一种用于对人工生态环境碳汇的动态监测系统的制作方法

1.本发明属于生态环境技术领域，具体涉及一种用于对人工生态环境碳汇的动态监测系统。


背景技术：

2.碳汇是指通过植树造林、植被恢复等措施，吸收大气中的二氧化碳，从而减少温室气体在大气中浓度的过程、活动或机制，目前碳汇的检测方法主要有生物量法、蓄积量法、样地清查法、遥感反演法等。
3.人工生态环境，是指经过人类干预和改造后形成的生态环境，主要表现在人类对自然的开发、改造上，在人工生态环境中，人工生态浮岛用于改善水域的生态环境，同时在碳汇中也发挥重要作用。
4.对于生态浮岛在碳汇中发挥的作用需要进行监测，用以评估其生态价值，而现有的碳汇量的计算为静态数据，数据精确度较低，无法动态体现其在不同时段的碳汇量。


技术实现要素：

5.本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种设计合理的用于对人工生态环境碳汇的动态监测系统。
6.本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
7.一种用于对人工生态环境碳汇的动态监测系统，包括：
8.用于构建封闭的人工生态环境的主体结构，所述主体结构的内部设有用于监测和调节人工生态环境中二氧化碳和氧气浓度的气体浓度监测模块、用于监测和维持人工生态环境中气压稳定的气压监测模块、用于监测和调节人工生态环境中湿度的湿度监测模块、用于监测和调节人工生态环境中温度的温度监测模块；
9.其中，所述主体结构包括漂浮在水域上的生态浮岛和倒扣在生态浮岛上并深入水下的玻璃罩，以及用于形成内部气流的风扇,所述玻璃罩的上端设有倾斜的受光面，受光面的内侧设置有防起雾结构，所述玻璃罩的外侧设置有迎光结构用于使玻璃罩的受光面面向阳光，所述玻璃罩的背板表面通过支架固定设置有用于驱动防起雾结构的电机，同时带动玻璃罩旋转迎合阳光。
10.作为本发明的进一步优化方案，所述防起雾结构包括开设于玻璃罩内部两侧且平行于受光面的导槽和滑动在导槽上的滑块，电机通过往复螺杆带动两个滑块往复滑动，两个滑块之间均通过转轴转动连接有同一个长盒，长盒的侧表面设置有与滑块接触的限位凸块，长盒的顶端设置有斜板和滑动在斜板表面的滑板，滑板与斜板之间通过弹簧相连，所述滑板的顶端设置有用于擦拭玻璃罩的橡胶条，且侧表面设置有导流槽用于引流。
11.作为本发明的进一步优化方案，所述电机由定时器控制，定时开启旋转。
12.作为本发明的进一步优化方案，所述迎光结构包括固定桩，所述固定桩的表面设置有转动的l型转杆与生态浮岛的底端相连，所述玻璃罩的一端通过支架固定设置有减速
机，所述减速机的输入轴端通过齿轮啮合与其中一个电机的输出轴端相连，固定桩的上端设置有从动齿轮与减速机的输出轴端设置的主动齿轮啮合连接。
13.作为本发明的进一步优化方案，所述气体浓度监测模块包括位于玻璃罩内部的二氧化碳浓度传感器，以及位于外部的二氧化碳存储组件，所述二氧化碳存储组件内部具有高气压，通过管路与玻璃罩连通，且在管路中设置有第一流量计和第一电磁阀，所述气体浓度监测模块还包括位于玻璃罩内部的氧气浓度传感器，以及位于外部环境中的氮气存储组件，所述氮气存储组件内部具有高气压，通过管路与玻璃罩连通，且在管路中设置有第二电磁阀。
14.作为本发明的进一步优化方案，所述气压监测模块包括位于玻璃罩内部的气压传感器和与玻璃罩连通的释放管，所述释放管中设置有第二流量计和第三电磁阀，且释放管与外界连通。
15.作为本发明的进一步优化方案，所述湿度监测模块包括位于玻璃罩内部的加湿器、除湿器以及湿度传感器，所述温度监测模块包括位于玻璃罩内部的温度调节组件以及温度传感器。
16.本发明的有益效果在于：
