水体底栖初级生产力测量仪
阅读说明：本技术 水体底栖初级生产力测量仪 (Water benthonic primary productivity measuring instrument ) 是由 赵梦梦 谭香 雍华健 张全发 梁晶 王晓光 于 2021-08-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种水体底栖初级生产力测量仪,包括三维测量装置、水循环控制单元、模拟日照灯光装置、测量传感器、内箱体和外箱体,内箱体的顶部铰接有内箱体盖板,模拟日照灯光装置安装在内箱体盖板上,三维测量装置安装在内箱体另一个侧边的顶部,水循环控制单元设置在内箱体底部,测量传感器设置在内箱体内侧壁中部的定位台上,内箱体的底部设置有放置待测对象的转盘,内箱体放置在外箱体的内腔中。本发明构思巧妙,结构设计紧凑合理,方便携带,能够模拟阳光照射和无光照的生产环境,能够快速测量水体参数溶解氧,能够快速测量待测对象的表面积,并通过测得的数据快速计算待测对象的初级生产力、呼吸和净初级生产力,操作过程简单方便。(The invention discloses a water benthic primary productivity measuring instrument, which comprises a three-dimensional measuring device, a water circulation control unit, a sunshine simulating light device, a measuring sensor, an inner box body and an outer box body, wherein the top of the inner box body is hinged with an inner box body cover plate, the sunshine simulating light device is installed on the inner box body cover plate, the three-dimensional measuring device is installed at the top of the other side edge of the inner box body, the water circulation control unit is arranged at the bottom of the inner box body, the measuring sensor is arranged on a positioning table in the middle of the inner side wall of the inner box body, a turntable for placing an object to be measured is arranged at the bottom of the inner box body, and the inner box body is placed in an inner cavity of the outer box body. The invention has the advantages of ingenious conception, compact and reasonable structural design, convenient carrying, simple and convenient operation process, and can simulate the production environment with sunlight irradiation and no illumination, quickly measure the water body parameter dissolved oxygen, quickly measure the surface area of the object to be measured, and quickly calculate the primary productivity, the respiration and the net primary productivity of the object to be measured according to the measured data.)
