一种智能型专用于研究湿地生态净化功能的实验槽的制作方法

本实用新型属于环境监测与研究技术领域，特别涉及到一种湿地生态净化功能的实验槽。

背景技术：

近年来，农业生产活动导致的非点源污染问题已成为全球关注的热点问题。大量氮磷等营养物质流失进入湿地，增加了湿地水环境污染负荷，严重威胁湿地生态系统的稳定和健康。被誉为“地球之肾”的湿地是自然界自净能力最强的生态系统之一。湿地生态系统作为陆地与水体之间的过渡带，能够通过一系列生化作用，降低进入湿地中的氮、磷化合物的含量。然而，湿地的净化能力是有限的，在充分发挥湿地净化功能的同时，还要加大对湿地污染的防治力度。

目前，国内外对湿地净化功能的研究比较多：欧洲许多国家的研究表明，人工湿地对氮、磷等营养元素的净化率可达到50％以上；国家环保总局华南环境科学研究所应用高水力负荷人工湿地对星云湖富营养化水质进行处理，取得良好的净化效果，其中，BOD₅去除率达60.84％，总氮去除率达到68.8％，铵态氮和硝态氮去除率分别达到54.13％和20％，蓝藻的去除效果也很显著；对苏北盐城潮滩芦苇、盐蒿、互花米草和淤泥光滩4种湿地对氮、磷营养物质的截留效应进行研究表明，不定期灌排的芦苇湿地每年可截留的总氮和总磷分别为0.095t/hm²和0.026t/hm²；对湿地功能评价的研究也在全球范围内开展起来，逐渐成为湿地保护领域的一个研究热点。可见，目前研究主要侧重人工湿地净化污染物的功能、湿地净化功能的影响因素以及湿地功能评价等方面。但研究需要考虑的环境因素较多，复杂的模拟条件很难被精准的控制，因而对模拟评价造成很大的干扰，影响评价结果。如何将温度、湿度、光照、进水量等实验模拟条件被准确并方便地控制是急需解决的重要问题。

因此，现有技术当中亟需一种新的技术方案来解决上述问题。

技术实现要素：

一种智能型专用于研究湿地生态净化功能的实验槽，其特征是：包括实验槽本体、温度传感器、湿度传感器、光照量传感器、进水开关、喷水管、进水开关控制器、实验终端处理器、照明控制器、出水口、出水口瓣膜、出水口瓣膜控制器、侧壁腔，

所述实验槽本体的底板安装有万向转轮，实验槽本体的侧壁为内壁和外壁封装的中空结构，该中空结构内置有侧壁腔，其中内壁设置有加强筋，外壁通过侧壁柱分别与侧壁上横梁及侧壁下横梁固定连接；

所述温度传感器、湿度传感器及光照量传感器的内部均设置有谐振电感无线充电电源，温度传感器、湿度传感器及光照量传感器分别通过Zigbee无线网络与实验终端处理器进行数据通讯传输连接；

所述进水开关控制器包括信号接收端和进水开关控制端，其中信号接收端通过Zigbee无线网络与实验终端处理器进行数据通讯传输连接，进水开关控制端与进水开关电性连接；

所述喷水管的一端与所述进水开关连接，另一端深入到所述实验槽本体内部，所述喷水管上设置有喷水孔；

所述照明控制器包括信号接收端和照明开关控制端，其中信号接收端通过Zigbee无线网络与实验终端处理器进行数据通讯传输连接，照明开关控制端与照明灯具电性连接；

所述出水口瓣膜控制器包括信号接收端和出水口瓣膜开关控制端，其中信号接收端通过Zigbee无线网络与实验终端处理器进行数据通讯传输连接，出水口瓣膜开关控制端与出水口瓣膜电性连接；

所述出水口贯穿实验槽本体侧壁的内壁和外壁，且均匀布置于实验槽本体的侧壁上；

所述出水口瓣膜安装于出水口内部；

所述侧壁腔内布置有箱体控制电路。

所述进水开关控制器通过导线与箱体控制电路连接。

所述照明控制器通过导线与箱体控制电路连接。

所述出水口瓣膜控制器通过导线与箱体控制电路连接。

所述出水口外接有橡胶软管。

所述实验槽本体的内壁和外壁采用钢化玻璃制作。

所述实验槽本体的内部设置有挡板，挡板上面有多个小孔。

通过上述设计方案，本实用新型可以带来如下有益效果：将真实的湿地环境搬进实验室，科研人员能够足不出户就依靠本实用新型模拟出的湿地环境进行相关内容的科学研究，避免了只能前往湿地现场的不便。万向转轮方便将实验槽本体根据需要进行移动；喷水管功能是模拟降雨，谐振电感无线充电电源能够帮助各个传感器进行无线充电，不用担心传感器电量不足的情况出现；温度传感器、湿度传感器采集的信息可以通过ZigBee无线模块传输给实验终端处理器更加方便；实验终端处理器还能无线控制照明灯具的开关来保证实验槽有足够的光照保证实验需求；出水口瓣膜控制器通过ZigBee无线模块接收实验终端处理器7的指令给出水口瓣膜开关控制端来控制出水口瓣膜的开关，以达到控制出水口的目的；还可以通过箱体控制电路有线控制进水开关控制器、照明控制器和出水口瓣膜控制器，达到有线和无线双控制的效果。本实用新型能够节省大量的人力物力，且极大的提高工作效率。

附图说明

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型一种智能型专用于研究湿地生态净化功能的实验槽的结构示意图。

