一种模拟生态系统用的实验平台的制作方法

本申请涉及一种模拟生态系统用的实验平台，属于教学模具领域。

背景技术：

随着航天事业的发展，人类已经涉足到了太空领域，为了研究更多的科学课题，往往需要在太空空间站内建立微型生态系统以得到准确的实验数据，用来辅证相应的科学原理及科学现象；而对地球外层空间的研究和探索也是其中重要的课题，例如星际航行、地外星球是否适合居住、外太空的环境分析等，都属于地球外层空间课题中存在和需要探索的领域，研究地球外层空间课题对于人类的发展和进步具有重大的意义。

为了使更多的青少年来了解与太空相关的理论和知识，许多教育培训机构都设置一些基础实验平台来帮助学生学习和理解，使得学生更好的掌握科学知识。但是现有的模拟生态系统用的实验平台，表面受热、受光不均匀，导致实验平台内环境不稳定，测出的实验数据不具有代表性，误差大，不能使操作者更好的控制实验平台内的实验参数。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本申请提出了一种模拟生态系统用的实验平台，该实验平台表面受热、受光均匀，实验平台内环境相对稳定，测试的实验数据具有代表性，误差小，能够使操作者更准确的获得实验平台内的环境数据。

本申请技术方案如下：

本申请提供一种模拟生态系统用的实验平台，该实验平台包括：

容纳单元，所述容纳单元为球型或类球型；

水平设在容纳单元内的托板，其将容纳单元分为第一容纳空间和第二容纳空间，所述托板上开设有若干通孔。

其中，第一容纳空间在第二容纳空间的下方，第一容纳空间放置水层，第二容纳空间放置土壤层。

可选地，所述通孔均匀的分布在所述托板上。

可选地，所述托板沿中心位置至外周径向的1/4-3/4处为第一区域，其它区域为第二区域，所述第二区域的通孔分布密度大于所述第一区域的通孔分布密度。

进一步地，所述托板沿中心位置至外周径向的1/2处为第一区域，其它区域为第二区域，所述第二区域的通孔分布密度大于所述第一区域的通孔分布密度。

可选地，所述托板设在容纳单元中心至底部的1/4-3/4的位置处。

进一步地，所述托板设在容纳单元中心至底部的1/2-3/4的位置处。

可选地，所述第二容纳空间内设有环形管，所述环形管与所述托板共轴线设置，所述环形管上均匀的开设有喷孔。

进一步地，喷孔开设在环形管的底部，喷孔交叉分布。

可选地，所述环形管设在所述托板至容纳单元顶部的1/4-3/4的位置处。

进一步地，所述环形管设在所述托板至容纳单元顶部的1/2的位置处。

可选地，所述环形管的直径为所述容纳单元水平方向最大直径的1/4-3/4。

进一步地，所述环形管的直径为为所述容纳单元水平方向最大直径的1/2。

可选地，所述容纳单元的顶部设有补光单元。

可选地，所述补光单元为环形补光灯带，所述环形补光灯带与所述托板共轴线设置。

可选地，还包括固定底座，所述容纳单元固定在所述固定底座上。

本申请能产生的有益效果包括但不限于：

1.本申请所提供的模拟生态系统用的实验平台，其容纳单元为球型或类球型，使实验平台表面受热、受光均匀，光照无盲区，使得实验平台内环境相对稳定，其内设置的传感器感应的相应指标数据具有代表性，差别较小。

2.本申请所提供的模拟生态系统用的实验平台，其托板上开设有通孔，通孔可使第一容纳空间和第二容纳空间进行水交换，以避免土壤层过度湿润影响植物的生长，进一步促进了容纳单元内生态的平衡。优选地，托板上第二区域的通孔分布密度大于所述第一区域的通孔分布密度，由于球型或类球型容纳单元的壁部常常会有冷凝水滑落，导致第二容纳空间土壤层的周边过度湿润，不利于植物的生长，托板上第二区域的通孔分布密度大于所述第一区域的通孔分布密度，可使土壤层湿度尽量保持一致，测出的湿度参数相对准确，且具有代表性。

3、本申请所提供的模拟生态系统用的实验平台，其带有喷孔的环形管在土壤层需要喷灌时，环形管喷洒的范围可均匀的覆盖整个土壤层，进而使土壤层湿度保持一致，测出的湿度参数相对准确，且具有代表性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例涉及的模拟生态系统用的实验平台结构示意图；

