动和停止。
3、在一实施例中，所述静态箱包括底座和箱体，植物容置于所述底座内，所述顶盖位于所述箱体远离所述底座的一端，所述底座靠近所述箱体的一端设有密封水槽，所述箱体盖合于所述密封水槽上。
4、在一实施例中，所述co2传感器还连接有气泵，所述气泵用于抽取所述co2传感器内残余的气体。
5、在一实施例中，所述控制终端包括处理器以及与所述处理器相连的温度传感器模块、二氧化碳传感器模块、双路电机驱动模块、气泵模块，所述温度传感器模块与所述第一湿温度传感器以及所述第二湿温度传感器电性连接，所述二氧化碳传感器模块与所述co2传感器电性连接，所述双路电机驱动模块与所述电机电性连接，所述气泵模块与所述气泵电性连接。
6、在一实施例中，所述处理器还连接有用于提供电能的电源模块，所述电源模块电性连接有胶体电池，所述胶体电池连接有太阳能板。
7、在一实施例中，所述处理器还连接有通信模块，所述通信模块通信连接有云服务器，所述云服务器通讯连接有用于存储数据和显示数据的pc机。
8、在一实施例中，所述处理器还连接有散热模块和显示屏，所述显示屏用于显示所述co2传感器、第一湿温度传感器和第二湿温度传感器采集的数据，所述散热模块用于所述控制终端的散热。
9、在一实施例中，所述处理器设有芯片型号为stm32f103zet6的32位微控制器芯片。
10、第二方面，本申请提供了一种co2通量测量方法，其特征在于，由权利要求1-8任一项co2通量测量全自动静态箱系统执行，所述方法包括：
11、步骤s1：启动电动伸缩杆，驱使箱体靠近底座，直至箱体完全盖合于密封水槽上；
12、步骤s2：启动电机带动顶盖关闭，启动风扇转动；
13、步骤s3：使co2传感器、第一湿温度传感器以及第二湿温度传感器预热至准确测量状态；
14、步骤s4：启动气泵，将残留于co2传感器内的气体排除；
15、步骤s5：启动co2传感器、第一湿温度传感器以及第二湿温度传感器在一个时间周期内进行数据采集并记录，并将采集的数据上传至云数据库；
16、步骤s6：到达周期时间节点后，关闭风扇、气泵、启动co2传感器、第一湿温度传感器以及第二湿温度传感器，启动电机打开顶盖；
17、步骤s7：在预设的下一个时间周期的节点开始时重复步骤s1-6。
18、在本实施例的co2通量测量全自动静态箱系统及通量测量方法中，在对co2的通量变化进行测量时co2传感器可实时监测静态箱内二氧化碳的变化情况，并结合第一湿温度传感器、第二湿温度传感器所获取的温度和湿度对测量结果进行修正，且由于co2传感器的进气端和出气端均与静态箱相连，在进行采集时，经过co2传感器再次循环回静态箱内，从而可确保静态箱内的压力和气体浓度不受测量的干扰，还能够集成其他环境参数的监测功能，如土壤湿度、光照强度等环境数据，进一步提高环境监测的综合能力。并通过电机和电动伸缩杆周期性的打开和关闭顶盖，无需人工手动操作，可全天无间断的测量co2的通量变化，解决了传统静态箱法测量co2通量过程中存在的人工操作繁琐、数据间断、实时性差等问题，实现了对农田co2通量的全天候、自动化、连续监测。
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1.一种CO2通量测量全自动静态箱系统，其特征在于，包括静态箱、CO2传感器、第一湿温度传感器、第二湿温度传感器和控制终端，植物容置于所述静态箱内，所述CO2传感器的进气端和出气端均与所述静态箱相连，所述第一湿温度传感器位于所述静态箱内并用于检测所述静态箱内的湿度，所述第二湿温度传感器位于所述静态箱外并用于检测外界环境的湿度；所述静态箱设有控制所述所述静态箱开启和关闭的顶盖，所述顶盖连接有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆连接有电机，所述电机能够驱动所述电动伸缩杆伸长或收缩从而控制所述顶盖开启或关闭；所述静态箱内还设有搅动所述静态箱内气体的风扇，所述风扇、所述CO2传感器、所述第一湿温度传感器、所述第二湿温度传感器以及所述电机均与所述控制终端电性连接，所述控制终端能够控制所述风扇、所述CO2传感器、所述第一湿温度传感器、所述第二湿温度传感器以及所述电机的启动和停止。
