專利名稱：一種微量氣體自動采集和分析系統(tǒng)及其方法
技術領域：
本發(fā)明屬于土壤和低矮植被(甲烷、二氧化碳、氧化亞氮和一氧化氮)的測量，涉 及一種微量氣體的自動采集和分析系統(tǒng)及其方法。
背景技術：
近百年來，大氣中二氧化碳、甲烷和氧化亞氮等溫室氣體濃度升高誘發(fā)的全球氣 候變化問題對世界經濟、社會和生態(tài)環(huán)境等產生了重大影響，嚴重威脅著各國經濟的可持 續(xù)發(fā)展和國家安全。土壤是大氣中微量氣體的主要來源，尤其是依托于土壤的農業(yè)活動，更 是大氣CH4、C02、N20和NO等微量氣體的重要來源。這些在溫室效應和大氣化學過程中具有 重要貢獻的微量氣體，它們的源估算仍然具有很大的不確定性。而估算的不確定性主要來 自兩個方面-觀測數(shù)據(jù)和估算模型。以隊0為例，全球大氣隊0有70%來源于土壤排放，其 中農田土壤的排放量占大約一半。目前對全球大氣隊0源匯的估計很不平衡，其中排放源被 低估了大約10%或1. 7Tg N yr_\對農田土壤N2O排放量的估計為0.6-14. 8Tg N yr-1 (IPCC， 2001)，顯然具有很大的不確定性。產生這樣大不確定性的原因，很可能是所依賴的觀測數(shù) 據(jù)絕大多數(shù)都來源于低頻率測定。許多研究表明，隊0的排放多是脈沖式發(fā)生的，每個脈沖 式排放峰持續(xù)的時間為幾個小時到1 3天。然而，目前國際上絕大部分的觀測采用的都 是3 10天1次的低頻率人工觀測。根據(jù)這樣低頻率的觀測數(shù)據(jù)估計的季節(jié)或年N2O排 放量，與每天6次的觀測相比，要偏低大約20 50% (Zheng et al.，2004)。當采用低頻 觀測數(shù)據(jù)來驗證模型計算的逐日隊0排放量時，經常遇到困難，即無法判斷模型計算結果是 否正確，因為間歇式觀測很容易漏測一些持續(xù)時間短(通常僅1 2天)但通量值卻非常 大(可能會比平常值高1 3個數(shù)量級)的隊0排放峰。因此，這樣的低頻率觀測數(shù)據(jù)也 不適合用于過程模型的建立與驗證。正是由于低頻觀測導致不可避免的大誤差，使得對N2O 排放過程及其環(huán)境要素控制機制的研究非常難以開展?，F(xiàn)有的人工觀測技術不能原位獲取 碳氮微量氣體的長期同步觀測有效數(shù)據(jù)，已有的原位觀測技術僅能對014和隊0這兩種成分 進行測定，亟需發(fā)展原位自動觀測技術對多種碳氮成分(CH4、C02、N20、N0)同時進行觀測，以 研究陸地生態(tài)系統(tǒng)-大氣碳氮微量氣體交換過程、規(guī)律與機制，獲取驗證模型的實測數(shù)據(jù) 和參數(shù)，以及評價生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體減排措施有效性。

發(fā)明內容
有鑒于國際上還沒有一套原位觀測技術設備能夠令人滿意地做到同時對CH4、C02、 N2O和NO這幾種重要碳氮微量氣體的凈交換進行同步、連續(xù)測定的問題，本發(fā)明的目的在于 提出一種獲取精度高、準確可靠、連續(xù)完整的土壤及低矮植被微量氣體排放觀測資料、減少 觀測人員的勞動強度和工作量的微量氣體的自動采集和分析系統(tǒng)及其方法。為達成所述目的，本發(fā)明的一方面，提供的微量氣體的自動采集和分析系統(tǒng)，采用 以下技術方案包括中心控制計算機、工業(yè)控制模塊組、采樣部和氣體采集分析部，其中中心控制計算機為工業(yè)控制計算機，通過工控組態(tài)軟件編寫程序，生成并發(fā)送采樣部的箱蓋的工控指令、氣路和氣體采集分析的工控指令；接收并存儲工業(yè)控制模塊組發(fā) 來含有環(huán)境氣象參數(shù)和微量氣體濃度數(shù)據(jù)的模擬信號；工業(yè)控制模塊組分別與中心控制計算機、采樣部和氣體采集分析部連接；氣體采 集分析部分別與采樣部的管線連接，氣體采集分析部接收采樣部的管線輸送氣體樣品；工 業(yè)控制模塊組接收中心控制計算機生成的采樣部箱蓋、氣路和氣體采集分析的工控信號、 接收采樣部的輸出具有環(huán)境氣象參數(shù)電壓信號；接收氣體采集分析部輸出具有微量氣體濃 度數(shù)據(jù)電壓信號；其中工業(yè)控制模塊組對采樣部的箱蓋、氣路和氣體采集分析工控信號 進行電壓轉換生成并輸出控制采樣部的箱蓋的多路開關信號、氣路邏輯分配信號和控制氣 體采集分析的多路開關電壓信號，用于控制采樣部的箱蓋按照工控信號自動開啟與關閉， 用于控制氣體采集分析部按照工控信號對采樣部的管線輸送的氣體樣品進行采集，用于對 氣體采集分析部的氣體樣品濃度數(shù)據(jù)進行氣相色譜、非色散紅外和化學發(fā)光分析；工業(yè)控 制模塊組對采樣部輸出具有環(huán)境氣象參數(shù)電流信號進行處理，生成并輸出含有環(huán)境氣象參 數(shù)的模擬信號；工業(yè)控制模塊組對氣體采集分析部輸出具有氣體濃度數(shù)據(jù)電壓信號進行處 理，生成并輸出含有氣體濃度數(shù)據(jù)模擬信號。