一种测试农田生态系统碳通量的自动化实验场

技术领域

本发明涉及自动测试碳通量技术领域，具体为一种测试农田生态系统碳通量的自动化实验场。

背景技术

生态系统是指在自然界的一定的空间内，生物与环境构成的统一整体，在这个统一整体中，生物与环境之间相互影响、相互制约，并在一定时期内处于相对稳定的动态平衡状态，生态系统的范围可大可小，相互交错，太阳系就是一个生态系统，太阳就像一台发动机，源源不断给太阳系提供能量，地球最大的生态系统是生物圈；最为复杂的生态系统是热带雨林生态系统，人类主要生活在以城市和农田为主的人工生态系统中，生态系统是开放系统，为了维系自身的稳定，生态系统需要不断输入能量，否则就有崩溃的危险；许多基础物质在生态系统中不断循环，其中碳循环与全球温室效应密切相关，生态系统是生态学领域的一个主要结构和功能单位，属于生态学研究的最高层次。

农田生态系统是受人类活动干扰最大的陆地生态系统,也是气候变化的主要承受者,对农田生态系统中碳、水循环机理过程、变化趋势及其对环境响应的综合研究,将有助于了解农田生态系统缓解全球CO2浓度上升的潜在可能性及其对全球变化的贡献,并为构建生态系统尺度碳、水循环模型奠定基础，现有技术中对于农田生态系统碳通量的测试自动化程度较低，导致测试人员的劳动强度较大，另外对于碳通量的测试结果存在一定的误差。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种测试农田生态系统碳通量的自动化实验场，解决了现有技术中对于农田生态系统碳通量的测试自动化程度较低，导致测试人员的劳动强度较大，另外对于碳通量测试结果存在一定误差的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种测试农田生态系统碳通量的自动化实验场，包括外壳、碳通量测试仪和实验场处理控制单元，所述外壳的内部与碳通量测试仪的表面固定连接，并且外壳的正面通过固定螺栓固定连接有盖板，所述碳通量测试仪与实验场处理控制单元实现双向连接，所述实验场处理控制单元的输出端与测试控制单元的输入端连接，并且测试控制单元的输出端与碳通量测试仪的输入端连接，所述实验场处理控制单元分别与局域网、信息存储模块、无线传输模块实现双向连接，并且碳通量测试仪与局域网实现双向连接，所述无线传输模块与控制终端实现双向连接，所述碳通量测试仪包括红外气体分析器、呼吸室单元、参数控制模块和数据传输模块，所述测试控制单元包括信号接收模块、指令编辑模块、自动控制模块和信号输出模块，所述信息存储模块包括信息实时接收模块、信息记录模块、信息存储器和信息反馈模块。

优选的，所述红外气体分析器的输出端与呼吸室单元的输入端连接，并且呼吸室单元的输入端与测试控制单元的输出端连接。

优选的，所述实验场处理控制单元的输出端与参数控制模块的输入端连接，并且参数控制模块的输出端与红外气体分析器的输入端连接，所述红外气体分析器的输出端与数据传输模块的输入端连接，并且数据传输模块的输出端与实验场处理控制单元的输入端连接。

优选的，所述信号接收模块的输入端与实验场处理控制单元的输出端连接，并且信号接收模块的输出端与指令编辑模块的输入端连接，所述指令编辑模块的输出端与自动控制模块的输入端连接。

优选的，所述自动控制模块的输出端与信号输出模块的输入端连接，并且信号输出模块的输出端与碳通量测试仪的输入端连接。

优选的，所述实验场处理控制单元的输出端与信息实时接收模块的输入端连接，并且信息实时接收模块的输出端与信息记录模块的输入端连接。

优选的，所述信息记录模块的输出端与信息存储器的输入端连接，并且信息存储器的输出端与信息反馈模块的输入端连接，所述信息反馈模块的输出端与实验场处理控制单元的输入端连接。

