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1 背景

土壤呼吸是陸地生態系統的主要碳源，土壤碳庫細微的變化都將對大氣CO2濃度造成重大影響，因此研究土壤碳動態及其CO2排放對于預測大氣CO2濃度變化成為迫切的重要課題。近幾年國外進行了一系列創造性技術方法研究，ENVIdata-SC 土壤 & 濕地 剖面CO2梯度監測系統即是根據上述研究而研發集成的原位CO2持續監測集成系統。

2 系統工作原理及特點

ENVIdata-SC 土壤 & 濕地 剖面CO2梯度監測系統由數據采集器、 CO2梯度傳感器組成。按用戶設定的測量間隔定時、自動測量CO2梯度參數。

該系統通過Internet傳輸數據，用戶無需到測點下載數據，只要能上網，可隨時查看系統運行情況、下載**和歷史數據。

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、污染物和水的干擾。

采集點到數采*遠距離可達4米

測量范圍：

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

*右側圖為六個 CO2 傳感器和一個數據采集器集成在機箱中

2.1.2 CO2土壤剖面傳感器-2（用于土壤低含水量）

1）非擾動原位持續測量土壤剖面CO2、水分、溫度

（標準配置為3層），可通過菲克**定律求出土壤CO2通量

2） 自動測量記錄空氣溫濕度、氣壓、PAR等

3） 透明或非透明土壤呼吸室法測量表層土壤呼吸，可用于補充或校準土壤剖面CO2梯度測量數據

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）時域反射技術的TRIME傳感器可方便、快速地測量土壤表層含水量，與延長桿聯合使用也可以測量深層土壤含水量。

非擾動原位持續測量土壤剖面CO2、水分、溫度（標準配置為3層），可通過菲克**定律求出土壤CO2通量

2.2、數據采集器

數據采集器是一款堅固、獨立、低能耗的數據采集器，具有支持U盤、18位分辨率、通訊性能可擴展及內嵌顯示屏等特性。雙通道隔離概念可同時使用多達10個隔離或15個共用參考模擬輸入，配置擴展模塊后*多可通道可擴展至600個。

數據支持SDI-12傳感器組網，支持SCADA系統的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-45℃。

2.3、ENVIdata數據傳輸和管理

該系統直接將數據傳送到 (中國生態數據網)網站上，通過對監測的生態環境因子的時序變化和相關性分析，確定監測對象的狀態發展。

ENVIdata 服務器軟件既可以作為獨立的應用軟件，運行在用戶的服務器上；也可以運行在澳作公司安全的服務器上，為多個用戶提供數據接收服務，同時幫助用戶監控野外測點硬件系統的運行狀態。

澳作公司ENVIdata系列生態環境監測系統是業內**成功獲得 ISO9001國際質量體系認證，于2010年獲得 ISO9001 質量認證書，至今全部通過專家的年度復核，確保系統集成的品質

用戶采用用戶名和密碼登陸，只要能上網，就能瀏覽實時和歷史數據

特點：

1） 生態環境信息以各種時間間隔 （分鐘、每小時、每天）發送到網站上。

2） 用戶只要能上網，既可瀏覽實時數據。

3） 中心服務器中文界面，便于操作和管理

4） 提供多參數、實時或歷史數據曲線圖

5） 系統提供多站點地圖顯示

ENVIdata 數據服務平臺已為國內的客戶服務3年，系統穩定、可靠。

3、技術指標

數據采集：

LCD液晶顯示，2線16字母的LCD液晶顯示和6個按鍵用于查看通道及數采狀態和功能執行

通訊：RS232、USB、以太網等

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）

模擬輸入：5-15個單端通道（10個差分）

脈沖通道：12個

數字I/O口：8個

傳感器：

CO2梯度傳感器-1（可用于濕地或土壤高含水量）主要技術指標：

測量范圍：

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

CO2土壤剖面傳感器-2（用于土壤低含水量）主要技術指標：

土壤CO2測量：CARBOCAP®CO2傳感器，非色散單束雙波長紅外技術（NDIR） ，測量范圍0-2000ppm、0-3000ppm、0-5000ppm、0-7000ppm、0-10000ppm 可選，精度±1.5%，相應時間30秒。

探頭式土壤水分、溫度、鹽分傳感器：

TRIME-PICO64/32：

水分測量范圍0—100%、測量精度：±2%、

測量重復精度：±0.2%；

電導率測量范圍：ECw 0...>20dS/m、測量體積: 1dm3

溫度測量范圍：-15℃…50℃ ， 測量精度：±0.2℃