為達成所述目的，本發(fā)明的第二方面，提供的微量氣體的自動采集和分析方法，該 方法包括步驟如下步驟Sl 中心控制計算機通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣體采集分析部的氣體采 集單元選擇A組第一采樣三通電磁閥開啟，開啟由A組第一采樣三通電磁閥和管線組成的 第一采樣通道，抽氣泵將對應的A組第一采樣箱內的氣體送入氣體采集分析部的氣路邏輯 分配器；氣路邏輯分配器的氣路邏輯處于管路清洗、標準氣進樣狀態(tài)，采樣箱內氣體通過 管路、二氧化碳分析儀、氮氧化物分析儀、質流量控制器最后從流量計的放空口流出系統(tǒng)； 同時，標準氣體進入溫室氣體進樣儀和氣相色譜儀，系統(tǒng)完成管路清洗和第一個標準氣進 樣；步驟S2 中心控制計算機通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，采樣部的田間控制終端選 擇對應A組第一三通電磁控制啟動閥開啟，關閉第一采樣箱；氣路邏輯分配器接收中心控 制計算機發(fā)出的指令，氣路邏輯轉為分析氣體樣品NO和CO2;第一采樣箱內氣體通過氣路 邏輯分配器進入二氧化碳紅外分析儀和氮氧化物分析儀；同時，氣相色譜儀完成標準氣體 CH0CO2和隊0的濃度分析；系統(tǒng)完成第一采樣箱第一次氣體樣品的NO、(X)2濃度分析，第一 個標準氣體CH4、CO2和隊0濃度分析；步驟S3 中心控制計算機通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣路邏輯分配器接收指令 后，狀態(tài)轉為分析氣體樣品CH4、CO2和隊0 ；第一采樣箱內氣體經氣路邏輯分配器進入溫室 氣體進樣儀和氣相色譜儀，分析氣體樣品CH4、CO2和隊0濃度；系統(tǒng)完成第一采樣箱第一次 氣體樣品CH4、CO2和N2O濃度分析；步驟S4 中心控制計算機通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣體采集分析部的氣體采 集單元關閉A組第一采樣三通電磁閥，打開B組第一采樣三通電磁閥，開啟由B組第一采樣 三通電磁閥和管線組成的第二采樣通道；氣路邏輯分配器的氣路邏輯處于管路清洗、標準 氣進樣狀態(tài)，第二采樣箱內氣體通過管路、二氧化碳分析儀、氮氧化物分析儀、質流量控制 器最后流出系統(tǒng)；同時，標準氣體進入溫室氣體進樣儀和氣相色譜儀，系統(tǒng)完成管路清洗和 第二個標準氣進樣；
步驟S5 中心控制計算機通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，采樣部的田間控制終端選 擇對應的B組第二三通電磁控制啟動閥開啟，關閉第二采樣箱；氣路邏輯分配器接收中心 控制計算機發(fā)出的指令，氣路邏輯轉為分析氣體樣品NO和CO2;第二采樣箱內氣體通過氣 路邏輯控制器進入二氧化碳紅外分析儀和氮氧化物分析儀；同時，氣相色譜儀完成標準氣 體CH4、⑶2和隊0的濃度分析；系統(tǒng)完成第二采樣箱第一次氣體樣品的N0、0)2濃度分析，第 二個標準氣體CH4、CO2和隊0濃度分析；步驟S6 中心控制計算機通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣路邏輯分配器接收指令 后，氣路邏輯轉為分析氣體樣品CH4、CO2和隊0 ；第二采樣箱內氣體經氣路邏輯分配器進入 溫室氣體進樣儀和氣相色譜儀，分析氣體樣品CH4、CO2和隊0濃度；系統(tǒng)完成第二采樣箱第 一次氣體樣品CH4、CO2和隊0濃度分析；步驟S7 中心控制計算機通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣體采集分析部的氣體采 集單元關閉B組第一采樣三通電磁閥，打開C組第一采樣三通電磁閥，開啟由C組第一采樣 三通電磁閥和管線組成的第三采樣通道；氣路邏輯分配器的氣路邏輯處于管路清洗、標準 