一种模拟极端气候条件下大气-植被-土体试验系统

技术特征：
1.一种模拟极端气候条件下大气-植被-土体试验系统，包括极端气候模拟系统、植被-土体试验系统与数据采集系统，其特征在于：所述极端气候模拟系统包括步入式模拟箱以及安装在所述步入式模拟箱内的温度控制装置、湿度控制装置、光照控制装置、二氧化碳浓度控制装置与安全保护装置；所述植被-土体试验系统包括安装于所述步入式模拟箱内的pvc模型箱、向pvc模型箱内模拟降雨过程的自动喷洒装置、设置于步入式模拟箱顶部的可扩展和分层设计的聚合物透光薄膜以及设置于pvc模型箱一侧的水槽；所述数据采集系统包括安装在步入式模拟箱内温度传感器与湿度传感器；用于监测植物生命活动以及环境光强的光合作用测定仪；用于监测植物生长情况以及土体表面裂隙演化过程的相机；安装在pvc模型箱内的基于ofdr分布式光纤监测装置、土体含水率传感器数据采集仪、土体吸力传感器数据采集仪与解调仪；以及用于收集数据的计算机。2.根据权利要求1所述的模拟极端气候条件下大气-植被-土体试验系统，其特征在于，所述温度控制装置包括制冷机组与加热机组，制冷机组由半封闭压缩机、风冷翅片式冷凝器、蒸发器构成；加热机组由加热电极管、ptc加热片、压缩机构成，所述温度控制装置的温度调节范围为-20℃～80℃。3.根据权利要求1所述的模拟极端气候条件下大气-植被-土体试验系统，其特征在于，所述光照控制装置包括多组具有透明特性的太阳能光伏电池组件、定时器与环境光照控制器，太阳能光伏电池组件包括多种不同颜色的太阳能光伏电池，且均安装于步入式模拟箱顶部，用以提供不同的光照颜色，定时器用于控制光照时长，环境光照控制器包括波长确定单元、植物种类确定单元、生长区域确定单元以及光敏元件，波长确定单元用于根据所培植物生长阶段确定合适的光照强度。4.根据权利要求1所述的模拟极端气候条件下大气-植被-土体试验系统，其特征在于，所述二氧化碳浓度控制装置包括二氧化碳气瓶、气泵、二氧化碳浓度监测传感器、控制处理模块、传感变送模块与驱动控制模块，二氧化碳气瓶布置在步入式模拟箱外部，气泵的一端安装在气瓶口，气泵的另一端通过气管向步入式模拟箱内提供二氧化碳气体，二氧化碳浓度监测传感器安装在步入式模拟箱内，并与控制处理模块和驱动控制模块信号连接。5.根据权利要求1所述的模拟极端气候条件下大气-植被-土体试验系统，其特征在于，所述pvc模型箱包括箱体，所述箱体的两侧均沿竖直方向开设有四个检测孔，所述箱体的底部的中部开设有透水孔，水槽与透水孔通过水管相连接，水管上安装有用于测定流量的超声波流量计。6.根据权利要求5所述的模拟极端气候条件下大气-植被-土体试验系统，其特征在于，基于ofdr分布式光纤监测装置包括若干个基于ofdr分布式光纤，若干个所述基于ofdr分布式光纤安装在所述检测孔内，基于ofdr分布式光纤与解调仪信号连接。7.根据权利要求1所述的模拟极端气候条件下大气-植被-土体试验系统，其特征在于，所述自动喷洒装置包括四个沿竖直方向设置的钢管，钢管的上端安装有悬挂式喷头洒水器，所述喷头洒水器外接水管一端，水管另一端连接水箱及水泵，在连接水泵前端布置变频器及流量表，用于控制给水流量及降雨强度。8.根据权利要求1所述的模拟极端气候条件下大气-植被-土体试验系统，其特征在于，所述pvc模型箱的一侧安装有钢管支架，所述相机安装在所述钢管支架的上端。
9.根据权利要求1所述的模拟极端气候条件下大气-植被-土体试验系统，其特征在于，温度传感器、湿度传感器、光合作用测量仪、基于ofdr分布式光纤监测装置、土体含水率传感器数据采集仪与土体吸力传感器数据采集仪均与解调仪信号连接，解调仪与计算机信号连接。10.根据权利要求1所述的模拟极端气候条件下大气-植被-土体试验系统，其特征在于，所述步入式模拟箱还外接有向步入式模拟箱内送风的空调系统，所述步入式模拟箱的底面铺设有涂覆有防腐油漆的钢板，所述钢板的外表面布置有三层硅酸铝复合保温涂料。

技术总结
本发明公开了一种模拟极端气候条件下大气-植被-土体试验系统，包括极端气候模拟系统、植被-土体试验系统与数据采集系统，极端气候模拟系统包括步入式模拟箱、温度控制装置、湿度控制装置、光照控制装置、二氧化碳浓度控制装置；植被-土体试验系统包括PVC模型箱、自动喷洒装置；数据采集系统包括光合作用测定仪；相机；分布式光纤监测装置、土体含水率传感器数据采集仪、土体吸力传感器数据采集仪与解调仪与计算机，本发明可满足试验所需高温或严寒的条件，并且在2h内达到稳定状态，将计算机与极端环境模拟系统的参数调节、光照控制装置参数调节以及传感器数据采集仪终端共同连接，从而实现了计算机宏观调控、自动采集一体化。自动采集一体化。自动采集一体化。


技术研发人员：程青 谷英东 王东伟 唐朝生
受保护的技术使用者：南京大学
技术研发日：2022.08.16
技术公布日：2022/11/18