一种适用于敞口水域的温室气体恒压采集装置及采集方法与流程

本发明属于气体采集，具体是一种适用于敞口水域的温室气体恒压采集装置及采集方法。

背景技术：

1、近年来，全球的气候呈现异端变化趋势，这将给人类及生态系统带来毁灭性破坏，包括冰川消融、海平面上升、旱涝灾害增加等等。而大气中温室气体的不断增多，是导致气候变暖的决定性因素。温室气体能够吸收太阳光中的长波辐射并再反射回地球，从而减少向外层空间的能量净排放，导致大气层和地球表面温度升高。

2、我国湖泊众多，天然湖泊共有2000多个，而湖泊又是大气中温室气体的重要排放源。研究表明，大部分湖泊中的co2和ch4相对于大气是过饱和的，在冬季，湖泊水体会蓄积大量的co2和ch4，并在春夏季的融冰季节大量的释放到大气中，同时，由于人类对湖泊强烈的干扰行为，加剧了温室气体排放。研究从湖泊中释放的温室气体通量，是了解湖泊气体动力学及温室效应现象的重要方向，而湖泊与大气的水—气界面则是温室气体释放的重要界面。

3、温室气体研究是当前环境领域热门研究方向之一，而温室气体的采集成为研究过程中的一个重要环节，决定了采集样品与实际情况的一致性，因此，亟需一种适用于敞口水域的温室气体恒压采集装置。

技术实现思路

1、针对上述存在的问题，本发明提供了一种适用于敞口水域的温室气体恒压采集装置及采集方法。

2、本发明的技术方案是：一种适用于敞口水域的温室气体恒压采集装置，包括上下两端为开口结构的采集主框架、设于所述采集主框架下端开口处的漂浮配种组件、设于采集主框架上端开口处的弹性薄膜罩以及设于采集主框架侧壁的气体采集组件；采集主框架侧壁设有开孔；

3、所述漂浮配种组件包括设于采集主框架下端且上端与采集主框架连通的漂浮板、安装于采集主框架下端开口处的倒t型滑动连接筒、与所述倒t型滑动连接筒连接的配重块；

4、所述倒t型滑动连接筒的竖直段内部设有滑动竖杆，且所述滑动竖杆外壁滑动连接有升降滑套，倒t型滑动连接筒内部水平段且位于滑动竖杆外围处设有多个滑动块，每个所述滑动块上且与滑动竖杆相对一侧设有水平推动杆，所述水平推动杆贯穿倒t型滑动连接筒的水平段并延伸至外部，倒t型滑动连接筒的竖直段上端且位于滑动竖杆外部设有与升降滑套相对分布的固定安装套，且所述固定安装套与升降滑套之间通过微型电动伸缩杆连接，升降滑套底端与每个滑动块上端之间均铰接有转动杆，所述转动杆是由两个子杆转动连接而成，且两个所述子杆的连接处设有扭簧，所述配重块有多个，多个配重块一一对应连接至每个水平推动杆底端；

5、所述气体采集组件包括通过所述开孔延伸至采集主框架内的采集管、设于所述采集管处的电磁阀以及与采集管外部末端连接的存气箱。

6、进一步地，所述采集主框架为透明材质，且采集主框架的上下两端的开口处分别设有交叉支撑杆，且位于上端位置处的所述交叉支撑杆上设有转动风扇，位于下端位置处的交叉支撑杆下设有安装卡接筒，所述倒t型滑动连接筒上端与所述安装卡接筒内部连接。

7、说明：设置交叉支撑杆方便将转动风扇和倒t型滑动连接筒分别安装在采集主框架上下两端，保证转动风扇对温室气体的搅拌工作的正常进行，同时，使倒t型滑动连接筒稳定安装在漂浮板底端，使各个配重块均匀分布在倒t型滑动连接筒四周，保证采集主框架平稳放置于水面，提高采集稳定性，防止采集主框架倾翻。

8、进一步地，所述漂浮配种组件还包括设于所述漂浮板外壁的多个l型空心架以及设于每个所述l型空心架底端的配重气球，每个l型空心架的竖直段由上至下间隔设有多个注水口。

9、说明：当遇到水面水体浮动时，为保证采集主框架的稳定性，在设置配重块的基础上，在漂浮板外壁设置均匀分布的l型空心架，水流可通过l型空心架上的注水口注入对应的配重气球，随着配重气球重量的增加，可将漂浮板底端部分沉入水面以下，使采集主框架的稳定性增加，提高了采集主框架的抗水流冲击性能，进一步地提高采集稳定性和可靠性。

10、进一步地，还包括扩散安装组件，所述扩散安装组件包括上端设有上水平板且底端设有下水平板的主连接架、套设于所述主连接架外壁且外部铰接有多个转动安装板的滑动安装套、设于所述上水平板上且所述转动安装板上端通过连接绳连接的缠绕辊、设于每个转动安装板底端且间隔分布的三个弹性连接绳、驱动所述缠绕辊转动的旋转电机，每个所述弹性连接绳底端均连接有采集主框架。