氣進樣狀態(tài)，第三采樣箱內氣體通過管路、二氧化碳分析儀、氮氧化物分析儀、質流量控制 器最后流出系統(tǒng)；同時，標準氣體進入溫室氣體進樣儀和氣相色譜儀，系統(tǒng)完成管路清洗和 第三個標準氣進樣；步驟S8 中心控制計算機通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，采樣部的田間控制終端選 擇對應的C組第三三通電磁控制啟動閥開啟，關閉第三采樣箱；氣路邏輯分配器接收中心 控制計算機發(fā)出的指令，氣路邏輯轉為分析氣體樣品NO和CO2;第三采樣箱內氣體通過氣 路邏輯分配器進入二氧化碳紅外分析儀和氮氧化物分析儀；同時，氣相色譜儀完成標準氣 體CH4、⑶2和隊0的濃度分析，系統(tǒng)完成第三采樣箱第一次氣體樣品的C02、N0濃度分析，第 三個標準氣體CH4、CO2和隊0濃度分析；步驟S9 中心控制計算機通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣路邏輯分配器接收指令 后，氣路邏輯分配器的狀態(tài)轉為分析氣體樣品CH4、CO2和隊0 ；第三采樣箱內氣體經氣路邏 輯分配器進入溫室氣體進樣儀和氣相色譜儀，分析氣體樣品CH4、CO2和隊0濃度；系統(tǒng)完成 第三采樣箱第一次氣體樣品CH4、CO2和隊0濃度分析；步驟SlO 中心控制計算機通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣體采集分析部的氣體 采集單元關閉C組第一采樣三通電磁閥，打開A組第一采樣三通電磁閥，開啟第一采樣通 道；氣路邏輯分配器的氣路邏輯處于氣相色譜分析氣體樣品、CO2分析儀和NOx分析儀檢測 狀態(tài)，第一采樣箱內氣體通過二氧化碳分析儀、氮氧化物分析儀進行(X)2和NO濃度檢測；系 統(tǒng)完成第一采樣箱第二次氣體樣品C02、NO濃度分析；步驟Sll 中心控制計算機通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣路邏輯分配器接收指 令后，氣路邏輯分配器狀態(tài)轉為分析氣體樣品CH4、CO2和隊0 ；箱內氣體經氣路邏輯分配器 進入溫室氣體進樣儀和氣相色譜儀，分析氣體樣品CH4、CO2和隊0濃度；系統(tǒng)完成第一采樣 箱第二次氣體樣品CH4、CO2和隊0濃度分析；步驟S12 中心控制計算機通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣體采集分析部的氣體 采集單元關閉A組第一采樣三通電磁閥，打開B組第一采樣三通電磁閥，開啟第二采樣通 道；氣路邏輯分配器的氣路邏輯處于氣相色譜分析氣體樣品、CO2分析儀和NOx分析儀檢測 狀態(tài)，第二采樣箱內氣體通過二氧化碳分析儀、氮氧化物分析儀進行(X)2和NO濃度檢測；系統(tǒng)完成第二采樣箱第二次氣體樣品C02、NO濃度分析；步驟S13 中心控制計算機通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣路邏輯分配器接收指 令后，氣路邏輯分配器狀態(tài)轉為分析氣體樣品CH4、CO2和隊0 ；第二采樣箱內氣體經氣路邏 輯分配器進入溫室氣體進樣儀和氣相色譜儀，分析氣體樣品CH4、CO2和隊0濃度；系統(tǒng)完成 第二采樣箱第二次氣體樣品CH4、CO2和隊0濃度分析；步驟S 14 中心控制計算機通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣體采集分析部的氣體 采集單元關閉B組第一采樣三通電磁閥，打開C組第一采樣三通電磁閥，開啟第三采樣通 道；氣路邏輯分配器的氣路邏輯處于氣相色譜分析氣體樣品、CO2分析儀和NOx分析儀檢測 狀態(tài)，第三采樣箱內氣體通過二氧化碳分析儀、氮氧化物分析儀進行(X)2和NO濃度檢測；系 統(tǒng)完成第三采樣箱第二次氣體樣品C02、NO濃度分析；步驟S15 中心控制計算機通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣路邏輯分配器接收指 令后，氣路邏輯分配器的狀態(tài)轉為分析氣體樣品CH4、CO2和隊0 ；箱內氣體經氣路邏輯分配 器進入溫室氣體進樣儀和氣相色譜儀，分析氣體樣品CH4、CO2和隊0濃度；系統(tǒng)完成第三采 樣箱第二次氣體樣品CH4、CO2和隊0濃度分析；重復步驟S10-S15，完成第一采樣箱、第二采樣箱和第三采樣箱的第三次、第四次 和第五次氣體樣品分析，完成一個輪次三個標準氣體、每個采樣箱5個采集樣品的分析；所 有濃度數(shù)據(jù)由氣體采集分析部以電壓信號發(fā)送給第三工業(yè)控制模塊，經數(shù)模轉換后以數(shù)字 信號進入中心控制計算機存儲；環(huán)境氣象參數(shù)由采樣部以電流信號方式發(fā)送給第一工業(yè)控 制模塊，經數(shù)模轉換為數(shù)字信號進入中心控制計算機存儲。