一種基于光伏發電的野外農田氨揮發收集裝置的制造方法
【專利摘要】本發明屬于實驗模擬裝置領域，具體涉及一種基于光伏發電的野外農田氨揮發收集裝置，包括電源裝置和采氣裝置，所述電源裝置向所述采氣裝置提供電能，其特征在于，所述的電源裝置包括太陽能光伏電板組和蓄電池，太陽能光伏電板組固定在田間，太陽能光伏電板組與蓄電池電氣連接；所述的采氣裝置包括通氣管、氨氣采氣罩、氨氣吸收瓶、海綿塞以及真空抽氣泵，所述的海綿塞設置于氨氣采氣罩的進氣口；所述的真空抽氣泵通過通氣管與氨氣采氣罩的抽氣口連通，氨氣采氣罩、真空抽氣泵和氨氣吸收瓶順序設置。該裝置節省能源，重復利用空間，方便安裝和移動，具備低電量提示，整個裝置穩定可調。本產品可適用于野外不便提供電源的實驗地點進行批量采集氨揮發的實驗研究，提高了實驗效率和數據的穩定性，吸收效果好，操作簡便。
【專利說明】
一種基于光伏發電的野外農田氨揮發收集裝置
技術領域
[0001 ]本發明屬于實驗模擬裝置領域，具體涉及一種基于光伏發電的野外農田氨揮發收集裝置。
【背景技術】
[0002]農田中氮肥對糧食生產做出了不可磨滅的貢獻，農業生產中，施入土壤的氮肥一部分被作物吸收利用；另一部分以無機氮、有機氮和固定態的形式殘留在土壤中，其余部分則以氨、氮氣、氮氧化物的形式進去大氣或水體，這樣不僅造成了氮肥的浪費，降低經濟效益，而且影響了全球氣候，使得稻田系統水體富營養化形成面源污染。其中根據研究表明，施入土壤中的氮肥能高達47%以氨揮發的形式進入大氣，氨揮發是肥料施入土壤后氣態損失的主要途徑。所以，加強氨揮發的監測和控制刻不容緩。
[0003]不同的測定收集方法對氨揮發收集測定的結果很大影響，國內外收集測定氨揮發的方法主要包括風洞法、微氣象法、密閉室法等測定方法。其中國內使用主要是密閉室法，利用真空栗作為動力源，利用空氣置換密閉室內的NH3,揮發出來的NH3隨著抽氣氣流進入吸收瓶中，以含有混合指示劑的2%硼酸溶液作為氨氣吸收溶液，再用標準稀硫酸溶液滴定來測算。該方法能在田間快速測定，無須精密儀器。
[0004]然而目前的氨揮發收集裝置存在若干問題，首先裝置需要電力作為動力，田間試驗往往采樣點分布較多較廣，電線布置及鋪設十分不便;若使用蓄電池提供電源，則電池本身需要較大的容量才可以支持氣栗的工作，而較大容量的蓄電池搬運困難，充電時間久，耗費時間精力。因此，有必要在符合條件的地區引入新能源作為動力源，實現對農田氨揮發的連續監測。第二，太陽能作為一種新能源，具有廣闊的應用前景，但是使用太陽能電池板組提供電源雖然可行，但是不同時刻光照直射角度不同，不同作物高度不同，因此野外條件下太陽能電池板組的穩定性和可調性亟待考慮。目前尚未有報道對太陽能做動力源進行氨揮發的采集作業進行介紹。第三，再者實驗人員不能時刻監測野外試驗中氨氣揮發收集裝置的電量;另有氨氣采氣罩通風孔容易引起外界空氣進入，影響測試結果。本專利申請著重面向這些現實問題，提出解決方案。
【發明內容】
[0005]本發明的主要目的是為了克服上述現有技術的不足，提供一種基于光伏發電的野外農田氨揮發收集裝置，其成本低、使用便利且運行穩定。下文中給出了關于本發明的簡要概述，以便提供關于本發明的某些方面的基本原理。應該理解為，此概述并不是關于本發明的窮舉性概述，不是意圖確定本發明的關鍵或者重要部分以及限定本發明的范圍。目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細描述前序。
[0006]—種基于光伏發電的野外農田氨揮發收集裝置，包括電源裝置和采氣裝置，所述電源裝置向所述采氣裝置提供電能，其特征在于，所述的電源裝置包括太陽能光伏電板組和蓄電池，太陽能光伏電板組固定在田間，太陽能光伏電板組與蓄電池電氣連接;所述的采氣裝置包括通氣管、氨氣采氣罩、氨氣吸收瓶、海綿塞以及真空抽氣栗;所述的海綿塞設置于氨氣采氣罩的進氣口，海綿塞浸漬有酸性溶液，用于濾除空氣中存在的氨氣，消除對氨揮發采樣結果數據的影響;所述的真空抽氣栗通過通氣管與氨氣采氣罩的抽氣口連通，氨氣采氣罩、真空抽氣栗和氨氣吸收瓶順序設置。
[0007]前述的一種基于光伏發電的野外農田氨揮發收集裝置，所述的氨氣吸收瓶內裝有硼酸 1%_5%，v/v或稀硫酸 1%_5%，ν/ν ο
