一种用于农田生态系统小区域温室气体检测的智能系统及装备

本发明属于农业温室气体检测，具体为一种用于农田生态系统小区域温室气体检测的智能系统及装备。

背景技术：

1、目前在农田生态系统中，静态箱/气相色谱法是目前比较常用的小区域温室气体观测方法。但该方法也存在诸多不确定因素，如箱内气体混合不均、样品采集及测定过程所需劳动力多，导致检测成本高、精度低等问题，很容易造成资源浪费，以及不能对箱体内不同高度温室气体浓度进行采集等。

2、中国专利cn111413469a公开的一种测定畜牧场开放源温室气体排放通量的静态箱法，该方法在箱盖上设有出气口，通过所述出气口进行采样，可进行短时间监测，箱盖上设有一t形通气管，t形通气管的竖臂延伸至所述箱体内，所述t形通气管可以平衡箱体内外压强，减小了文丘里效应造成的影响采用的静态箱设置t型通气孔，可以平衡箱体内外压强，减小了文丘里效应造成的影响；同时还设置混流风扇，有利于箱体内气体的混合，进而提高静态箱法测量气体排放通量的准确性。

3、现有的利用静态箱法所进行的气体检测，在实际操作过程中箱内单纯依靠风扇进行气体混合其效果较差，且现有的气体检测多为送检，在送检过程中容易发生不稳定因素造成检测结果出现误差。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

3、一种用于农田生态系统小区域温室气体检测装备，包括取样框、水封槽和密封罩，取样框壁厚自上而下逐渐减小，密封罩四个侧面中相邻的两个侧面开设有矩形通孔，矩形通孔上贴合有透明板进行密封，取样框、水封槽和密封罩装配形成静态箱，在密封罩另外两个侧面的其中一个侧面上居中安装有滑台，在滑台上滑动连接有滑块，滑块的前表面对称设有卡爪，滑块利用卡爪固定夹持有固定筒，固定筒内设有密封管，密封管内置第一磁铁，在密封管外且位于第一磁铁处套接有第二磁铁，第一磁铁与第二磁铁相互吸引，在固定筒前表面沿其长度方向开设有腰孔，第二磁铁通过腰孔暴露在外，第二磁铁的前表面安装有中空的连接头，连接头前表面连接有采集喇叭口，采集喇叭口开口朝密封罩内，在连接头的下表面连接有收集管，收集管贯穿密封罩内壁延伸至外，在密封罩外侧壁安装有微流控检箱，且收集管的端部与微流控检箱相连；

4、滑块在滑台上下移动的过程中带动采集喇叭口在密封罩内升降从而采集不同高度的气体，同步的，向密封管内通入气体，第一磁铁受外界气体推动在密封管内滑动，第二磁铁受第一磁铁吸引同步运动从而带动采集喇叭口沿腰孔方向运动采集密封罩内不同位置的气体。

5、在密封罩外侧还安装有气泵，气泵的输出端连接有气管，气管贯穿密封罩侧面和固定筒与密封管连通，气泵利用气管向密封管内输送气体推动第一磁铁在密封管内向一端滑动，气泵利用气管对密封管内气体抽取将第一磁铁从密封管一端吸到另外一端。

6、在微流控检箱内置微型气相色谱仪，且微流控检箱的前表面嵌合有显示屏以及控制按钮，在微流控检箱侧面设有连接管，连接管外端与收集管相连，连接管内端与气相色谱仪的输入端相连。

7、固定筒的两端利用螺栓连接有端片，在端片上居中开设有通孔，在通孔的外表面连接有螺套，螺套内螺纹连接有螺杆，螺杆的端部抵接在密封管的端部。

8、滑台内设有丝杆，且滑台的前表面对称设有限位槽，滑块螺纹连接在丝杆上且与限位槽滑动连接，丝杆的顶端连接有转接轴，转接轴贯穿密封罩的上表面并连接有马达，马达上设有固定架与密封罩连接。