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明所采用的分體式采樣箱，在開啟狀態(tài)時，除頂箱箱蓋自動打開外，箱體也以 底座一邊為軸向上打開，底座與箱體間呈剪刀口狀，改善箱體內的通風條件，有效降低箱內 的溫室效應；其次，組合式的箱體設計可在不同的植物生長期選用頂箱或頂箱加延長箱的 方式，以適應作物不同生長階段的觀測需要。本發(fā)明氣路邏輯分配器的使用實現(xiàn)樣品氣體在不同檢測儀器間的切換，同時兼顧 儀器的標定。氣路邏輯分配器由五個三通電磁閥組成，通過這五個三通電磁閥不同狀態(tài)的 組合，分別完成氣體樣品在NO和(X)2濃度分析、溫室氣體(C02、CH4和隊0)濃度分析、標準 氣體進樣和分析、室內管路冷凝水去除等過程之間的轉換，完成多種成分分析的同時節(jié)約 分析時間，獲取更多的數(shù)據(jù)量。本發(fā)明提出了一套基于靜態(tài)透明箱，適用于多處理、多重復田間實驗，可同步、高 頻、長期自動連續(xù)原位觀測土壤及低矮植被微量氣體排放的技術設備系統(tǒng)。該系統(tǒng)將自動 箱技術與氣相色譜法、紅外分析法和化學發(fā)光法結合起來，能同時進行％0、CH4、0)2和NO的 排放觀測，并測定相關的環(huán)境參數(shù)。這是一套可長期不間斷地在田間對12個點位的微量氣 體排放進行每天6次同步連續(xù)觀測的自動系統(tǒng)，由計算機自動控制樣品采集和分析、存儲， 能夠長期、有效地獲取微量氣體排放通量原位觀測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)有效率達90%以上；可測定 與排放通量數(shù)據(jù)配套的環(huán)境因子，包括箱內外空氣溫度和分層的土壤濕度和土壤溫度等。 本發(fā)明的系統(tǒng)精度高、準確可靠、連續(xù)完整的土壤及低矮植被微量氣體排放觀測資料，減少 觀測人員的勞動強度和工作量。本發(fā)明能夠原位獲取碳氮微量氣體的長期同步觀測有效數(shù) 據(jù)，是研究陸地生態(tài)系統(tǒng)-大氣碳氮微量氣體交換過程、規(guī)律與機制的基礎，也是獲取驗證模型的實測數(shù)據(jù)和參數(shù)，以及評價生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體減排措施有效性非常必要的檢測技術 手段。


圖1為本發(fā)明微量氣體自動觀測系統(tǒng)采集和分析系統(tǒng)總框圖；圖2為本發(fā)明微量氣體自動觀測系統(tǒng)采集和分析電路圖；圖3為本發(fā)明微量氣體自動觀測系統(tǒng)采集和分析氣路圖；圖如為本發(fā)明氣體采樣部開啟狀態(tài)的工作示意圖；圖4b為本發(fā)明氣體采樣部關閉狀態(tài)的工作示意圖；圖5為本發(fā)明氣路邏輯分配器工作圖；圖fe氣路邏輯1-標準氣進入溫室氣體進樣儀、N0X/C02管路清洗；圖恥氣路邏輯2-氣相色譜分析隊0、CH4, CO2標準氣；N0X/(X)2分析氣體樣品；圖5c氣路邏輯3-氣體樣品進入溫室氣體進樣儀；NOXAD2放空；圖5d氣路邏輯4-氣相色譜分析氣體樣品；NOXAD2檢測下一個氣體樣品；圖k氣路邏輯5-管路除水。
具體實施例方式下面將結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明圖1示出微量氣體自動觀測系統(tǒng)總體框圖，由中心控制計算機1、工業(yè)控制模塊組 2、氣體采集分析部3和采樣部4組成，其中中心控制計算機1為工業(yè)控制計算機，與工業(yè)控制模塊組2通過RS232接口連接， 通過中心控制計算機1中的工控組態(tài)軟件編寫程序，生成并發(fā)送采樣部4的箱蓋的工控指 令、氣路和氣體采集分析的工控指令；接收并存儲工業(yè)控制模塊組2發(fā)來含有環(huán)境氣象參 