优选的，所述实验场处理控制单元的输入端与电源模块的输出端连接，并且电源模块的输出端与碳通量测试仪的输入端连接。

(三)有益效果

本发明提供了一种测试农田生态系统碳通量的自动化实验场。与现有技术相比具备以下有益效果：

(1)、该测试农田生态系统碳通量的自动化实验场，通过碳通量测试仪与实验场处理控制单元实现双向连接，实验场处理控制单元的输出端与测试控制单元的输入端连接，并且测试控制单元的输出端与碳通量测试仪的输入端连接，实验场处理控制单元分别与局域网、信息存储模块、无线传输模块实现双向连接，并且碳通量测试仪与局域网实现双向连接，无线传输模块与控制终端实现双向连接，碳通量测试仪包括红外气体分析器、呼吸室单元、参数控制模块和数据传输模块，测试控制单元包括信号接收模块、指令编辑模块、自动控制模块和信号输出模块，信息存储模块包括信息实时接收模块、信息记录模块、信息存储器和信息反馈模块，利用碳通量测试自动化系统可以对农田生态系统中碳通量进行自动化测试，有效地降低测试人员的劳动强度，使用起来较为方便，并且利用碳通量测试系统可以保证对碳通量测试结果的准确性。

(2)、该测试农田生态系统碳通量的自动化实验场，通过红外气体分析器的输出端与呼吸室单元的输入端连接，并且呼吸室单元的输入端与测试控制单元的输出端连接，实验场处理控制单元的输出端与参数控制模块的输入端连接，并且参数控制模块的输出端与红外气体分析器的输入端连接，红外气体分析器的输出端与数据传输模块的输入端连接，并且数据传输模块的输出端与实验场处理控制单元的输入端连接，信号接收模块的输入端与实验场处理控制单元的输出端连接，并且信号接收模块的输出端与指令编辑模块的输入端连接，指令编辑模块的输出端与自动控制模块的输入端连接，自动控制模块的输出端与信号输出模块的输入端连接，并且信号输出模块的输出端与碳通量测试仪的输入端连接，利用碳通量测试仪内部的红外气体分析器可以对呼吸室单元中的碳通量进行实时监测，另外通过自动控制模块可以对碳通量测试仪进行自动化控制，使用起来非常方便。

(3)、该测试农田生态系统碳通量的自动化实验场，通过实验场处理控制单元的输出端与信息实时接收模块的输入端连接，并且信息实时接收模块的输出端与信息记录模块的输入端连接，信息记录模块的输出端与信息存储器的输入端连接，并且信息存储器的输出端与信息反馈模块的输入端连接，信息反馈模块的输出端与实验场处理控制单元的输入端连接，实验场处理控制单元的输入端与电源模块的输出端连接，并且电源模块的输出端与碳通量测试仪的输入端连接，利用信息存储器对碳通量测试仪在农田生态系统中测试的碳通量数值进行实时记录，保证数据的完整性以及准确性。