技术领域
本发明涉及淡水生态系统的研究和生态环境监测领域，尤其涉及一种河流溪流生态系统用且可实现多点监测的水体底栖初级生产力测量仪。
背景技术
湖泊、水库和河流等淡水生态系统占世界水资源总量0.01％，覆盖地球约0.8％表面积，却为全球目前描述物种6％(>100000种)提供了生境。其中河流生态系统更是通过其水循环形成了连接陆地、大气和海洋生态系统C、N等生源要素生物地球化学循环的通道，对地球系统各圈层间的相互作用以及维护地球生命支持系统具有极为重要意义。在河流及湖泊等激流带生态系统中，底栖藻类是水体的重要的初级生产者，并在水体底栖生物群落中占据绝对优势地位，因而底栖初级生产力(GPP)是水生态系统功能状况和生态过程最关键指标，同时通过食物链影响高层次营养级的能量输出，进而影响整个水生态系统的结构和功能。因此，研发一款新设备能野外便携、精准且快速测定GPP对淡水生态系统的研究和生态环境监测具有极大的需求
目前，该领域有一套黑白罩实验设备，如图5所示，该设备包括弧形黑白罩，黑白罩得弧形面上设置有进水口23、出水口24和溶解氧传感器25，将待测对象10放置到所述黑白罩内，并通过溶解氧传感器25读出黑白罩内水体溶解氧变化数据。但是该设备存在着不能快速测量待测物体表面积，设备使用时需要全部浸入水里，导致操作复杂等问题。
因此，如何研发了一种全新的水体底栖初级生产力测量仪，新设备方便携带，能快速测量待测物体表面积，操作过程简单，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种水体底栖初级生产力测量仪，解决现有技术测量仪需要全部浸入水中作业，测量操作复杂的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种水体底栖初级生产力测量仪，包括三维测量装置、水循环控制单元、模拟日照灯光装置、测量传感器、内箱体和外箱体，所述内箱体的一个顶部侧边上铰接有内箱体盖板，所述模拟日照灯光装置安装在所述内箱体盖板上，所述三维测量装置安装在内箱体另一个侧边的顶部，所述水循环控制单元设置在所述内箱体底部，所述测量传感器设置在所述内箱体内侧壁中部凸起的一个定位台上，所述内箱体的底部设置有放置待测对象的转盘，所述内箱体直接嵌入放置在所述外箱体的内腔中且所述外箱体封闭后提供无外界阳光的环境；所述内箱体所述内箱体的外侧壁上设置有安装台，所述安装台上设置有电源，所述电源与内箱体顶面上的多个开关电连接，所述水循环控制单元、模拟日照灯光装置、测量传感器均与所述电源电连接。
进一步的，所述水循环控制单元包括水泵和排水孔，所述内箱体的一侧壁上设置有循环水出水口，另一侧设置有循环水进水口，所述循环水出水口、循环水进水口通过管道与所述水泵连通；所述水泵安装在所述内箱体的底面上，所述排水孔开设在所述内箱体的底板的一角，且所述排水孔位于所述转盘的下方，所述排水孔通过排水管道与外界连通，所述排水管道上设置有排水阀。
进一步的，所述转盘的底部设置有电机，所述电机安装在所述内箱体的底板上，所述转盘上设置有头部螺纹孔，所述转盘与所述电机的驱动轴对齐后通过螺钉贯穿所述头部螺纹孔旋紧定位。
进一步的，所述转盘的底部连接有三个带滚轮的支撑底座，且三个所述支撑底座呈圆周均布。
进一步的，所述三维测量装置包括三维扫描仪支架和三维扫描仪，所述三维扫描仪安装在所述三维扫描仪支架上，所述三维扫描仪支架的底部插接在所述内箱体顶面的支架固定孔内。
进一步的，所述支架固定孔设置有三个且等间距排布，所述三维扫描仪支架1的底部设置有三个与所述支架固定孔配合的定位插杆。
进一步的，所述开关包括启动充电选择开关、转盘开关、水泵开关和日光灯开关，所述启动充电选择开关、转盘开关、水泵开关和日光灯开关并排设置在所述内箱体的顶面上且与所述电源连接在一起；所述启动充电选择开关的旁边设置有电源充电口，所述日光灯开关的旁边设置有测量传感器数据接口。