數(shù)和微量氣體濃度數(shù)據(jù)的模擬信號；工業(yè)控制模塊組2分別與中心控制計算機1、氣體采集分析部3和采樣部4通過接 口連接；氣體采集分析部3分別與采樣部4的管線連接，氣體采集分析部3接收采樣部4的 管線輸送氣體樣品；工業(yè)控制模塊組2接收中心控制計算機1生成的采樣部4的箱蓋、氣路 和氣體采集分析的工控信號、接收采樣部4的輸出具有環(huán)境氣象參數(shù)電流信號；接收氣體 采集分析部3輸出具有微量氣體濃度數(shù)據(jù)電壓信號；其中工業(yè)控制模塊組2對采樣部4的 箱蓋、氣路和氣體采集分析工控信號進行電壓轉換生成并輸出控制采樣部4的箱蓋的多路 開關信號、氣路邏輯分配信號和控制氣體采集分析的多路開關電壓信號，用于控制采樣部4 的箱蓋按照工控信號自動開啟與關閉，用于控制氣體采集分析部3按照工控信號對采樣部 4的管線輸送的氣體樣品進行采樣，用于對氣體采集分析部3的氣體樣品的CH4、C02、N20和 NO濃度數(shù)據(jù)進行氣相色譜、非色散紅外和化學發(fā)光分析；工業(yè)控制模塊組2對采樣部4輸 出具有環(huán)境氣象參數(shù)電流信號進行處理，生成并輸出含有環(huán)境氣象參數(shù)的模擬信號；工業(yè) 控制模塊組2對氣體采集分析部3輸出具有氣體濃度數(shù)據(jù)電壓信號進行處理，生成并輸出 含有氣體濃度數(shù)據(jù)模擬信號。圖2示出微量氣體自動觀測系統(tǒng)采集和分析電路圖，其中工業(yè)控制模塊組2包括 通訊模塊21、第一工業(yè)控制模塊22、第二工業(yè)控制模塊23和第三工業(yè)控制模塊24。第一工業(yè)控制模塊22與采樣部4連接，第一工業(yè)控制模塊22按照采樣部4的箱蓋的工控信號，生 成并輸出實現(xiàn)采樣部4的箱蓋順序關閉和順序打開的控制信號；第二工業(yè)控制模塊23與氣體采集分析部3中具有的氣體采集單元32連接，根據(jù) 氣體采集的工控信號，生成并輸出對氣體樣品進行十二選一的采集分析控制；第三工業(yè)控制模塊M與氣體采集分析部3中具有的氣路邏輯分配器31連接，根 據(jù)氣體分析的工控信號，生成并輸出對氣路邏輯分配器31進行控制的控制信號，實現(xiàn)氣體 樣品按照設定程序進入各檢測儀器；通訊模塊21通過接口與中心控制計算機1連接，通過通訊總線與第一工業(yè)模塊控 制22、第二工業(yè)控制模塊23和第三工業(yè)控制模塊M并行連接；通訊模塊21接收中心控制 計算機1的工控組態(tài)程序發(fā)送的工控信號，將工控信號傳輸給第一工業(yè)控制模塊22、第二 工業(yè)控制模塊23和第三工業(yè)控制模塊M ；通訊模塊21接收第一工業(yè)控制模塊22和第三 工業(yè)控制模塊M發(fā)送的模擬信號并傳輸給中心控制計算機1 ；第一工業(yè)控制模塊22接收 工控信號并轉換為開關量信號輸送給采樣部4，用于控制采樣部4的箱蓋打開或關閉，接收 采樣部4輸出的具有環(huán)境氣象參數(shù)電流信號并生成數(shù)字模擬信號發(fā)送到通訊模塊21 ；第二 工業(yè)控制模塊23接收工控信號并轉換為開關量信號發(fā)送到氣體采集及分析部3，用于控制 氣體樣品采集；第三工業(yè)控制模塊M接收工控信號并轉換為開關量信號發(fā)送給氣體采集 及分析部3，用于控制氣體樣品的CH4、C02j20和NO濃度分析，接收氣體采集分析部3生成 的具有微量氣體濃度電壓信號轉換并為模擬信號發(fā)送到通訊模塊21。氣體采集分析部3包括氣路邏輯分配器31、氣體采集單元32、二氧化碳分析儀33、 氮氧化物分析儀34、溫室氣體進樣儀35和氣相色譜儀36。氣體采集單元32與工業(yè)控制模 塊組2連接，氣體采集單元32接收工業(yè)控制模塊組2的第二工業(yè)控制模塊23輸出的開關 信號，用于控制氣體樣品采集來源的選擇；氣路邏輯分配器31與工業(yè)控制模塊組2連接，氣 路邏輯分配器31接收工業(yè)控制模塊組2的第三工業(yè)控制模塊M輸出的開關信號，生成并 輸出對氣體樣品在二氧化碳分析儀33、氮氧化物分析儀34、溫室氣體進樣儀35和氣相色譜 儀36之間切換的控制信號；二氧化碳分析儀33、氮氧化物分析儀34和氣相色譜儀36與氣 路邏輯分配器31連接，二氧化碳分析儀33、氮氧化物分析儀34和氣相色譜儀36生成并輸 出氣體樣品的濃度數(shù)據(jù)以電壓信號發(fā)送給工業(yè)控制模塊2的第三工業(yè)控制模塊M，用于完 成對氣體樣品的CH4、CO2, N2O和NO濃度進行分析。