17.1)本发明通过构建封闭的人工生态环境，并在封闭空间内模拟外部环境的温度、湿度、二氧化碳浓度、氧气浓度、气压等因素，使封闭空间内的光合速率与外界同种植物相同；
18.2)本发明通过电机定时运行，驱动橡胶条擦拭玻璃罩的受光面，防止起雾导致光照不足，在擦拭过程中通过长盒进行蓄水，返回后自动将积水倾倒，同时电机通过减速机带动整个浮岛和玻璃罩按照时间缓慢旋转，使受光面始终面向阳光，防止折射造成光照不足；
19.3)本发明通过设置第一流量计与第二流量计，分别记录二氧化碳注入量与释放量，以此计算出二氧化碳吸收量，对该封闭环境中的二氧化碳消耗量进行计算，可以动态监测其在不同时段的碳汇能力，方便对该人工生态环境的在不同时间的碳汇能力进行有效评估。
附图说明
20.图1是本发明的整体结构示意图；
21.图2是本发明的图1中a-a向剖视图；
22.图3是本发明的图2中b部分结构放大图；
23.图4是本发明的图3中拆除长盒后示意图；
24.图5是本发明的长盒结构剖视图；
25.图6是本发明的长盒与滑块连接示意图；
26.图中：1、主体结构；11、生态浮岛；12、玻璃罩；13、电机；14、导槽；15、往复螺杆；16、滑块；17、转轴；18、长盒；19、斜板；110、滑板；111、弹簧；112、橡胶条；113、导流槽；114、限位凸块；115、风扇；2、迎光结构；21、固定桩；22、l型转杆；23、从动齿轮；24、减速机；3、气体浓度监测模块；31、二氧化碳浓度传感器；32、第一电磁阀；33、第一流量计；34、二氧化碳存储组件；35、氧气浓度传感器；36、第二电磁阀；37、氮气存储组件；4、气压监测模块；41、气压传感器；42、释放管；43、第二流量计；44、第三电磁阀；5、湿度监测模块；51、加湿器；52、除湿
器；53、湿度传感器；6、温度监测模块；61、温度调节组件；62、温度传感器。
具体实施方式
27.下面结合附图对本技术作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本技术进行进一步的说明，不能理解为对本技术保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本技术作出一些非本质的改进和调整。
28.实施例1
29.如图1-6所示，一种用于对人工生态环境碳汇的动态监测系统，包括：
30.用于构建封闭的人工生态环境的主体结构1，主体结构1的内部设有用于监测和调节人工生态环境中二氧化碳和氧气浓度的气体浓度监测模块3、用于监测和维持人工生态环境中气压稳定的气压监测模块4、用于监测和调节人工生态环境中湿度的湿度监测模块5、用于监测和调节人工生态环境中温度的温度监测模块6；
31.在对人工生态浮岛11进行碳汇监测的过程中，构建了封闭的环境，通过计算二氧化碳的消耗量来计算生态浮岛11的碳汇能力，在玻璃罩12内，生态浮岛11中的水生植物进行光合作用吸收二氧化碳释放氧气，在封闭的环境中，二氧化碳浓度降低或者氧气浓度升高都会对植物的光合作用产生抑制，通过二氧化碳浓度传感器31检测玻璃罩12内部的二氧化碳浓度，及时补充二氧化碳，模拟大气中二氧化碳的浓度，并保持稳定。
32.同时，光合作用产生的氧气通过气压监测模块4来释放，当氧气浓度升高后，向玻璃罩12内缓慢释放氮气，气压升高后通过气压监测模块4将多余的气体排出，其中部分二氧化碳也被排出，则通过第二流量计43对排出的气体进行计量，以此方法将氧气的浓度控制在与大气相同的小范围内。
33.主体结构1包括漂浮在水域上的生态浮岛11和倒扣在生态浮岛11上并深入水下的玻璃罩12，以及用于形成内部气流的风扇115,玻璃罩12的上端设有倾斜的受光面，受光面的内侧设置有防起雾结构，玻璃罩12的外侧设置有迎光结构2用于使玻璃罩12的受光面面向阳光，所述玻璃罩12的背板表面通过支架固定设置有用于驱动防起雾结构的电机13，同时带动玻璃罩12旋转迎合阳光。