进一步的，所述电源采用可充电式蓄电池，所述可充电式蓄电池与电源充电口相通，且所述电源与所述电机、水泵、模拟日光灯装置上的日光灯以及测量传感器电连接并供电。
进一步的，所述外箱体的一个外侧面上部设置有外箱体拉杆，外箱体的底面上设置有两个外箱体轮子，所述外箱体轮子位于远离所述外箱体拉杆的一侧。
进一步的，所述模拟日照灯光装置包括灯固定卡板和多个日光灯，所述日光灯卡接在所述灯固定卡板上，所述灯固定卡板的两侧设置有四个定位爪，所述定位爪上的通孔与所述内箱体盖板上的孔对齐后通过螺钉旋紧定位。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明水体底栖初级生产力测量仪，包括三维测量装置、水循环控制单元、模拟日照灯光装置、测量传感器、内箱体和外箱体，三维测量装置、水循环控制单元、模拟日照灯光装置、测量传感器安装在内箱体中并完成测量任务，将内箱体放在外箱体中方便携带、保护内部设备，同时在测量时外箱体能提供无外界阳光的环境。该测量仪自带移动式电源，可长时间工作，并且能通过电源充电口进行充电反复使用，通过电源对三维测量装置、水循环控制单元、模拟日照灯光装置、测量传感器进行供电，并通过多个开关和电源之间电连接。总的来说，本发明构思巧妙，结构设计紧凑合理，方便携带，能够模拟阳光照射和无光照的生产环境，能够快速测量水体参数溶解氧，能够快速测量待测对象的表面积，并通过测得的数据快速计算待测对象的初级生产力(GPP——gross primary production)、呼吸(R——respiration)和净初级生产力(NPP——net primary production)，操作过程简单方便。
附图说明
下面结合
附图说明
对本发明作进一步说明。图1为本发明水体底栖初级生产力测量仪主视图；
图2为本发明水体底栖初级生产力测量仪侧视图；
图3为本发明水体底栖初级生产力测量仪俯视图；
图4为本发明水体底栖初级生产力测量仪轴侧示意图；
图5为现有技术结构示意图；
附图标记说明：1.三维扫描仪支架；2.三维扫描仪；3.排水孔；4.模拟日照灯光装置；5.测量传感器；6.内箱体；7.外箱体；8.内箱体盖板；9.转盘；10.待测对象；11.外箱体轮子；12.支架固定孔；13.电源充电口；14.启动充电选择开关；15.转盘开关；16.水泵开关；17.日光灯开关；18.测量传感器数据接口；19.头部螺纹孔；20.外箱体拉杆；21.水泵；22.电机；
301.排水阀；601.安装台；602.循环水出水口；603.循环水进水口；
23.进水口；24.出水口；25.溶解氧传感器。
具体实施方式
如图1-4所示，一种水体底栖初级生产力测量仪，包括三维测量装置、水循环控制单元、模拟日照灯光装置4、测量传感器5、内箱体6和外箱体7，所述内箱体6的一个顶部侧边上铰接有内箱体盖板8，所述模拟日照灯光装置4安装在所述内箱体盖板8上，所述三维测量装置2安装在内箱体6另一个侧边的顶部，所述水循环控制单元设置在所述内箱体6底部，所述测量传感器5设置在所述内箱体6内侧壁中部凸起的一个定位台上，所述内箱体6的底部设置有放置待测对象10的转盘9，所述内箱体6直接嵌入放置在所述外箱体7的内腔中且所述外箱体7封闭后提供无外界阳光的环境；所述内箱体6所述内箱体6的外侧壁上设置有安装台601，所述安装台601上设置有电源，所述电源与内箱体6顶面上的多个开关电连接，所述水循环控制单元、模拟日照灯光装置4、测量传感器5均与所述电源电连接，并通过电源进行供电。
具体的，所述水循环控制单元包括水泵21和排水孔3，所述内箱体6的一侧壁上设置有循环水出水口602，另一侧设置有循环水进水口603，所述循环水出水口602、循环水进水口603通过管道与所述水泵21连通；所述水泵21安装在所述内箱体6的底面上，所述排水孔3开设在所述内箱体6的底板的一角，且所述排水孔3位于所述转盘9的下方，所述排水孔3通过排水管道与外界连通，所述排水管道上设置有排水阀301。具体的，所述循环水进水口603、循环水出水口602、水泵21通过橡胶软管连接形成闭合水路在实验过程中实现流动水环境，实验结束后打开排水阀301，排出内部水，结束实验。