图2为本实用新型一种智能型专用于研究湿地生态净化功能的实验槽的正面剖视图。

图3为本实用新型一种智能型专用于研究湿地生态净化功能的实验槽的俯视图。

图4为本实用新型一种智能型专用于研究湿地生态净化功能的实验槽的出水口正视图。

图中：1-实验槽本体、2-温度传感器、3-湿度传感器、4-光照量传感器、5-进水开关、51-喷水管、6-进水开关控制器、7-实验终端处理器、8-照明控制器、9-出水口、10-出水口瓣膜、11-出水口瓣膜控制器、12-侧壁腔、13-挡板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。一种智能型专用于研究湿地生态净化功能的实验槽，其特征是：包括实验槽本体1、温度传感器2、湿度传感器3、光照量传感器4、进水开关5、喷水管51进水开关控制器6、实验终端处理器7、照明控制器8、出水口9、出水口瓣膜10、出水口瓣膜控制器11、侧壁腔12、挡板13

所述实验槽本体1的底板安装有万向转轮，实验槽本体1的侧壁为内壁和外壁封装的中空结构，该中空结构内置有侧壁腔12，其中内壁设置有加强筋，外壁通过侧壁柱分别与侧壁上横梁及侧壁下横梁固定连接；所述温度传感器2、湿度传感器3及光照量传感器4的内部均设置有谐振电感无线充电电源，温度传感器2、湿度传感器3及光照量传感器4分别通过Zigbee无线网络与实验终端处理器7进行数据通讯传输连接；

所述进水开关控制器6包括信号接收端和进水开关控制端，其中信号接收端通过Zigbee无线网络与实验终端处理器7进行数据通讯传输连接，进水开关控制端与进水开关5电性连接；

所述喷水管51的一端与所述进水开关5连接，另一端深入到所述实验槽本体1内部，所述喷水管51上设置有喷水孔；

所述照明控制器8包括信号接收端和照明开关控制端，其中信号接收端通过Zigbee无线网络与实验终端处理器7进行数据通讯传输连接，照明开关控制端与照明灯具电性连接；

所述出水口瓣膜控制器11包括信号接收端和出水口瓣膜开关控制端，其中信号接收端通过Zigbee无线网络与实验终端处理器7进行数据通讯传输连接，出水口瓣膜开关控制端与出水口瓣膜10电性连接；

所述出水口9贯穿实验槽本体1侧壁的内壁和外壁，且均匀布置于实验槽本体1的侧壁上；

所述出水口瓣膜10安装于出水口9内部；

所述侧壁腔12内布置有箱体控制电路。

所述进水开关控制器6通过导线与箱体控制电路连接。

所述照明控制器8通过导线与箱体控制电路连接。

所述出水口瓣膜控制器11通过导线与箱体控制电路连接。

所述出水口9外接有橡胶软管91。

所述实验槽本体1的内壁和外壁采用钢化玻璃制作。

所述实验槽本体1的内部设置有挡板13，所述挡板13上面有多个小孔。

因为实验槽本体1的侧壁为中空的双层结构，所以可以将箱体控制电路设置于侧壁腔12内。在实验槽本体1的底部设置有万向转轮，方便将实验槽本体根据需要进行移动。可以将温度传感器及湿度传感器3设置于实验槽内部的各个位置，将光照量传感器4设置于实验槽内部的上端，温度传感器2、湿度传感器3及光照量传感器4上安装的谐振电感无线充电电源能够帮助各个传感器进行无线充电，不用担心传感器电量不足的情况出现。温度传感器2、湿度传感器3及光照量传感器4还安装了ZigBee无线模块用于将传感器采集到的数据无线传输给实验终端处理器7。进水开关控制器6和进水开关5电性连接，进水开关5上连接有喷水管51.喷水管51处于实验槽本体1的上部，喷水管51的设置的喷水孔可以保证水能够比较均匀的陪洒在实验槽本体1的上部，挡板13的作用是在实验槽本体1的两侧形成两个储水室，在里面装上水，挡板13的小孔能够保证储水室对实验槽本体中的湿地土壤进行水量补充。进水开关控制器6上设置的ZigBee无线模块用于接收实验终端处理器7上的ZigBee无线模块发出的控制信号来使进水开关5根据需要开启或闭合。设置于实验槽本体1内的照明控制器8上设置有ZigBee无线模块用来接收实验终端处理器7的信息以控制照明灯具的开关，若光照量传感器4接收到的光强度不足，则实验终端处理器7发出开启信号给照明控制器8，照明控制器8将照明灯具开启，反之则关闭照明灯具。出水口瓣膜控制器11的信号接收端有ZigBee无线模块用于接收实验终端处理器7的指令给出水口瓣膜开关控制端来控制出水口瓣膜10的开关，以达到控制出水口9的目的。还可以通过箱体控制电路有线控制进水开关控制器6、照明控制器8和出水口瓣膜控制器11。

使用时，取湿地土样、水样及植被，其中土壤采用湿地典型地段的上部土层作为实验槽本体1中湿地的底质。土样以天然容重控制装入实验槽本体1并保持野外土层的原始层序。将湿地采集的带芽植被按照一定的株距栽入模拟槽中。植被芽在无淹水层条件下进行，发芽后逐步灌水，待植被生长成熟，根系发达开始运行模拟。该模拟槽可对各种地表水体进行一维、二维、三维模拟，可用来模拟相关水体的富营养化、有毒物迁移转化、水温分层等问题。本实用新型提供的实验装置还能针对湿地水环境系统中富营养化元素在水、土、气三相界面之间的转化过程进行模拟。本实用新型结构简单、造价低廉，能够方便的模拟湿地环境用于科学研究，值得大力推广。