一种可以自动升降的温室气体自动测量箱及测量方法

本发明属于温室气体测量设备领域，具体涉及一种可以自动升降的温室气体自动测量箱及测量方法。

背景技术：

1、全球气候变暖是国际社会共同关注的热点，对生态系统碳氮循环关键过程产生了重要影响。此外陆地生态系统以co2、ch4和n2o为代表的温室气体的通量变化也将对全球气候具有重要影响。研究陆地生态系统温室气体通量的变化规律和响应特征已经成为全球热点问题。

2、静态箱法是目前温室气体co2通量研究工作中比较常用的方法，其原理为将特定大小的箱体，置于土壤表面或将一定大小的植被置于箱体内，并保持箱体气密性，隔绝箱内外气体的自由交换，通过测定箱内温室气体的变化速率，计算得出目标气体的交换通量。

3、目前的箱式法主要为静态箱-气相色谱法。这种方法需要人工进行采集气体，并将采集的气体带回实验室分析，因此不能长期高频的进行原位观测。应用这种方法往往不能有效捕获温室气体排放通量的日变化/季节变化规律。

4、公告号为cn214538782u的中国专利公开了一种用于菜地温室气体自动采样的静态箱，包括底座和箱体，箱体与底座连接，底座的侧壁上设置有紧固组件，紧固组件包括承接板、调节杆和把手，调节杆包括调节段和紧固段，调节段一端穿过承接板与紧固段连接，另一端与把手连接，调节段与承接板螺纹连接，紧固段呈锥形，底座的上端面向下延伸设置有插接槽，插接槽的下端面向下延伸设置有紧固槽，箱体的下端面可拆卸地安装在插接槽中，且箱体的下端面设置有与紧固槽相对应的紧固杆，箱体的底端为开口设置。其通过紧固组件将底座较为稳固的安装在菜地中。

5、即便后来出现了自动测量箱测量co2通量，这种箱子主要采用顶部开口的方式实现自动的开闭。该种箱子可以实现长期连续原位观测，但由于箱体长期放置将植物和土壤罩住，改变了植物和草地的土壤温度和空气湿度，也影响了该地块的自然降水，进而影响了观测的气体排放通量的结果。顶部开口方式在自动测量过程中容易发生顶端开口闭合不密闭等情况，这将会导致箱内气体泄漏，影响测量精度。

6、此外这种顶部开口的方式在研究全球气候变化尤其是co2浓度升高时候具有缺陷，模拟co2浓度升高试验往往采用在环境空气中模拟增加co2。这种顶部开口的方式将改变箱体内外co2的浓度，因此其不适用于研究co2浓度升高对温室气体排放的研究。

技术实现思路

1、本发明提供一种可以自动升降的温室气体自动测量箱及测量方法。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可以自动升降的温室气体自动测量箱，包括支撑框架；

3、升降组件，所述升降组件安装在支撑框架上；

4、测量箱，所述测量箱位于支撑框架内并与升降组件相连，所述升降组件驱动测量箱上下移动；

5、底座，所述底座用于埋设在土壤内并位于测量箱下方。

6、所述升降组件包括卷扬机，所述卷扬机辊筒上的钢丝绳与测量箱相连。

7、所述卷扬机上的钢丝绳末端连接有把手，所述把手设置在测量箱上。

8、所述测量箱包括开口朝下的箱体，所述箱体上设有用于连接气体分析仪管路的进气口和出气口。

9、所述进气口位于箱体上表面，所述出气口位于箱体侧面。

10、所述底座上开设有供箱体开口端插入的插槽，所述插槽形状与箱体开口端形状相适配。

11、所述箱体呈圆柱形，所述插槽槽宽大于箱体壁厚。

12、还包括激光位置限定器、气体分析仪、电磁阀、可编辑逻辑控制器和空气温度传感器，所述激光位置限定器设有两个且分别安装在箱体顶端和箱体侧壁底端，所述气体分析仪的进气口和出气口分别通过管路与箱体的进气口和出气口相连，所述电磁阀设有两个且分别连接在气体分析仪的两个管路上，用于控制管路的启闭，所述可编辑逻辑控制器用于控制气体分析仪、电磁阀以及卷扬机并存储气体分析仪传输的数据、接收激光位置限定器的输入信号，所述空气温度传感器安装在箱体内壁。