所述转盘9的底部设置有电机22，所述电机22安装在所述内箱体6的底板上，所述转盘9上设置有头部螺纹孔19，所述转盘9与所述电机22的驱动轴对齐后通过螺钉贯穿所述头部螺纹孔19旋紧定位。具体的，所述转盘9的底部连接有三个带滚轮的支撑底座，且三个所述支撑底座呈圆周均布。具体的三个支撑底座其高度经过计算，能准确使转盘固定后，底座能刚好接触到内箱体的表面，在转盘旋转时起到支撑平衡的作用，有效防止转盘倾斜及待测对象的滑落。
具体的，所述三维测量装置包括三维扫描仪支架1和三维扫描仪2，所述三维扫描仪2安装在所述三维扫描仪支架1上，所述三维扫描仪支架1的底部插接在所述内箱体6顶面的支架固定孔12内。所述支架固定孔12设置有三个且等间距排布，所述三维扫描仪支架1的底部设置有三个与所述支架固定孔12配合的定位插杆。不进行测量时，可以快速的将三维扫描仪支架1和三维扫描仪2拆除，便于存放到内箱体6的内部，便于搬运携带。
所述开关包括启动充电选择开关14、转盘开关15、水泵开关16和日光灯开关17，所述启动充电选择开关14、转盘开关15、水泵开关16和日光灯开关17并排设置在所述内箱体6的顶面上且与所述电源电连接在一起；所述启动充电选择开关14的旁边设置有电源充电口13，所述日光灯开关17的旁边设置有测量传感器数据接口18。工作时，测量传感器数据接口18通过数据线与电脑连通，所述电源采用可充电式蓄电池，所述可充电式蓄电池与电源充电口13相通，便于电源的充电和长时间作业；且所述电源与所述电机22、水泵21、模拟日光灯装置4上的日光灯以及测量传感器5电连接并供电。
具体的，所述外箱体7的一个外侧面上部设置有外箱体拉杆20，外箱体7的底面上设置有两个外箱体轮子11，所述外箱体轮子11位于远离所述外箱体拉杆20的一侧。外箱体拉杆20和外箱体轮子11的设置实现了滚动滑行，方便了整个测量仪的搬运移动。
所述模拟日照灯光装置4包括灯固定卡板和多个日光灯，所述日光灯卡接在所述灯固定卡板上，所述灯固定卡板的两侧设置有四个定位爪，所述定位爪上的通孔与所述内箱体盖板8上的孔对齐后通过螺钉旋紧定位。日光灯的设置可以模拟日间的状态。
本发明的工作过程如下：
首先，为了更好的实现测量数据的统计和分析，该设备需要与相应的软件程序结合，包括三维扫描仪使用软件(Skanect)和初级生产力测量仪控制软件；当待测对象为带有藻类的石头时，本发明实施思路为：通过三维扫描装置将表面带有藻类的石头进行三维建模，并且计算出模型的表面积与体积；再通过测量传感器(即溶氧仪)测量水体生产力的变化，在初级生产力测量仪控制软件上可以清楚地看出光合作用、呼吸作用强度，水体溶氧量变化曲线以及GPP数值。
具体实施方式，包括如下步骤：
第一步：安装软件，包括三维扫描仪使用软件(Skanect)和初级生产力测量仪控制软件；
第二步：三维建模，将三维扫描装置固定在内箱体顶面上，即先将三维扫描仪支架1插接到内箱体顶面的支架固定孔12内，再将三维扫描仪2放置在三维扫描仪支架1上，调整三维扫描仪2的位置使其正对待测对象10；
在转盘9上放入待测石块，打开Skanect软件，然后打开转盘开关15，使待电机22启动并带动转盘9及顶部的待测石块旋转；
第三步：生产力的测量，关闭转盘开关15，在内箱体6中加入适量的水，并要求没过石块；然后打开水泵开关16，在水泵21的驱动下使水体循环起来；再打开日光灯开关17，模拟日光照射；再用数据线将测量传感器数据接口18与电脑连接；最后关闭内箱体盖板8，将数据线放入外箱体盖的通过孔处，关闭外箱体盖；最后打开初级生产力测量仪控制软件，软件操作参见说明书即可；其中，外箱体盖是独立安装的，不与外箱体连接，可以直接扣合在外箱体的顶部；
第四步：数据处理，可以直接使用初级生产力测量仪控制软件上的测量结果，如有对整体溶氧量曲线的需要，直接在初级生产力测量仪控制软件上导出数据，使用Excel对数据处理；
第五步：结束测量，打开内外箱体盖，关闭水泵开关16，关闭日光灯开关17，然后取下数据线，打开外箱体7底部的排水阀301，通过排水孔3、排水管道开始放水。
结束后，可用擦布对内箱体6的内部进行擦拭；拆卸三维扫描装置放置到内箱体6内部，然后关闭内外箱体盖，结束测量。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种具有保护功能的物联网供水水质检测装置