附图说明

图1为本发明碳通量测试仪结构的立体图；

图2为本发明碳通量测试自动化系统的结构原理框图；

图3为本发明碳通量测试仪的结构原理框图；

图4为本发明测试控制单元的结构原理框图；

图5为本发明信息存储模块的结构原理框图。

图中，1-外壳、2-碳通量测试仪、21-红外气体分析器、22-呼吸室单元、23-参数控制模块、24-数据传输模块、3-实验场处理控制单元、4-盖板、5-测试控制单元、51-信号接收模块、52-指令编辑模块、53-自动控制模块、54-信号输出模块、6-局域网、7-信息存储模块、71-信息实时接收模块、72-信息记录模块、73-信息存储器、74-信息反馈模块、8-无线传输模块、9-控制终端、10-电源模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明实施例提供一种技术方案：一种测试农田生态系统碳通量的自动化实验场，包括外壳1、碳通量测试仪2和实验场处理控制单元3，实验场处理控制单元3的输入端与电源模块10的输出端连接，并且电源模块10的输出端与碳通量测试仪2的输入端连接，电源模块10可以采用电池供电、太阳能供电或是风能供电，同时外壳1的内部设置有一个40Ah的铅蓄电池进行使用，外壳1的内部与碳通量测试仪2的表面固定连接，并且外壳1的正面通过固定螺栓固定连接有盖板4，碳通量测试仪2与实验场处理控制单元3实现双向连接，实验场处理控制单元3的输出端与测试控制单元5的输入端连接，并且测试控制单元5的输出端与碳通量测试仪2的输入端连接，实验场处理控制单元3分别与局域网6、信息存储模块7、无线传输模块8实现双向连接，并且碳通量测试仪2与局域网6实现双向连接，无线传输模块8与控制终端9实现双向连接，碳通量测试仪2包括红外气体分析器21、呼吸室单元22、参数控制模块23和数据传输模块24，红外气体分析器21的输出端与呼吸室单元22的输入端连接，并且呼吸室单元22的输入端与测试控制单元5的输出端连接，实验场处理控制单元3的输出端与参数控制模块23的输入端连接，并且参数控制模块23的输出端与红外气体分析器21的输入端连接，红外气体分析器21的输出端与数据传输模块24的输入端连接，并且数据传输模块24的输出端与实验场处理控制单元3的输入端连接，测试控制单元5包括信号接收模块51、指令编辑模块52、自动控制模块53和信号输出模块54，信号接收模块51的输入端与实验场处理控制单元3的输出端连接，并且信号接收模块51的输出端与指令编辑模块52的输入端连接，指令编辑模块52的输出端与自动控制模块53的输入端连接，自动控制模块53的输出端与信号输出模块54的输入端连接，并且信号输出模块54的输出端与碳通量测试仪2的输入端连接，信息存储模块7包括信息实时接收模块71、信息记录模块72、信息存储器73和信息反馈模块74，实验场处理控制单元3的输出端与信息实时接收模块71的输入端连接，并且信息实时接收模块71的输出端与信息记录模块72的输入端连接，信息记录模块72的输出端与信息存储器73的输入端连接，并且信息存储器73的输出端与信息反馈模块74的输入端连接，信息反馈模块74的输出端与实验场处理控制单元3的输入端连接，利用信息存储器73对碳通量测试仪2在农田生态系统中测试的碳通量数值进行实时记录，保证数据的完整性以及准确性。

工作时，将若干个碳通量测试仪2按一定距离放置在农田生态系统中，并且将若干个碳通量测试仪2连接在同一局域网6中，同时实验场处理控制单元3与该局域网6进行连接，在测试的过程中，测试人员通过控制终端9进行指令发布，指令数据通过无线传输模块8发送至实验场处理控制单元3中，实验场处理控制单元3将指令信息发送至测试控制单元5中，测试控制单元5内部的信号接收模块51对指令信息进行接收，并且将指令信息通过指令编辑模块52的程序编辑处理，最后指令信息进入自动控制模块53中，指令信息通过信号输出模块54进入碳通量测试仪2中的呼吸室单元22，对呼吸室单元22进行自动控制，另外实验场处理控制单元3对红外气体分析器21的数据信息通过数据传输模块24进行接收，另外红外气体分析器21的工作参数通过参数控制模块23进行编辑，红外气体分析器21对碳通量收集到的数据通过数据传输模块24进入实验场处理控制单元3中，实验场处理控制单元3将数据信息发送至信息存储模块7中，信息存储模块7通过信息实时接收模块71对数据信息进行接收，接收到的数据信息首先经过信息记录模块72对数据信息进行记录，最后数据信息进入信息存储器73中进行记录，碳通量测试仪2与实验场处理控制单元3在进行工作的过程中均通过电源模块10进行电能供应。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。