采樣部4的機械部分由多組采樣箱、A組三通電磁控制啟動閥AQ，B組三通電磁控 制啟動閥BQ和C組三通電磁控制啟動閥CQ、空氣壓縮機47、驅動氣缸(圖中未標記)和泰 富龍高壓驅動氣路管線(圖中未標記)組成；驅動氣缸裝在采樣箱兩側，通過驅動氣路管線 與三通電磁控制啟動閥連接；空氣壓縮機47的出氣口分別與A組三通電磁控制啟動閥AQ、 B組三通電磁控制啟動閥BQ和C組三通電磁控制啟動閥CQ的進氣口 b串聯(lián)，A組三通電磁 控制啟動閥AQ、B組三通電磁控制啟動閥BQ和C組三通電磁控制啟動閥CQ的常開口 a和 常閉口 c分別通過泰富龍高壓驅動管線與各對應驅動氣缸的下進氣口和上進氣口相連。所述A組三通電磁控制啟動閥AQ，B組三通電磁控制啟動閥BQ和C組三通電磁控 制啟動閥CQ共具有十二個三通電磁控制啟動閥包括所述A組三通電磁控制啟動閥AQ具有第一三通電磁控制啟動閥AQl、第二三通電 磁控制啟動閥AQ2、第三三通電磁控制啟動閥AQ3和第四三通電磁控制啟動閥AQ4 ；
所述B組三通電磁控制啟動閥BQ具有第一三通電磁控制啟動閥BQl、第二三通電 磁控制啟動閥BQ2、第三三通電磁控制啟動閥BQ3和第四三通電磁控制啟動閥BQ4 ；所述C組三通電磁控制啟動閥CQ具有第一三通電磁控制啟動閥CQl、第二三通電 磁控制啟動閥CQ2、第三三通電磁控制啟動閥CQ3和第四三通電磁控制啟動閥CQ4。所述多組采樣箱為分體結構，其包括A組采樣箱44、B組采樣箱45和C組采樣箱 46，A組采樣箱44包括A采樣箱441至444，B組采樣箱45包括B采樣箱451至454，C組 采樣箱46包括C采樣箱461至464。采樣部4電路包括多組田間控制終端和多組采樣箱；所述多組田間控制終端包 括A組田間控制終端41、B組田間控制終端42、C組田間控制終端43 ；該A組田間控制終端41、B組田間控制終端42和C組田間控制終端43分別與第 一工業(yè)控制模塊22并行連接，A組田間控制終端41、B組田間控制終端42和C組田間控制 終端43接收第一工業(yè)控制模塊22發(fā)出的開關信號，控制采樣部4的A組三通電磁控制啟 動閥AQl至AQ4、B組三通電磁控制啟動閥BQl至BQ4、C組三通電磁控制啟動閥CQl至CQ4 的開關改變驅動氣缸的壓縮空氣流向，完成A組采樣箱44、B組采樣箱45和C組采樣箱46 中的各采樣箱的打開和關閉；并A組田間控制終端、B組田間控制終端和C組田間控制終端 還接收采樣箱環(huán)境參數(shù)探測器(溫度和濕度)發(fā)回的測量電流信號，輸送到工業(yè)控制模塊 組2中的第一工業(yè)控制模塊22。所述通訊模塊為485模塊，工業(yè)控制模塊組包括開關量模塊、模擬量模塊、雙路開 關電源和交流發(fā)光管指示燈。田間控制終端包括固態(tài)繼電器、直流開關電源、交流發(fā)光管指 示燈、電源插座和三刀開關。圖3示出微量氣體自動觀測系統(tǒng)采集和分析氣路圖，由氣體采集分析部3和采樣 部4組成。氣體采集分析部3包括氣路邏輯分配器31、氣體采集單元32、二氧化碳分析儀33、 氮氧化物分析儀34、溫室氣體進樣儀35、氣相色譜儀36、標準氣體30、質流量控制計38、流 量計39和不銹鋼管路。所述氣路邏輯分配器31由二通電磁閥311、第一三通電磁閥312、第 二三通電磁閥313、第三三通電磁閥314和第四三通電磁閥315五個電磁閥組成；第一三通 電磁閥312的第一進樣口 b與除水冷阱323相連，第一三通電磁閥312的第一常開口 a與 第二三通電磁閥313的第二常開口 a相連，第一三通電磁閥312的第一常閉口 c與第三三 通電磁閥314的第三常閉口 c相連；第二三通電磁閥313的第二進樣口 b與二氧化碳分析 儀33相連，而第二常閉口 c則放空；二氧化碳分析儀33與氮氧化物分析儀34串連，質流量 控制器38和流量計39串連在氮氧化物分析儀34的出口處；第三三通電磁閥314的第三常 開口 a與標準氣體30相連，第三三通電磁閥314的第三進氣口 b與第四三通電磁閥315的 第四常閉口 c相連；第四三通電磁閥315的第四進氣口 b與溫室氣體進樣儀35相連，第四 常開口 a則放空。二通電磁閥311與除水冷阱323的底部相連，開啟時排出除水冷阱323 內的水。氣體采集單元32由多組采樣三通電磁閥、集束器321、抽氣泵322和除水冷阱323 組成。