[0008]前述的一種基于光伏發電的野外農田氨揮發收集裝置，所述的酸性溶液為磷酸甘油酯。
[0009]前述的一種基于光伏發電的野外農田氨揮發收集裝置，還包括固定于田間的固定件，部分深入泥土中的固定板，固定板插入固定件，太陽能光伏電板組通過支撐架固定在固定件上。
[0010]前述的一種基于光伏發電的野外農田氨揮發收集裝置，所述的蓄電池和真空抽氣栗5之間添加隔熱材料層，隔熱材料為雙面鋁膜隔熱膜。
[0011]前述的一種基于光伏發電的野外農田氨揮發收集裝置，所述的電源裝置還包括逆變器、低電量提示系統，太陽能光伏電板組連接逆變器和低電量提示系統;所述的低電量提示系統由低電量感應裝置和信息發送裝置組成;所述的蓄電池與真空抽氣栗連接。
[0012]前述的一種基于光伏發電的野外農田氨揮發收集裝置，氨氣采氣罩的抽氣口內設有氣體流量控制器，海綿塞浸泡了酸性溶液且封堵在進氣口，實現通氣的同時避免外界大氣中的氨氣進入氨氣采氣罩;通氣管同時連接氨氣采氣罩、氨氣吸收瓶以及真空抽氣栗。
[0013]前述的一種基于光伏發電的野外農田氨揮發收集裝置，太陽能光伏電板組的角度和高度可調。
[0014]前述的一種基于光伏發電的野外農田氨揮發收集裝置，真空抽氣栗和蓄電池設置在太陽能光伏電板組下方且離地高度高于50cm;太陽能光伏電池板組離地高度高于作物成熟期高度。
[0015]相對于現有技術，本發明的有益效果為:該裝置以太陽能發電為采樣動力，避免了采樣地沒有電源不易進行相關試驗的問題，太陽能光伏電板、蓄電池等電源裝置的布置不顯著占用土地，有效地節省了空間，并且可以提示低電量整個裝置穩定可調。本產品可適用于批量測定氨揮發研究特點，提高了實驗效率和數據的穩定性，吸收效果好，操作簡便，特別適合野外農田氨揮發采集測試，具有良好的推廣價值。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明的電源裝置的正面示意圖；
圖2是本發明的電源裝置的側面示意圖；
圖3是本發明的采氣裝置的示意圖；
圖中:固定件1、固定板2、太陽能電池板組3、逆變器4、真空抽氣栗5、低電量提示系統6、蓄電池7、氨氣吸收瓶8、氣體流量控制器9、海綿塞1、氨氣采氣罩11、支撐架12。
[0017]圖4為稻田施肥后一周內氨揮發通量(n=3)變化圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
[0019]如圖1、2和3所示，一種田間氨揮發自動收集裝置，通過對裝置進行組裝固定，可用于野外田間氨氣揮發的采集。
[0020]—種田間氨揮發自動收集裝置，包括電源裝置和采氣裝置;所述電源裝置由太陽能光伏電板組3、逆變器4、蓄電池7以及低電量提示系統6組成;太陽能光伏電板組可固定在田間，通過電線與蓄電池、逆變器、低電量提示系統連接;太陽能電池板組可以調節角度，以適應當地太陽高度角，提高太陽能的利用效率;太陽能光伏電池板組離地高度應高于作物成熟期高度，且支撐架12高度可根據需要調整，避免作物遮擋影響太陽能的利用，同時支撐架高度可調利于試驗人員操作。
[0021]固定件I固定在田間，固定板2插入固定件中，太陽能光伏電板組3通過支撐架12固定在固定件I上，太陽能光伏電池板組的長寬比為3:2，且通過轉置軸(即支撐架12)連接固定在固定件I上，真空抽氣栗5和蓄電池7放在太陽能電池板面板下方且離地高度高于50cm，蓄電池供電能力需與氣栗功率等關鍵參數匹配，同時蓄電池供氣栗工作時間每天不應低于4小時。
[0022]蓄電池7和真空栗5中間添加隔熱材料。防止野外溫度過高以及氣栗作業溫度較高導致蓄電池發生爆燃風險；隔熱材料同時可以起到防水作用，防止野外雨水浸漬導致蓄電池和其他電子元件受損。
[0023]真空抽氣栗和蓄電池放在太陽能電池板面板下方，以避免陽光直射而溫度過高，導致氣栗和蓄電池受損。低電量提示系統由低電量感應裝置和信息發送裝置組成，以避免電量過低而影響氨揮發的采集。低電量提示系統與蓄電池連接。
