[發明專利]一種濱海濕地培養生態模擬系統

有效

• 申請號: 201510452520.0
• 申請日: 2015-07-29
• 公開（公告）號: CN105004852B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 李曉亮
• 申請（專利權）人: 李曉亮
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司11385
• 代理人: 董芙蓉

技術領域

本發明涉及一種生態模擬系統，屬于生態研究領域。

背景技術

目前，對于濱海濕地生態系統的研究已經進入熱門階段。通常的研究方案是在自然條件下的濕地中研究自然條件變化對濕地生態的影響。但是，濱海濕地天氣多變，且濕地受上流河流與下流海洋的雙重影響，因此周圍環境，如海洋潮汐活動、氣候變化情況、濕地植被等因素都對研究工作帶來干擾。同時，近些年各地為了刺激經濟增長導致的過度開墾濕地資源也使得濕地生態受到巨大的人為干擾，導致在此類濕地上進行的研究無法真實反應濕地生態。

發明內容

針對已有研究中存在的問題，申請人通過大量研究發明了一種基于培養箱的濱海濕地生態模擬系統，該模擬系統實現了對濱海濕地形成過程的模擬，準確模擬海洋潮汐活動無外源物質輸入的環境，阻止了自然條件下上下游水域、天氣變化、植被等對濕地土壤產生的影響；同時，通過模擬自然條件下的潮汐活動，還原了濕地土壤的特殊微環境，即同時受周期性淹水產生的厭氧條件跟與周期性海水鹽效應的影響，提高了模擬的真實性；最后，上述模擬系統減少了科研人員的作業量，減少了野外采樣次數，避免了野外采樣的安全風險。

具體地說，本發明是通過如下技術方案實現的：

一種濱海濕地培養生態模擬系統，包括由不透水材料制成的培養箱，所述培養箱的上層與下層通過隔板隔開，上層為土樣培養區，用于容納原始土樣；下層為水樣匯集區，用于容納試驗用水；在水樣匯集區安裝有水泵，所述水泵通過進水管路將試驗用水泵入土樣培養區；土樣培養區與水樣匯集區還設有安裝有閥門的出水管路，用于將土樣培養區的水流回土樣培養區。

通過上述結構，漲潮過程由水泵分階段地將水進入濕地土壤；落潮過程由閥門控制出水時間、速率，使土壤中滲濾的水分在重力作用下由管道流出。上述過程的循環進行從而真實模擬了濱海地區濕地的形成和潮汐變化對濕地生態的影響；同時，水樣匯集區位于土樣培養區下方也最大限度的還原了濕地的水環境。

為了便于人工觀察培養箱內的環境，所述培養箱由鋼化玻璃制成。

為了更好的模擬濕地的生態環境，涵蓋海水、河水等對濕地土壤的浸濕，在土樣培養區安裝有導流板，所述導流板與培養箱側壁構成蓄水槽，且導流板的高度不低于原始土樣的高度，所述進水管路的出口位于蓄水槽。

通過上述結構，在模擬漲潮現象時，海水通過漲潮通路進入蓄水箱，緩沖水泵帶動水產生的動能，導流板面上的導流隔層，可降低由重力勢能給臨近導流板處土壤的沖擊，當蓄水槽水位超過導流板，海水流入土壤培養箱，通過控制水的流速，來控制土壤完全處于淹水狀態。

為了實現上述模擬過程的自動化，所述培養箱上安裝有控制模塊，所述閥門為電磁閥，該控制模塊與水泵、電磁閥電連接控制其啟停。

上述的控制模塊，容易為本領域技術人員理解是各種的可編程處理器，例如各種ARM、MIPS體系的微處理器等，可以從Ti等公司購買此類完整的微處理器系統。

進一步的，所述控制模塊還連接有無線通訊模塊，控制模塊通過無線通訊模塊與遠程服務器或移動智能終端連接。

通過上述結構，將模擬系統連接到與移動智能終端處于同一網絡的無線路由器，即可利用移動智能終端收集相關的實驗數據或利用智能終端對模擬系統的工作參數進行調整。此處所稱的移動智能終端，可以是運行任何智能操作系統，例如IOS、Android等的手機和平板電腦等。上述的遠程服務器，即通常所稱的電腦，可實現模擬系統數據的收集和管理。

作為上述結構的一種優選實現，可從市場上購買同時具有控制和無線通訊功能的智能控制模塊，例如Broad?link?SP2Wi-Fi的自動智能控制模塊，通過TI的CC3000MOD和MCU?MSP430F5309構成無線網絡連接，并支持Auto?On、Auto?Off、Auto?Away、11.bng四種模式，內置3D仿真天線，與模擬系統布局結合，可有效自動模擬河口濕地自然漲退潮過程。

為了準確模擬實際對應濱海區域的真實潮汐狀態，本發明濱海濕地培養生態模擬系統所連接的遠程服務器或移動智能終端具有潮汐模擬單元，潮汐模擬單元設有潮汐模式傳輸單元和潮汐產生單元，所述潮汐模式傳輸單元向培養箱傳輸潮汐模式；所述潮汐產生單元從公共平臺獲取實時的漲落潮時間，并將其生成潮汐模式。

上述的潮汐模式指的是在對應時間點漲落潮的潮位面，潮位面對時間的連續變化曲線構成了潮汐模式。在運作過程中，潮汐模擬單元將潮汐模式推送至培養箱，由培養箱上的電磁閥門和水泵通過充水和放水模擬上述潮汐模式即可。

因此，潮汐模式傳輸單元連接至培養箱上的控制模塊。