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1 背景

土壤呼吸是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主要碳源，土壤碳庫細(xì)微的變化都將對(duì)大氣CO2濃度造成重大影響，因此研究土壤碳動(dòng)態(tài)及其CO2排放對(duì)于預(yù)測(cè)大氣CO2濃度變化成為迫切的重要課題。近幾年國外進(jìn)行了一系列創(chuàng)造性技術(shù)方法研究，ENVIdata-SC 土壤 & 濕地 剖面CO2梯度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)即是根據(jù)上述研究而研發(fā)集成的原位CO2持續(xù)監(jiān)測(cè)集成系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)工作原理及特點(diǎn)

ENVIdata-SC 土壤 & 濕地 剖面CO2梯度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器、 CO2梯度傳感器組成。按用戶設(shè)定的測(cè)量間隔定時(shí)、自動(dòng)測(cè)量CO2梯度參數(shù)。

該系統(tǒng)通過Internet傳輸數(shù)據(jù)，用戶無需到測(cè)點(diǎn)下載數(shù)據(jù)，只要能上網(wǎng)，可隨時(shí)查看系統(tǒng)運(yùn)行情況、下載**和歷史數(shù)據(jù)。

2.1 傳感器

2.1.1 CO2梯度傳感器-1（可用于濕地或土壤高含水量）

由采氣矛、氣泵、CO2傳感器組成

采氣矛提取土壤中的氣體并通過氣泵和管道輸送到傳感器，這種氣體是通過疏水性聚合物多孔氣體擬定的。因此，不受土壤基質(zhì)、污染物和水的干擾。

采集點(diǎn)到數(shù)采*遠(yuǎn)距離可達(dá)4米

測(cè)量范圍：

可選擇0 … 500 ppm up to 0 … 100 %. (100000ppm)

*右側(cè)圖為六個(gè) CO2 傳感器和一個(gè)數(shù)據(jù)采集器集成在機(jī)箱中

2.1.2 CO2土壤剖面?zhèn)鞲衅?2（用于土壤低含水量）

1）非擾動(dòng)原位持續(xù)測(cè)量土壤剖面CO2、水分、溫度

（標(biāo)準(zhǔn)配置為3層），可通過菲克**定律求出土壤CO2通量

2） 自動(dòng)測(cè)量記錄空氣溫濕度、氣壓、PAR等

3） 透明或非透明土壤呼吸室法測(cè)量表層土壤呼吸，可用于補(bǔ)充或校準(zhǔn)土壤剖面CO2梯度測(cè)量數(shù)據(jù)

2.1.3 探頭式土壤水分、溫度、鹽分傳感器

基于TDR（Time domain Reflectometry with Intelligent MicroElements）時(shí)域反射技術(shù)的TRIME傳感器可方便、快速地測(cè)量土壤表層含水量，與延長桿聯(lián)合使用也可以測(cè)量深層土壤含水量。

非擾動(dòng)原位持續(xù)測(cè)量土壤剖面CO2、水分、溫度（標(biāo)準(zhǔn)配置為3層），可通過菲克**定律求出土壤CO2通量

2.2、數(shù)據(jù)采集器

數(shù)據(jù)采集器是一款堅(jiān)固、獨(dú)立、低能耗的數(shù)據(jù)采集器，具有支持U盤、18位分辨率、通訊性能可擴(kuò)展及內(nèi)嵌顯示屏等特性。雙通道隔離概念可同時(shí)使用多達(dá)10個(gè)隔離或15個(gè)共用參考模擬輸入，配置擴(kuò)展模塊后*多可通道可擴(kuò)展至600個(gè)。

數(shù)據(jù)支持SDI-12傳感器組網(wǎng)，支持SCADA系統(tǒng)的Modbus、 FTP和Web接口、具有可控12V電源為傳感器供電。工作溫度*低可達(dá)-45℃。

2.3、ENVIdata數(shù)據(jù)傳輸和管理

該系統(tǒng)直接將數(shù)據(jù)傳送到 (中國生態(tài)數(shù)據(jù)網(wǎng))網(wǎng)站上，通過對(duì)監(jiān)測(cè)的生態(tài)環(huán)境因子的時(shí)序變化和相關(guān)性分析，確定監(jiān)測(cè)對(duì)象的狀態(tài)發(fā)展。

ENVIdata 服務(wù)器軟件既可以作為獨(dú)立的應(yīng)用軟件，運(yùn)行在用戶的服務(wù)器上；也可以運(yùn)行在澳作公司安全的服務(wù)器上，為多個(gè)用戶提供數(shù)據(jù)接收服務(wù)，同時(shí)幫助用戶監(jiān)控野外測(cè)點(diǎn)硬件系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

澳作公司ENVIdata系列生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是業(yè)內(nèi)**成功獲得 ISO9001國際質(zhì)量體系認(rèn)證，于2010年獲得 ISO9001 質(zhì)量認(rèn)證書，至今全部通過專家的年度復(fù)核，確保系統(tǒng)集成的品質(zhì)

用戶采用用戶名和密碼登陸，只要能上網(wǎng)，就能瀏覽實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)

特點(diǎn)：

1） 生態(tài)環(huán)境信息以各種時(shí)間間隔 （分鐘、每小時(shí)、每天）發(fā)送到網(wǎng)站上。

2） 用戶只要能上網(wǎng)，既可瀏覽實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

3） 中心服務(wù)器中文界面，便于操作和管理

4） 提供多參數(shù)、實(shí)時(shí)或歷史數(shù)據(jù)曲線圖

5） 系統(tǒng)提供多站點(diǎn)地圖顯示

ENVIdata 數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)已為國內(nèi)的客戶服務(wù)3年，系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠。

3、技術(shù)指標(biāo)

數(shù)據(jù)采集：

LCD液晶顯示，2線16字母的LCD液晶顯示和6個(gè)按鍵用于查看通道及數(shù)采狀態(tài)和功能執(zhí)行

通訊：RS232、USB、以太網(wǎng)等

采樣間隔：10ms至天，可自定義

工作溫度范圍-45~70℃

工作濕度85%（無水汽凝結(jié)）

模擬輸入：5-15個(gè)單端通道（10個(gè)差分）

脈沖通道：12個(gè)

數(shù)字I/O口：8個(gè)

傳感器：

CO2梯度傳感器-1（可用于濕地或土壤高含水量）主要技術(shù)指標(biāo)：

測(cè)量范圍：

可選擇0 … 500 ppm up to 0 … 100 %. (100000ppm)

CO2土壤剖面?zhèn)鞲衅?2（用于土壤低含水量）主要技術(shù)指標(biāo)：

土壤CO2測(cè)量：CARBOCAP®CO2傳感器，非色散單束雙波長紅外技術(shù)（NDIR） ，測(cè)量范圍0-2000ppm、0-3000ppm、0-5000ppm、0-7000ppm、0-10000ppm 可選，精度±1.5%，相應(yīng)時(shí)間30秒。

探頭式土壤水分、溫度、鹽分傳感器：

TRIME-PICO64/32：

水分測(cè)量范圍0—100%、測(cè)量精度：±2%、

測(cè)量重復(fù)精度：±0.2%；

電導(dǎo)率測(cè)量范圍：ECw 0...>20dS/m、測(cè)量體積: 1dm3

溫度測(cè)量范圍：-15℃…50℃ ， 測(cè)量精度：±0.2℃