1 背景

土壤呼吸是陸地生態(tài)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(dòng)態(tài)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(jìn)行了一系列創(chuàng )造性技術(shù)方法研究，ENVIdata-SC 土壤剖面CO₂梯度監測系統即是根據上述研究而研發(fā)集成的原位CO₂持續監測集成系統。

2 系統工作原理及特點(diǎn)

ENVIdata-SC土壤剖面CO₂梯度監測系統由數據采集器、CO₂梯度傳感器組成。按用戶(hù)設定的測量間隔定時(shí)、自動(dòng)測量CO₂梯度參數。

該系統通過(guò)Internet傳輸數據，用戶(hù)無(wú)需到測點(diǎn)下載數據，只要能上網(wǎng)，可隨時(shí)查看系統運行情況、下載最新和歷史數據。

3 傳感器

3.1 CO₂梯度傳感器

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(guò)氣泵和管道輸送到傳感器，這種氣體是通過(guò)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)到數采最遠距離可達2米

測量范圍：0 … 10000 ppm可選

3.2 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、非擾動(dòng)原位持續測量土壤剖面水分、溫度、電導率，

4、ENVIdata數據傳輸和管理

該系統直接將數據傳送到中國生態(tài)數據網(wǎng)上，通過(guò)對監測的生態(tài)環(huán)境因子的時(shí)序變化和相關(guān)性分析，確定監測對象的狀態(tài)發(fā)展。

ENVIdata 服務(wù)器軟件既可以作為獨立的應用軟件，運行在用戶(hù)的服務(wù)器上；也可以運行在澳作公司安全的服務(wù)器上，為多個(gè)用戶(hù)提供數據接收服務(wù)，同時(shí)幫助用戶(hù)監控野外測點(diǎn)硬件系統的運行狀態(tài)。

澳作公司ENVIdata系列生態(tài)環(huán)境監測系統是業(yè)內成功獲得 ISO9001國際質(zhì)量體系認證，于2010年獲得 ISO9001 質(zhì)量認證書(shū)，至今全部通過(guò)專(zhuān)家的年度復核，確保系統集成的品質(zhì)，用戶(hù)采用用戶(hù)名和密碼登陸，只要能上網(wǎng)，就能瀏覽實(shí)時(shí)和歷史數據。

特點(diǎn)：

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。

用戶(hù)只要能上網(wǎng)，既可瀏覽實(shí)時(shí)數據、歷史數據。

中心服務(wù)器中文界面，便于操作和管理

提供多參數、實(shí)時(shí)或歷史數據曲線(xiàn)圖

系統提供多站點(diǎn)地圖顯示

ENVIdata 數據服務(wù)平臺已為國內的客戶(hù)服務(wù)多年，系統穩定、可靠

6  技術(shù)指標

數據采集器：

CPU：32位處理器FPU，180MHz

模擬通道：8個(gè)模擬輸入通道，可定制擴展到100個(gè)

數字通道：8個(gè)DI口、16個(gè)DO口

計數通道：8個(gè)低速計數端口，32位，最大計數速度10Hz；4個(gè)高速計數輸入，32位，最大計數速度：100KHz

串行通道：4個(gè)SDI-12總線(xiàn)端口、1個(gè)RS232端口（可定制擴展）、2個(gè)RS485端口（定制可擴展）

計算通道：使用變量和各種函數的表達式對模擬通道、數字通訊和串行傳感器通道的數值進(jìn)行計算；函數包括有算術(shù)函數、三角函數、關(guān)系函數、邏輯函數和統計函數等。

內存：內置512MB（約1千萬(wàn)個(gè)數據）；可插拔U盤(pán)，最大支持32G容量

通訊：USB、以太網(wǎng)、RS232、RS485；支持U盤(pán)下載數據

無(wú)線(xiàn)功能：內置4G DTU模塊，全網(wǎng)通，支持ENVIData云平臺；內置WIFI模塊

時(shí)鐘精度：±5分鐘/年

功耗@12Vdc：<1mA(待機)，100mA（運行）?

2個(gè)RS232串口, 支持USB擴展；1 個(gè)10/100 Mbps以太網(wǎng)端口；2個(gè)USB端口；4個(gè)0-2Vdc 

報警：條件：高、低范圍內和范圍外；延遲：可選擇報警延遲時(shí)間；動(dòng)作：設置數字輸出，傳輸報警信息，執行設定任務(wù)。

CO₂傳感器原理：非色散單束雙波長(cháng)紅外技術(shù)（NDIR）

量程范圍：0-2000 ppm、0-5000 ppm、0-10000 ppm可選

精度：＜讀數的1%

分辨率：1ppm（0-2000 ppm）、1ppm（0-5000 ppm）、10ppm（0-10000 ppm）

AIM-TDR 土壤水分、溫度、鹽分傳感器測量參數：土壤水分、電導率

土壤水分測量范圍：0-100%體積含水量；測量精度：≤ ±1%（0-40%），±2%（40-70%）

7 產(chǎn)地：中國