多組采樣三通電磁閥包括A組采樣三通電磁閥AZ、B組采樣三通電磁閥BZ和C組 采樣三通電磁閥CZ，A組采樣三通電磁閥AZ含有第一采樣三通電磁閥AZ1至第四采樣三通 電磁閥AZ4 ；B組采樣三通電磁閥BZ含有第一采樣三通電磁閥BZl至第四采樣三通電磁閥BZ4 ；C組采樣三通電磁閥CZ含有第一采樣三通電磁閥CZl至第四采樣三通電磁閥CZ4 ；多 組采樣三通電磁閥的每個采樣三通電磁閥的常開口 a均為放空，每個采樣三通電磁閥的常 閉口 c均與集束器321相連；A組采樣三通三通電磁閥AZ的進樣口 b分別與A組采樣箱相 連；B組采樣三通電磁閥BZ的進樣口 b分別與B組采樣箱相連；C組采樣三通電磁閥CZ的 進樣口 b分別與C組采樣箱相連；抽氣泵322進氣口端與集束器321相連，出氣口端與除水 冷阱323相連。所述第一三通電磁閥312、第二三通電磁閥313、第三三通電磁閥314和第四三通 電磁閥315、A組、B組和C組三通電磁控制啟動閥AQ、BQ和CQ、A組采樣三通電磁閥AZ、B 組采樣三通電磁閥BZ和C組采樣三通電磁閥CZ都是使用三通電磁閥，該三通電磁閥為二 位三通電磁閥，有進氣口 b、常開口 a和常閉口 c三個口 ；在不通電情況下(關閉)，進氣口 b和常開口 a相通，常閉口 c關閉；通電情況下(開啟)，進氣口 b和常閉口 c相通，常開口 a關閉。氣路邏輯分配器31五個電磁閥由程序控制實現(xiàn)的開關狀態(tài)，完成五種邏輯狀態(tài) ①標準氣進入溫室氣體進樣儀、CO2分析儀和NOx分析儀管路清洗；②氣相色譜分析N20、 CH4, CO2標準氣；③氣體樣品進入溫室氣體進樣儀、CO2分析儀和NOx分析儀放空；④氣相色 譜分析氣體樣品、(X)2分析儀和NOx分析儀檢測下一個氣體樣品和⑤管路除水；圖如為本發(fā)明氣體采樣箱開啟狀態(tài)的工作示意圖；以采樣箱441為例。采樣箱 441由箱蓋4411、箱體4412、底座4414、支架4415、驅動氣缸4413、溫度傳感器4416、濕度 傳感器4417、采樣口 4418、混氣扇4419和平衡管4410組成。其中，平衡管4410位于箱體 4412上，底座4414由不銹鋼角鋼焊接而成，在底座4414的四個角焊有刃口向下的四只支架 4415。箱體4412的立體邊框由不銹鋼角鋼焊接而成，箱壁板采用2mm厚的聚碳酸酯板，透 過光譜寬，紫外和長波的主要部分可以透過85%。箱體4412和箱蓋4411通過不銹鋼鉸鏈 連接，箱體4412和底座4414通過轉軸連接。箱體4412可由頂箱單獨組成，也可由頂箱和 延長箱組成，以適應被觀測作物的生長狀況。箱體4412內壁上裝有溫度傳感器4416、濕度 傳感器4417、采樣口 4418和混氣風扇4419。兩只驅動氣缸4413分裝在箱體4412兩側，驅 動氣缸4413的驅動氣由空氣壓縮機47提供。箱體4412具有五個面的透明薄板，透明薄板 選用聚碳酸酯材料。各個采樣箱的驅動氣流向受對應的三通電磁控制啟動閥控制，如采樣箱441對應 A組第一三通電磁控制啟動閥AQl。三通控制啟動電磁閥不通電時，在壓縮空氣的作用下驅 動氣缸4413滑桿伸出，箱蓋4411向上開啟，與箱體4412間呈約75°角，同時箱體4412以 底座4414 一邊為轉軸開啟，箱體4412與底座4414間打開呈剪刀口狀，采樣箱441開啟 ’第 一工業(yè)控制模塊22接收中心控制計算1發(fā)出的工控信號并轉換為開關信號發(fā)送到A組田 間控制終端41。A組田間控制終端41的繼電器開啟，對應的第一三通控制啟動電磁閥AQl 通電，空氣壓縮機47的空氣流向改變，在空氣壓力下氣缸4413的滑桿縮回，箱體4412回到 底座4414，同時箱蓋4411關閉，采樣箱441關閉，如圖4b為采樣箱關閉狀態(tài)的工作示意圖。 箱蓋4411和底座4414的框架間均粘貼密封條，保證關閉時采樣箱內不漏氣。在箱體4412 與底座4414張開的剪刀口處，安裝兩個扭簧(圖中未畫出)，以消除開關采樣箱時對底座快 速沖擊造成的震動。分體式采樣箱的優(yōu)點在于開啟狀態(tài)時，除頂箱箱蓋自動打開外，箱體也以底座一邊為軸向上打開，底座與箱體間呈剪刀口狀，改善箱體內的通風條件，有效降低箱內的溫室 效應；其次，組合式的箱體設計可在不同的植物生長期選用頂箱或頂箱加延長箱的方式，以 適應作物不同生長階段的觀測需要。圖fe-圖k示出氣路邏輯分配器31在不同氣路邏輯下各三通電磁閥的工作狀 態(tài)。氣路邏輯分配器31為本發(fā)明的核心部分。氣路邏輯分配器31由第一三通電磁閥312、 第二三通電磁閥313、第三三通電磁閥314、第四三通電磁閥315和二通電磁閥311組成，通 過這五個電磁閥不同狀態(tài)的組合，分別完成氣體樣品NO和CO2濃度分析、溫室氣體(C02、CH4 和N2O)濃度分析、標準氣體進樣和分析、室內管路冷凝水去除等過程，完成多種微量氣體濃 度分析的同時節(jié)約分析時間。