2.根据权利要求1所述的CO2通量测量全自动静态箱系统，其特征在于，所述静态箱包括底座和箱体，植物容置于所述底座内，所述顶盖位于所述箱体远离所述底座的一端，所述底座靠近所述箱体的一端设有密封水槽，所述箱体盖合于所
3.根据权利要求1所述的CO2通量测量全自动静态箱系统，其特征在于，所述CO2传感器还连接有气泵，所述气泵用于抽取所述CO2传感器内残余的气体。
4.根据权利要求1所述的CO2通量测量全自动静态箱系统，其特征在于，所述控制终端包括处理器以及与所述处理器相连的温度传感器模块、二氧化碳传感器模块、双路电机驱动模块、气泵模块，所述温度传感器模块与所述第一湿温度传感器以及所述第二湿温度传感器电性连接，所述二氧化碳传感器模块与所述CO2传感器电性连接，所述双路电机驱动模块与所述电机电性连接，所述气泵模块与所述气泵电性连接。
5.根据权利要求4所述的CO2通量测量全自动静态箱系统，其特征在于，所述处理器还连接有用于提供电能的电源模块，所述电源模块电性连接有胶体电池，所述胶体电池连接有太阳能板。
6.根据权利要求4所述的CO2通量测量全自动静态箱系统，其特征在于，所述处理器还连接有通信模块，所述通信模块通信连接有云服务器，所述云服务器通讯连接有用于存储数据和显示数据的PC机。
7.根据权利要求4所述的CO2通量测量全自动静态箱系统，其特征在于，所述处理器还连接有散热模块和显示屏，所述显示屏用于显示所述CO2传感器、第一湿温度传感器和第二湿温度传感器采集的数据，所述散热模块用于所述控制终端的散热。
8.根据权利要求4所述的CO2通量测量全自动静态箱系统，其特征在于，所述处理器设有芯片型号为STM32F103ZET6的32位微控制器芯片。
9.一种CO2通量测量方法，其特征在于，由权利要求1-8任一项CO2通量测量全自动静态箱系统执行，所述方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种co2通量测量全自动静态箱系统，其特征在于，包括静态箱、co2传感器、第一湿温度传感器、第二湿温度传感器和控制终端，植物容置于所述静态箱内，所述co2传感器的进气端和出气端均与所述静态箱相连，所述第一湿温度传感器位于所述静态箱内并用于检测所述静态箱内的湿度，所述第二湿温度传感器位于所述静态箱外并用于检测外界环境的湿度；所述静态箱设有控制所述所述静态箱开启和关闭的顶盖，所述顶盖连接有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆连接有电机，所述电机能够驱动所述电动伸缩杆伸长或收缩从而控制所述顶盖开启或关闭；所述静态箱内还设有搅动所述静态箱内气体的风扇，所述风扇、所述co2传感器、所述第一湿温度传感器、所述第二湿温度传感器以及所述电机均与所述控制终端电性连接，所述控制终端能够控制所述风扇、所述co2传感器、所述第一湿温度传感器、所述第二湿温度传感器以及所述电机的启动和停止。
2.根据权利要求1所述的co2通量测量全自动静态箱系统，其特征在于，所述静态箱包括底座和箱体，植物容置于所述底座内，所述顶盖位于所述箱体远离所述底座的一端，所述底座靠近所述箱体的一端设有密封水槽，所述箱体盖合于所述密封水槽上。
3.根据权利要求1所述的co2通量测量全自动静态箱系统，其特征在于，所述co2传感器还连接有气泵，所述气泵用于抽取所述co2传感器内残余的气体。
4.根据权利要求1所述的co2通量测量全自动...
【专利技术属性】
技术研发人员：燕振刚，杨发发，李薇，王耀东，秦立静，南佩奇，
申请(专利权)人：甘肃农业大学，
类型：发明
国别省市：
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