[發明專利]一種大范圍土壤碳通量監測系統及方法

有效

• 申請號: 201110363981.2
• 申請日: 2011-11-15
• 公開（公告）號: CN102506939A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 周國模;莫路鋒;吳曉平;周宇峰
• 申請（專利權）人: 周國模
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種大范圍土壤碳通量監測系統，包括至少一個無線傳感器節點，所述無線傳感器節點包括硬件系統和軟件系統；所述硬件系統包括電路器件、機械器件；其特征在于，所述電路器件包括至少一個無線傳感器網絡接入模塊；所述無線傳感器網絡接入模塊包括微控制單元、無線收發器；所述電路器件還包括至少一個CO₂傳感器測量模塊；所述CO₂傳感器測量模塊包括至少一個二氧化碳傳感器；所述電路器件還包括至少一個主控制電路，所述主控制電路包括穩壓電路、CO₂傳感器驅動電路、電機驅動電路。

2.根據權利要求1所述的一種大范圍土壤碳通量監測系統，其特征在于，所述電路器件還包括至少一個顯示模塊，所述顯示模塊包括至少一個液晶、LED或OLED顯示模塊。

3.根據權利要求1所述的一種大范圍土壤碳通量監測系統，其特征在于，所述電路器件還包括至少一個溫濕度傳感器測量模塊，所述溫濕度傳感器測量模塊將傳感元件和信號處理電路集成在一塊微型電路板上，輸出完全標定的數字信號；所述溫濕度傳感器測量模塊還包括一個電容性聚合體測濕敏感元件、一個用能隙材料制成的測溫元件，并在同一芯片上，與14位的A/D轉換器以及串行接口電路實現無縫連接。

4.根據權利要求1所述的一種大范圍土壤碳通量監測系統，其特征在于，所述電機驅動電路用于控制CO₂測量室的滑動蓋打開與關閉；所述電機的工作由H橋電路控制，實施測量前，提供高電平控制電機正轉，關閉測量室；測量完畢后，提供高電平控制電機反轉，打開測量室；所述測量室的滑動蓋打開操作用于為所述測量室提供與測量室外完全相同的大氣環境。

5.根據權利要求1所述的一種大范圍土壤碳通量監測系統，其特征在于，所述電機驅動電路用于控制CO₂測量室的整體打開與關閉；所述測量室的整體打開操作用于為所述測量室提供與測量室外完全相同的溫度、濕度、水文、大氣環境。

6.根據權利要求1至5的任一項所述的一種大范圍土壤碳通量監測系統，其特征在于，所述監測系統的機械器件包括太陽能充電板、頂蓋、測量室，所述測量室包括測量室基座、固定中蓋和滑動蓋圍成的空間，所述滑動蓋開啟后，出現通風口。

7.根據權利要求6所述的一種大范圍土壤碳通量監測系統，其特征在于，所述測量室內部部署有彈簧、墊圈、滑動蓋、電路板支架，所述彈簧在測量啟動前，用于密閉所述測量室，當滑動蓋向下移動直到緊觸墊圈，停止移動，測量室關閉，而在整個測量過程中，彈簧處于壓縮狀態，彈簧給墊圈向上的作用力，提高測量室的密封性。

8.根據權利要求6所述的一種大范圍土壤碳通量監測系統，其特征在于，所述滑動蓋通過至少一個絲桿和固定槽實施啟閉，滑動蓋的上下移動通過所述絲桿實現；絲杠是將回轉運動轉化為直線運動，或將直線運動轉化為回轉運動的一種傳動結構；所述滑動蓋與固定中蓋用固定槽相對固定，兩者無法進行相對的圓周運動，通過絲桿將回轉運動轉變為直線運動：電路驅動電機轉動，電機帶動絲桿，絲桿使得滑動蓋上下移動，完成所述測量室的啟閉。

9.根據權利要求6所述的一種大范圍土壤碳通量監測系統，其特征在于，所述監測系統的軟件系統包括輕量級線程技術模塊、主動消息通信技術模塊、事件驅動模式技術模塊、組件化編程技術模塊；其應用子程序設置為包括無線通訊子程序、顯示子程序、溫濕度傳感子程序、電機驅動子程序、位移檢測子程序、電源電壓檢測子程序、CO₂傳感子程序。

10.應用權利要求1至9的任一項所述監測系統的一種大范圍土壤碳通量監測方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1.部署兩個以上無線傳感器節點，啟用至少一個無線傳感器網絡；

S2.把S1中的無線傳感器網絡接入局域網，或互聯網，或電信網，或廣電網，或所述網絡的融合網絡；

S3.把至少一個遠程網絡終端接入S2中的所述網絡；

S4.S3中的網絡終端從所述S1中的無線傳感器節點接收信息，或者向所述S1中的無線傳感器節點發送指令。

11.根據權利要求10所述的一種大范圍土壤碳通量監測方法，其特征在于，所述無線傳感器網絡包括至少一個人機登陸界面，所述遠程網絡終端通過所述人機登陸界面的鑒權認證后，在其獲得的授權范圍內訪問所述無線傳感器網絡的數據。