34.防起雾结构包括开设于玻璃罩12内部两侧且平行于受光面的导槽14和滑动在导槽14上的滑块16，电机13通过往复螺杆15带动两个滑块16往复滑动，两个滑块16之间均通过转轴17转动连接有同一个长盒18，长盒18的侧表面设置有与滑块16接触的限位凸块114，长盒18的顶端设置有斜板19和滑动在斜板19表面的滑板110，滑板110与斜板19之间通过弹簧111相连，滑板110的顶端设置有用于擦拭玻璃罩12的橡胶条112，且侧表面设置有导流槽113用于引流。
35.电机13定时运行，进行固定行程的旋转，带动滑块16往复移动，在滑块16下移时，长盒18也跟随下移，而长盒18可沿着转轴17旋转，当橡胶条112接触到玻璃罩12的受光面时，长盒18发生旋转，长盒18达到水平状态时限位凸块114与滑块16接触，将长盒18卡住，防止其继续旋转，而弹簧111被压缩，使橡胶条112与玻璃罩12之间具有正压力，橡胶条112刮下的水滴通过导流槽113落入长盒18中，长盒18到达最低端后，电机13反转使长盒18上移，在橡胶条112的摩擦作用下长盒18发生旋转，倾斜后将长盒18内部的积水倒出。
36.迎光结构2包括固定桩21，固定桩21的表面设置有转动的l型转杆22与生态浮岛11
的底端相连，玻璃罩12的一端通过支架固定设置有减速机24，减速机24的输入轴端通过齿轮啮合与其中一个电机13的输出轴端相连，固定桩21的上端设置有从动齿轮23与减速机24的输出轴端设置的主动齿轮啮合连接。
37.减速机24的输出端在电机13带动下旋转小角度，使整个生态浮岛11和玻璃罩12沿着固定桩21轻微旋转，迎合阳光。
38.气体浓度监测模块3包括位于玻璃罩12内部的二氧化碳浓度传感器31，以及位于外部的二氧化碳存储组件34，二氧化碳存储组件34内部具有高气压，通过管路与玻璃罩12连通，且在管路中设置有第一流量计33和第一电磁阀32，气体浓度监测模块3还包括位于玻璃罩12内部的氧气浓度传感器35，以及位于外部环境中的氮气存储组件37，氮气存储组件37内部具有高气压，通过管路与玻璃罩12连通，且在管路中设置有第二电磁阀36。
39.气压监测模块4包括位于玻璃罩12内部的气压传感器41和与玻璃罩12连通的释放管42，释放管42中设置有第二流量计43和第三电磁阀44，且释放管42与外界连通。
40.在实际使用中，二氧化碳浓度传感器31检测到玻璃罩12内部二氧化碳浓度降低，控制第一电磁阀32开启，向玻璃罩12内部缓慢注入二氧化碳，同时通过第一流量计33记录二氧化碳增加量，氧气浓度传感器35用于测量玻璃罩12内部的氧气浓度，浓度升高后控制第二电磁阀36开启，注入氮气。
41.注入氮气后，玻璃罩12内部的气压升高，使得气压传感器41动作，气压传感器41控制第三电磁阀44开启，向外界排放气体，同时通过第二流量计43记录流量。
42.湿度监测模块5包括位于玻璃罩12内部的加湿器51、除湿器52以及湿度传感器53，温度监测模块6包括位于玻璃罩12内部的温度调节组件61以及温度传感器62。
43.实施方式具体为：通过各模块间的调控，使玻璃罩12内部影响光合作用的环境因素与外界相同，使得玻璃罩12内部的生态浮岛11的碳汇能力与外界其他同规格生态浮岛11的碳汇能力相同，通过第一流量计33与第二流量计43测量二氧化碳的注入量与气体的释放量，气体释放量与二氧化碳的浓度相乘可得出二氧化碳释放量，二氧化碳吸收量＝二氧化碳注入量-二氧化碳释放量，其中二氧化碳释放量和释放量为实时数据，具有动态特征，可以有效评估人工生态浮岛11在各种环境下的碳汇能力。
44.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。