图2为本申请实施例涉及的托板结构示意图；

图3为本申请实施例涉及的arduino控制器的电气原理图。

部件和附图标记列表：

1、容纳单元，11、第一容纳空间，111、水层，12、第二容纳空间，121、土壤层

2、托板，21、通孔，22、第一区域，23、第二区域，

3、环形管，31、喷孔，

4、环形补光灯带，41、固定杆，

5、固定底座，

6、水泵，61、导水管，611、挡水块，

7、arduino控制器，

81、空气温度传感器，82、空气湿度传感器，83、光照度传感器，84、土壤层湿度传感器，85、ph值传感器。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请的实施例公开了一种模拟生态系统用的实验平台，如图1所示，该实验平台包括一容纳单元1，为使容纳单元1受热、受光均匀，容纳单元1设置为球型或类球型，在本实施方式中，容纳单元1为球型，在容纳单元内水平设置一托板2，以将容纳单元1分为容纳水层111的第一容纳空间11和容纳土壤层121的第二容纳空间12，托板2上开设有通孔21，以使土壤层121和水层11进行水交换。其中，容纳单元1为类球型时，类球型可以为椭球型。

参考图2，在一种实施方式中，为了使第二容纳空间12内土壤层121的湿度保持相对均一，通孔21均匀的开设在托板2上。在另一种优选的实施例中，托板2沿中心位置至外周径向的1/2处为第一区域22，托板除第一区域22外的其他区域为第二区域23，第二区域23的通孔21分布密度大于第一区域22的通孔21分布密度，容纳单元1在使用时，水蒸气往往凝聚在容器壁上，冷凝水经过容器壁往往滑落到土壤层121的外围，导致土壤层121外围湿度相对较大，当第二区域23的通孔21分布密度大于第一区域23的通孔21分布密度时，可降低土壤层121外围湿度，进而使整个土壤层121湿度保持相对均匀，有利于容纳单元1内的生态环境保持相对稳定和平衡。

优选地，托板2设在容纳单元1中心至底部的1/2-3/4的位置处，以使第二容纳12空间的土壤层121的顶部不超过容纳单元1高度的1/2,尽可能使土壤层121的面积最大化，以培养更多的植物、动物和微生物。在本实施方式中，托板2设在容纳单元1中心至底部的1/2的位置。

优选地，在容纳单元1内，设有水循环单元，水循环单元包括设在土壤层121上方的环形管3，环形管3与托板2共轴线设置，环形管3上均匀的开设有喷孔31，在第一容纳空间11的水层111内设有水泵6，水泵6通过贯穿托板2和土壤层121的导水管61与环形管3相连通。进一步地，喷孔31开设在环形管3的底部，喷孔31交叉分布，同时环形管3开设在托板2至容纳单元1顶部的1/2的位置处，且环形管3的直径为容纳单元1水平方向最大直径的1/2，以使环形管3喷出的水能够覆盖整个土壤层121。

优选地，容纳单元1的顶部设有环形补光灯带4，环形补光灯带4与托板2、环形管3共轴线设置，以使土壤层121引进的植物受光均匀，更好的进行光合作用促进生长。在本实施方式中，连接水泵6和环形管3的导水管61设在容纳单元1竖直方向的中轴线上，并向上延伸至容纳单元1的顶部，通过固定杆41固定环形补光灯带4。其中，为防止导水管61内的水上升到容纳单元1的顶部，节省能耗，导水管61内设有一挡水块611，使得水被输送至环形管3内。

优选地，容纳单元1固定在一固定底座5上，固定底座5上设有四个支撑架，以支撑容纳单元1，固定底座5的一侧设有向外延伸的安装板以固定arduino控制器7。

在一种具体的实施方式中，在第二容纳空间12的导水管61上安装有空气温度传感器81、空气湿度传感器82和光照度传感器83，在土壤层121上安装有土壤层湿度传感器84和ph值传感器85，所有传感器与arduino控制器7均电连接。

参考图3，模拟生态系统用的实验平台的工作原理如下：

arduino控制器7通过显示屏接收用户的指令，整个实验平台进入工作模式，arduino控制器7通过输入引脚来采集空气温度传感器81、空气湿度传感器82、光照度传感器83、土壤层湿度传感器84和ph值传感器85的检测到的实时数据，在arduino控制器7的比较器内设置标准阈值，将实时数据与标准阈值进行比对，arduino控制器7根据反馈的比较结果通过触发器和输出引脚去驱动水泵6的开启或关闭、调节环形补光灯带4的功率和光照颜色。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。