9、在密封罩的上表面装配有密封盒，密封盒内置有风扇，风扇的扇叶位于密封罩内，在密封罩的上表面贯穿连接有温度计，且在密封罩的侧面设有保护框，保护框为镂空结构，在保护框内安装有加热丝。

10、水封槽一体连接在取样框的外侧面，水封槽的端部与取样框的端部齐平，在取样框的外侧且位于水封槽内对称设有固定凸起，在密封罩的低端向内设有卷边，当密封罩与取样框套接时，密封罩底部浸在水封槽的水中使得静态箱内形成密封，卷边与固定凸起抵接对密封罩进行固定。

11、为了提高本技术中装置的检测效率以及对检测结果的准确性，本技术还提供一种用于农田生态系统小区域温室气体检测的智能系统，包括气路系统、分离系统、温控系统、检测系统以及微流控芯片，其中气路系统、分离系统、温控系统、检测系统等比例缩小后组装形成微型气相色谱仪。

12、气路系统内含气源、净化干燥管和载气流速控制及气体化装置，静态箱作为微型气相色谱仪的气化室提供待检气体。

13、检测系统与微流控芯片信号连接，利用微流控芯片操控检测系统对进入的气体进行光谱色柱分析。

14、相比于现有技术，本发明的有益效果为：

15、(1)本发明基于微流控检测技术，将静态箱与微流体测量技术结合，并通过内部热力效应进行气体加压，形成微流控芯片自吸效果，并通过气相色谱分析手段，将采气-测量-分析一体化，进行及时、准确、便携式的温室气体检测技术研究，同时在静态箱内部设置滑动机构，使气体检测装置可垂直以及水平方向的运动，实现不同高度以及不同位置的温室气体浓度检测，同时本技术使用微流控检测系统，将气体检测各个系统及装备等比例缩小，在保证气体的实时检测和数据传输的前提下，减小设备尺寸和重量，可大大降低检测成本，提高检测精度，增加可集成化程度。

16、(2)进一步，本技术中的滑动机构主要由垂直滑动组件和水平滑动组件，其中由垂直滑动组件使用利用滑台、丝杆以及滑块组成，水平滑动组件由活动套接在密封管内外的磁铁组成，取样用的采集喇叭口安装在外部磁铁上，滑块在滑台上下移动的过程中带动采集喇叭口在密封罩内升降从而采集不同高度的气体，同步的，向密封管内通入气体，第一磁铁受外界气体推动在密封管内滑动，第二磁铁受第一磁铁吸引同步运动从而带动采集喇叭口沿腰孔方向运动采集密封罩内不同位置的气体，利用上述机构使得本技术中用于采集气体的采集喇叭口可以在静态箱内选择不同位置不同高度的气体进行采集，从而可以提供较为客观的气体采集数据。

17、(3)再进一步，为了使得静态箱内的气体便于进入采集喇叭口，以及使得静态箱中的气体分子活跃从而达到混合均匀的目的，本技术在静态箱中安装有加热丝，加热丝升高静态箱内的温度，使得箱内气体分子在箱内活跃从而在一定程度上实现气体混合均匀，同时将现有技术中静态箱的风扇保留，进一步加快气体混合，同时气体加热膨胀会主动进入到采集喇叭口内便于气体采集，本技术中可垂直以及水平运动的采集喇叭口以及固定筒在一定程度上也能够搅动静态箱内的空气，在一定程度亦能加快气体混合。

18、(4)本技术中的取样框越靠近底部其壁厚越小，从而在一定程度上便于插入地下，且在取样框外侧上端设有固定凸起，在密封罩的底部向内设有卷边，当密封罩扣在取样框上时通过水封槽限制扣入深度，水封槽内填充液体对连接缝进行密封，而卷边与固定凸起抵接对密封罩进行固定，防止密封罩晃动以及在一定程度上减小密封罩容易脱落的缺点。