一種土壤呼吸氣體多路測量的裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種土壤呼吸氣體多路測量的裝置和方法，具體地說是一種通過切換測量通路實現測量多種氣體的裝置和方法，應用于生態環境基礎研究等領域。
【背景技術】
[0002]土壤呼吸是碳循環研究領域中的一個的熱點問題，并且作為全球碳循環的一個重要組成部分，直接關系到溫室氣體的排放，影響著世界環境的安全，得到越來越多各國政府及學者重視。土壤呼吸嚴格意義上來講是指未受擾動土壤中產生C02的所有代謝作用(包括土壤有機質的分解、土壤微生物的呼吸、植物的根系呼吸及土壤無脊椎動物的呼吸)，以及含碳礦物質的化學氧化作用等。
[0003]土壤呼吸氣體測量實驗是碳循環研究領域中重要測量實驗，一般需要在實驗區域進行多點監測數據，即在野外實驗現場需要布置多臺氣體分析儀和數據采集器，不僅增加了實驗測量設備成本，而且導致測試現場凌亂，采集數據也不便于統一管理，給科技工作者后期數據處理帶來嚴重麻煩。

【發明內容】

[0004]針對現有技術中的上述問題，本發明提出一種土壤呼吸氣體多路測量的方法，進行土壤呼吸氣體多路測量，不僅降低土壤呼吸氣體測量實驗設備產本，而且便于對各個實驗箱進行管理。
[0005]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種土壤呼吸氣體多路測量的裝置，包括控制器單元、實驗箱開關單元、測量通道切換單元和數據采集與存儲單元；控制器單元與實驗箱開關單元、測量通道切換單元連接，數據采集與存儲單元與實驗箱開關單元、測量通道切換單元連接；
[0006]所述實驗箱開關單元用于實現多個實驗箱的開與關，接收控制器單元信號，并將各實驗箱的開/關狀態反饋至數據采集與存儲單元；
[0007]所述測量通道切換單元用于控制實驗箱開關單元內各實驗箱的通道切換，接收控制器單元的切換信號，并將實驗箱內氣體傳輸至數據采集與存儲單元；
[0008]所述數據采集與存儲單元用于測量氣體并顯示測量結果。
[0009]所述實驗箱開關單元包括多個實驗箱，每個實驗箱的箱門與控制其開關的電機連接，電機與控制器單元、數據采集與存儲單元連接。
[0010]所述測量通道切換單元包括多個電磁閥和一個真空泵；每個電磁閥的輸入端與其對應的實驗箱的出口連接，每個電磁閥的輸出端均與真空泵的入口連接，真空泵的出口與數據采集與存儲單元連接。
[0011]所述數據采集與存儲單元包括相互連接的數據采集器和氣體分析儀；數據采集器與各實驗箱所對應的電機連接，氣體分析儀與真空泵的出口連接。
[0012]一種土壤呼吸氣體多路測量的方法，包括以下步驟:
[0013]I)控制器單元使能實驗箱開關單元內某個實驗箱；控制器單元通過控制直線電機關閉該實驗箱，并控制該實驗箱對應的電磁閥打開；
[0014]2)啟動真空泵，將該實驗箱里的氣體抽到氣體分析儀進行測量；然后，等待實驗箱工作周期到達；
[0015]3)實驗箱工作周期達到后，判斷實驗箱工作周期是否到達系統工作周期，如果到達，控制器單元并進入下一個系統工作周期，返回步驟I);
[0016]否則判斷系統工作周期內是否所有實驗箱已經工作過；如果還有沒工作的實驗箱，則使能下一個實驗箱，并返回步驟I);如果無，則等待系統工作周期到達，進入下一輪系統工作周期，返回步驟I)。
[0017]本發明具有如下優點:
[0018]1.穩定可靠、成本低。本發明選用高可靠的可編程邏輯控制器作為核心控制器，提高實驗裝置的可靠性。本方法選用常用電氣元件，結構簡單、硬件成本低，易于實現。
[0019]2.便于數據統一管理。本發明利用一個數據采集器對多個實驗箱進行數據采集，數據存儲結構清晰，便于對各個實驗箱數據進行統一處理。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明的結構框圖；
[0021]圖2是本發明的結構原理圖；
[0022]圖3是本發明的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖及實施例對本發明做進一步的詳細說明。
[0024]本發明選用可編程邏輯控制器作為核心控制器，利用電磁閥和微型真空泵將各個實驗箱按照一定次序分別于氣體分析儀相連，利用直線電機關閉需要測量實驗箱，利用數據采集器記錄氣體分析儀數據及各個實驗箱工作狀態，并根據各個實驗箱工作狀態可以態確定采集數據的實驗箱，實現土壤呼吸氣體多路測量。
[0025]本發明涉及以下兩項關鍵技術:
[0026]I)測量通道切換技術。本發明的測量通道切換單元，利用控制器單元控制電磁閥和微型真空泵將各個實驗箱分別與氣體分析儀相連。在數據測量過程中，需要將使能的實驗箱按照設定的實驗箱工作時間和測量周期工作時間，進行測量通道切換，實現各個實驗箱的數據自動測量。
[0027]2)采集數據分類技術。本發明的數據采集與存儲單元存儲各個實驗箱的測量數據，利用記錄數據中的實驗箱工作狀態區別各個實驗箱數據。實驗箱開關單元根據控制器單元的命令控制直線電機，決定實驗箱的開關狀態，并利用數據采集器實時采集各個實驗箱工作狀態，并根據各個實驗箱工作狀態可以確定采集數據的實驗箱，實現土壤呼吸氣體多路測量。
[0028]如圖1所示，本發明包括:測量通道切換單元、控制器單元、實驗箱開關單元、數據采集與存儲單元。
[0029]如圖2所示，本發明主要包括兩條通路連接，即電路連接和氣路連接。
[0030]氣路連接:實驗箱開關單元的實驗箱I的輸出端利用氣管與測量通道切換單元的電磁閥I的輸入端相連，實驗箱開關單元的實驗箱η的輸出端利用氣管與測量通道切換單元的電磁閥η的輸入端相連；電磁閥