[0024]所述電源裝置用于向所述采氣裝置提供電能;所述采氣裝置包括通氣管、氨氣采氣罩11、氨氣吸收瓶8、海綿塞10、氣體流量控制器9以及真空抽氣栗5;抽氣孔(即抽氣口)設有氣體流量控制器9，通過控制氣體流量，保證每個氣瓶的流量一致，從而可以保證氨揮發采集過程的數據穩定性;使用浸泡了酸性溶液(磷酸甘油酯)的海綿塞10封堵在進氣口，以避免空氣中的少量氨氣進入氨揮發采集裝置，而影響氨揮發數據的可靠性。
[0025]氨氣采氣罩11用于采集揮發的氨氣，氨氣采氣罩11上設有進氣口(對應于海綿塞10的位置)和抽氣孔，抽氣孔設有氣體流量控制器9，使用浸泡了酸性溶液(磷酸甘油酯)的海綿塞10封堵在進氣口，通氣管連接氨氣采氣罩11、氨氣吸收瓶8以及真空抽氣栗5。氨氣吸收瓶內置硼酸溶液或硫酸溶液。進氣口用于維持氨揮發采集罩里面的氣壓與外部大氣壓一致，氨揮發由采集罩扣住的土壤所產生，若沒有進氣口，則會導致罩子里面壓力低于大氣壓，在負壓作用下導致土壤揮發出來的氨氣增加，不能反映實際自然條件下土壤氨揮發量，因此必須用進氣口消除負壓，同時還要通過浸漬酸液的海綿消除進氣孔可能引入的罩子外面的氨氣。
[0026]圖4為稻田施肥后一周內氨揮發通量。具體試驗條件為:整個生長季的施肥量240kgN/ha，氨揮發采集在施肥后的一周內進行采集測試，設三個平行實驗組。可以發現使用本發明制作的氨揮發收集裝置較好的反應了施肥一周內氨揮發通量的變化趨勢。
[0027]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本領域的技術人員在本發明披露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本方面的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種基于光伏發電的野外農田氨揮發收集裝置，包括電源裝置和采氣裝置，所述電源裝置向所述采氣裝置提供電能，其特征在于，所述的電源裝置包括太陽能光伏電板組和蓄電池，太陽能光伏電板組固定在田間，太陽能光伏電板組與蓄電池電氣連接;所述的采氣裝置包括通氣管、氨氣采氣罩、氨氣吸收瓶、海綿塞以及真空抽氣栗;所述的海綿塞設置于氨氣采氣罩的進氣口，海綿塞浸漬有酸性溶液，用于濾除空氣中存在的氨氣，消除對氨揮發采樣結果數據的影響;所述的真空抽氣栗通過通氣管與氨氣采氣罩的抽氣口連通，氨氣采氣罩、真空抽氣栗和氨氣吸收瓶順序設置。2.根據權利要求1所述的一種基于光伏發電的野外農田氨揮發收集裝置，其特征在于，還包括固定于田間的固定件，部分深入泥土中的固定板，固定板插入固定件，太陽能光伏電板組通過支撐架固定在固定件上。3.根據權利要求1所述的一種基于光伏發電的野外農田氨揮發收集裝置，其特征在于，所述的氨氣吸收瓶內裝有硼酸1%_5%，v/v或稀硫酸1%-5%，v/vo4.根據權利要求1所述的一種基于光伏發電的野外農田氨揮發收集裝置，其特征在于，所述的酸性溶液為磷酸甘油酯。5.根據權利要求1所述的一種基于光伏發電的野外農田氨揮發收集裝置，其特征在于，所述的蓄電池和真空抽氣栗之間添加隔熱材料層，隔熱材料為雙面鋁膜隔熱膜。6.根據權利要求1所述的一種基于光伏發電的野外農田氨揮發收集裝置，其特征在于，所述的電源裝置還包括逆變器、低電量提示系統，太陽能光伏電板組連接逆變器和低電量提示系統;所述的低電量提示系統由低電量感應裝置和信息發送裝置組成;所述的蓄電池與真空抽氣栗連接。7.根據權利要求1所述的一種基于光伏發電的野外農田氨揮發收集裝置，其特征在于，氨氣采氣罩的抽氣口內設有氣體流量控制器;海綿塞封堵在進氣口，實現通氣的同時避免外界大氣中的氨氣進入氨氣采氣罩;通氣管同時連接氨氣采氣罩、酸吸收瓶以及真空抽氣栗O8.如權利要求1所述的一種基于光伏發電的野外農田氨揮發收集裝置，其特征在于，太陽能光伏電板組的角度和高度可調。9.如權利要求1所述的一種基于光伏發電的野外農田氨揮發收集裝置，其特征在于，真空抽氣栗和蓄電池設置在太陽能光伏電板組下方且離地高度高于50cm;太陽能光伏電池板組離地高度高于作物成熟期高度。
【文檔編號】G01N1/24GK105954072SQ201610460450
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月23日
【發明人】馮彥房, 侯朋福, 楊梖, 楊林章, 薛利紅, 薛利祥, 劉顥
【申請人】江蘇省農業科學院