[发明专利]水面气体通量及环境参数监测装置及方法

说明书

水面气体通量及环境参数监测装置及方法，涉及环境监测。设有浮框、监测箱和太阳能电池板，太阳能电池板嵌在监测箱周围的浮框上，浮框用于使整个装置悬浮在水面上并形成一个与水面密闭的气室，气室用于监测箱的采样和测量，采样到的数据在各装置间进行逐跳中继转发的连接，并传送到数据处理中心。利用本发明解决了湖沼、湿地等地带的水面气体通量测量问题，可自动对气室进行换气，并且测试、统计预定时间段的气体通量，自动化能力强，操作省时省力。能够利用太阳能为装置供电，能够长时间持续测量，结构简单，安装维护方便，多用传感接口提高了其通用性。采用自动组网，相互转发数据的通信模式，并且实现远程的数据传输和控制。

技术领域

本发明涉及环境监测，尤其是涉及水面气体通量及环境参数监测装置及方法。

背景技术

大气中CO₂、N₂O、CH₄等温室气体浓度的逐年增加，造成的“温室效应”已成为影响全球气候变化的一个重要因素。湿地、湖泊、海洋等水体，能够在全球范围内排放大量的二氧化碳，其排放量受到各种水生系统的影响。通过对不同生态系统通量的长期定位观测研究，可作为进行CO₂和N₂O等吸收与释放过程调控、能量流动与物质循环以及改善人类生存环境提供必要的依据。

目前常根据气体传输速度和空气、水的经验模型估算湖泊等水体的气体通量，但其经验模型有一定的不确定性。如果采用微气象学等方法，涡度相关法直接地进行定量测量，成本太高，且单点测量不能够反映大面积的实际情况。目前针对土壤碳能量检查的设备已有很多，但专门针对水面监测的仪器很少，自动化程度低，而且缺乏以无线网络形式进行多点测量的装置。所以，亟需一种应用于水面的气体通量测量装置。

中国专利CN207816344U公开一种淡水养殖水体环境参数监测系统，该系统由多个结构和功能相同的检测终端和一个监测主机组成，各检测终端与监测主机之间通过Wi-Fi无线方式连接；检测终端具有监测阈值设置功能，并能以定时方式采集养殖水体中的含氧量、PH值、水温等参数，完成检测数据分析后，可将检测数据及分析结果以Wi-Fi无线方式送往监测主机，由监测主机完成数据显示和监测状态指示等功能，该系统可有效实现淡水养殖水体环境参数的监测功能，系统结构简单，安装使用方便，适宜推广使用。

发明内容

本发明的第一目的在于提供能够解决湿地、湖泊、海洋等水面的气体通量和温度、湿度等环境参数的测量问题的水面气体通量及环境参数监测装置。

本发明的第二目的在于提供一种水面气体通量测量方法。

所述水面气体通量及环境参数监测装置设有浮框、监测箱和太阳能电池板，所述太阳能电池板嵌在监测箱周围的浮框上，浮框用于使整个装置悬浮在水面上并形成一个与水面密闭的气室，所述气室用于监测箱的采样和测量，采样到的数据在各装置间进行逐跳中继转发的连接，并传送到数据处理中心；

所述监测箱的顶部设有箱盖和扩展接口，所述箱盖可通过软质密封垫密封，所述扩展接口可以根据要求连接环境检测传感器，所述环境检测传感器用于温度、湿度等不同的环境参数的检测；监测箱的底部设有气室进气口、气室出气口和换气进气口，所述换气进气口通过密封管道与外界连接；

所述监测箱设有气路部分和电路部分，所述气路部分设有第1电磁阀、第2电磁阀、气泵和传感单元；在检测状态时，气泵将浮框内的空气，经过气室进气口吸入，并送到传感单元检测后再经过气室排气口送回到浮框内，形成一个密封的循环；在换气状态时，第1电磁阀和第2电磁阀打开，气室内空气经换气出气口排出；

所述电路部分以中央控制单元为核心，分别将第1电磁阀、气泵、传感单元和充电单元通过电线与中央控制单元相连并实现控制，电路部分的充电电池为以上各单元供电；

所述太阳能电池通过充电单元为充电电池充电。