11、说明：扩散安装组件在使用时，将主连接架移动至待采集水域处并将下水平板底端与水底固定，打开旋转电机，通过旋转电机带动缠绕辊正向转动，使连接绳从缠绕辊上绕下，从而带动对应的转动安装板沿着滑动安装套转动至水平面，此时，各个弹性连接绳底端的采集主框架均漂浮于水面，最后进行温室气体的采集，上述过程中，保证进行温室气体的批量采集，增加水域温室气体评估结果准确性，扩散安装组件不使用时，通过旋转电机带动缠绕辊反向转动，使各个转动安装板沿着滑动安装套转动至与水平面垂直，大大缩小了占用空间，增加运输的便捷性。

12、更进一步地，所述下水平板底端均匀设有多个插接固定柱，所述上水平板上端安装有太阳能电池板。

13、说明：通过设置插接固定柱，方便将下水平板与待采集水域处的水底进行固定，保证扩散安装组件安装时的稳定性，在此基础上，再对采集主框架的稳定性进行固定，提高采集稳定性和可靠性，通过设置太阳能电池板，合理利用太阳能源对各个电气元件进行供电，具有节能减排的效果。

14、更进一步地，所述滑动安装套与所述上水平板底端的长度大于转动安装板的长度。

15、说明：通过限定滑动安装套与所述上水平板底端的长度和转动安装板的长度之间的关系，保证各个转动安装板能够沿着滑动安装套转动至与水平面垂直，从而缩小扩散安装组件整体的占用空间和体积，方便运输。

16、更进一步地，所述转动安装板包括一端与所述滑动安装套铰接且另一端侧壁设有一级限位板的一级转动板、一端贯穿所述一级限位板并延伸至所述一级转动板内且另一端设有二级限位板的二级转动板、一端贯穿所述二级限位板并延伸至所述二级转动板内且另一端设有三级限位板的三级转动板，三个所述弹性连接绳分别设于一级限位板、二级限位板以及三级限位板底端，一级转动板内设有驱动二级转动板左右滑动的第一电动伸缩杆，二级转动板内设有驱动三级转动板左右滑动的第二电动伸缩杆。

17、说明：当主连接架固定至需要待采集水域处，且旋转电机将各个转动安装板移动至水平位置时，打开第一电动伸缩杆和第二电动伸缩杆，通过第一电动伸缩杆的延伸作用使二级转动板在一级转动板内向外滑动，通过第二电动伸缩杆的延伸作用使三级限位板在二级转动板内向外滑动，此时，位于一级限位板、二级限位板以及三级限位板底端的各个采集主框架之间相互分散至水域各处，增加了温室气体采集样本数量的同时，提高了温室气体采集样本的可靠性，大大增加了水域温室气体评估结果准确性。

18、进一步地，所述存气箱内设有气压传感器。

19、说明：通过设置气压传感器对存气箱内的气压实时监测，方便及时对温室气体进行检测处理，提高装置运行智能性。

20、本发明还公开了一种适用于敞口水域的温室气体恒压采集方法，基于上述一种适用于敞口水域的温室气体恒压采集装置，包括以下步骤：

21、s1、将采集主框架底端的漂浮板放置于待采集水域处，打开微型电动伸缩杆，通过微型电动伸缩杆的延伸作用使升降滑套沿着滑动竖杆向下滑动，此时，各个转动杆向下移动，并推动对应的滑动块在倒t型滑动水平推动杆连接筒的水平段内向远离滑动竖杆一侧滑动，使各个水平推动杆底端对应的配重块分散在配重块底端的水域；

22、s2、通过配重块的重力作用使漂浮板底端与水面接触，并使采集主框架和弹性薄膜罩内形成封闭结构，同时，水域内的温室气体会散发至该封闭结构内，由于弹性薄膜罩具有弹性，使该封闭结构内始终保持恒压状态；

23、s3、需要对采集主框架和弹性薄膜罩形成的封闭结构内的温室气体进行采集时，打开电磁阀，通过采集管将温室气体引流至存气箱内即可。

24、相对于现有技术，本发明的有益效果是：

25、(1)本发明的温室气体恒压采集装置的采集主框架质量轻、透明性好，易于漂浮，通过在采集主框下端设置开口，方便温室气体进入，通过在采集主框上端设置开口并连接弹性薄膜罩，在形成温室气体采集通道的同时，方便采集主框架内气体采集期间恒压，与水面自然释放过程一致；通过在采集主框架底端设置漂浮板将装置整体漂浮在水面上端，同时，通过在漂浮板底端的开口处设置倒t型滑动连接筒，且在倒t型滑动连接筒的四周设置配重块，保证采集主框架平稳放置于水面，提高采集稳定性，防止采集主框架倾翻；当遇到水面水体浮动时，为保证采集主框架的稳定性，在设置配重块的基础上，在漂浮板外壁设置均匀分布的l型空心架，水流可通过l型空心架上的注水口注入对应的配重气球，随着配重气球重量的增加，可将漂浮板底端部分沉入水面以下，使采集主框架的稳定性增加，提高了采集主框架的抗水流冲击性能，且密封性得以保持，避免来自外界气体而干扰实验结果；

26、(2)通过设置扩散安装组件可对采集主框架进行批量安装，并同时进行温室气体的批量采集，增加水域温室气体评估结果准确性，扩散安装组件不使用时，可将各个转动安装板沿着滑动安装套转动至与水平面垂直，大大缩小了占用空间，增加运输的便捷性。