13、一种可以自动升降的温室气体自动测量箱的测量方法，包括如下步骤：

14、s1.测量时间为0min的时，开启气体分析仪与箱体进气口和出气口间的电磁阀，让气体分析仪开始循环箱体内气体；

15、s2.循环3min后，控制卷扬机反转，让箱体自由下落，当箱体外侧底端的激光位置限定器返回位置到达设定值后，表示箱体已经落入底座的插槽内，将此时作为测量开始的0时刻，让气体分析仪持续工作20-25分钟，并将从开始测量到开始测量后20min的气体分析仪数据存储到可编辑逻辑控制器内，用于后续温室气体通量计算；

16、s4.测量结束后开始控制卷扬机正转，让箱体向上抬起；当箱体顶端的激光位置限定器测定箱体距离卷扬机外壳距离到达设定值后，卷扬机停止工作；

17、s5.重复步骤s1-s4，开始下一个测量程序。

18、通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

19、1、箱体可根据实验需求来选择下放或者提升，相较于箱体长期放置，减小了对植物和草地土壤温度、空气湿度的影响，利于提高实验结果的准确性；

20、2、箱体顶部封闭且与底座上的插槽相配合，增加了箱体内部的密闭性；箱体的高度可根据实验需要进行调整，满足了不同研究的需求；

21、3、实现了对温室气体的自动可循环测量，提高了测量的效率以及便利性。

技术特征：

1.一种可以自动升降的温室气体自动测量箱，其特征在于：包括支撑框架(1)；

2.根据权利要求1所述的一种可以自动升降的温室气体自动测量箱，其特征在于：所述升降组件包括卷扬机(2)，所述卷扬机(2)辊筒上的钢丝绳与测量箱相连。

3.根据权利要求2所述的一种可以自动升降的温室气体自动测量箱，其特征在于：所述卷扬机上(2)的钢丝绳末端连接有把手(21)，所述把手(21)设置在测量箱上。

4.根据权利要求1或3所述的一种可以自动升降的温室气体自动测量箱，其特征在于：所述测量箱包括开口朝下的箱体(301)，所述箱体(301)上设有用于连接气体分析仪管路的进气口(303)和出气口(304)。

5.根据权利要求4所述的一种可以自动升降的温室气体自动测量箱，其特征在于：所述进气口(303)位于箱体(301)上表面，所述出气口(304)位于箱体(301)侧面。

6.根据权利要求4所述的一种可以自动升降的温室气体自动测量箱，其特征在于：所述底座(4)上开设有供箱体(301)开口端插入的插槽(41)，所述插槽(41)形状与箱体(301)开口端形状相适配。

7.根据权利要求6所述的一种可以自动升降的温室气体自动测量箱，其特征在于：所述箱体(301)呈圆柱形，所述插槽(41)槽宽大于箱体(301)壁厚。

8.根据权利要求4所述的一种可以自动升降的温室气体自动测量箱，其特征在于：还包括激光位置限定器(5)、气体分析仪(6)、电磁阀(305)、可编辑逻辑控制器(7)和空气温度传感器(8)，所述激光位置限定器(5)设有两个且分别安装在箱体(301)顶端和箱体(301)侧壁底端，所述气体分析仪(6)的进气口(303)和出气口(304)分别通过管路与箱体(301)的进气口(303)和出气口(304)相连，所述电磁阀(305)设有两个且分别连接在气体分析仪(6)的两个管路上，用于控制管路的启闭，所述可编辑逻辑控制器(7)用于控制气体分析仪(6)、电磁阀(305)以及卷扬机(2)并存储气体分析仪(6)传输的数据、接收激光位置限定器(5)的输入信号，所述空气温度传感器(8)安装在箱体(301)内壁。

9.一种可以自动升降的温室气体自动测量箱的测量方法，其特征在于包括如下步骤：

技术总结
本申请涉及一种可以自动升降的温室气体自动测量箱及测量方法，包括支撑框架；升降组件，升降组件安装在支撑框架上；测量箱，测量箱位于支撑框架内并与升降组件相连，升降组件驱动测量箱上下移动；底座，底座用于埋设在土壤内并位于测量箱下方；还包括激光位置限定器、气体分析仪、电磁阀、可编辑逻辑控制器和空气温度传感器；具有降低实验过程中对植物和土壤环境影响，提高实验结果准确性的效果，同时还实现了对温室气体的自动可循环测量，提高了测量的效率以及便利性。

技术研发人员：徐彦森,刘语涵,陈丽涵,刘硕
受保护的技术使用者：南京信息工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13