圖fe為氣路邏輯①-標準氣進入溫室氣體進樣儀、(X)2分析儀和NOx分析儀管路清 洗；此時二通電磁閥311、第一三通電磁閥312、第二三通電磁閥313和電磁閥第三三通314 關閉，第四三通電磁閥315開啟；圖恥氣路邏輯②-氣相色譜分析&0、CH4、0)2標準氣；(X)2分析儀和NOx分析儀分 析氣體樣品，此時二通電磁閥311、第一三通電磁閥312、第二三通電磁閥313、第三三通電 磁閥314和第四三通電磁閥315全部關閉；圖5c氣路邏輯③-氣體樣品進入溫室氣體進樣儀，CO2分析儀和NOx分析儀放空； 此時二通電磁閥311關閉，第一三通電磁閥312、第二三通電磁閥313、第三三通電磁閥314 和第四三通電磁閥315開啟；圖5d氣路邏輯④-氣相色譜分析氣體樣品，CO2分析儀和NOx分析儀檢測下一個 氣體樣品；此時二通電磁閥311關閉，第一三通電磁閥312、第二三通電磁閥313和第四三 通電磁閥315開啟，第三三通電磁閥314關閉；圖^3氣路邏輯⑤-管路除水；此時二通電磁閥311開啟，第一三通電磁閥312、第 四三通電磁閥315關閉，第二三通電磁閥313和第三三通電磁閥314開啟；檢測儀器中，二氧化碳分析儀33和氮氧化物分析儀34均為市售商品，可以直接用 于樣品(X)2和NO的檢測。而氣相色譜儀36的進樣部分不能滿足同時分析CH4、⑶2和隊0的 需要，需配置大氣物理所自行研制的溫室氣體進樣儀35后，才能實現(xiàn)CH4、⑶2和N2O三種溫 室氣體的同步分析。微量氣體自動采集和分析系統(tǒng)應用于土壤及低矮植被，在此十二個采樣箱分為三 組，每組四個采樣箱，對應田間三種處理A、B、C，每個處理四個重復；要求每個田間處理在 每一個小時都有通量數(shù)據(jù)，且通量數(shù)據(jù)由5個濃度數(shù)據(jù)產生。因此，每個小時內需要順序對 A、B、C三個處理的一個重復進行氣體樣品的采集和分析，即每小時順序關閉三個采樣箱，抽 取箱內氣體樣品進行分析；四個小時后，對所有的采樣箱完成一次循環(huán)；每天可完成六次 循環(huán)。根據(jù)上述要求在中心控制計算機1的工控組態(tài)軟件內編寫工控程序，根據(jù)采樣順 序以采樣箱441、采樣箱451和采樣箱461分別為第一采樣箱、第二采樣箱和第三采樣箱，第 一個小時內氣體樣品采集及分析過程為例，步驟如下測量期間，空氣壓縮機47和抽氣泵322連續(xù)運轉。步驟Sl 中心控制計算機1通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣體采集分析部3的氣 體采集單元32選擇A組第一采樣三通電磁閥AZl開啟，開啟由A組第一采樣三通電磁閥AZl和管線組成的第一采樣通道，抽氣泵322將對應的采樣箱441內的氣體送入氣體采集分 析部3的氣路邏輯分配器31 ；氣路邏輯分配器31處于氣路邏輯①；采樣箱441內氣體通過 管路、A組第一采樣三通電磁閥AZl Wb 口和c 口、集束器321、除水冷阱323、第一三通電 磁閥312的第一 b 口和第一 a 口、第二三通電磁閥313的第二 b 口和第二 a 口，進入二氧化 碳分析儀33和氮氧化物分析儀34，通過質流量控制器38，最后從流量計39的放空口排出 系統(tǒng)，用采樣箱441內空氣沖洗采樣管路。同時，標準氣體30通過第三三通電磁閥314的 第三a 口和第三b 口、第四三通電磁閥315的第四c 口和第四b 口進入溫室氣體進樣儀；系 統(tǒng)完成管路清洗和第一個標準氣進樣；步驟S2 中心控制計算機1通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，采樣部的田間控制終端 41選擇對應A組第一三通電磁控制啟動閥AQl開啟，采樣箱411的驅動氣缸4413內壓縮空 氣流向改變，驅動氣缸4413的滑桿收回，采樣箱441關閉；氣路邏輯分配器接收中心控制計 算機發(fā)出的指令，轉為氣路邏輯②；采樣箱441內氣體通過A組第一采樣三通電磁閥AZl的 b 口和a 口、集束器321、除水冷阱323、經氣路邏輯分配器31第一三通電磁閥312的第一 b 口和第一 a 口、第二三通電磁閥313的第二 a 口和第二 b 口，再進入二氧化碳分析儀33和 氮氧化物分析儀34進行采樣箱441內第一個空氣樣品的CO2和NO濃度分析；同時，氣相色 譜儀36開始分析第一個標準氣樣品的CH4、0)2和隊0濃度。系統(tǒng)完成第一采樣箱第一次氣 體樣品的NO、CO2濃度分析，第一個標準氣體CH4、CO2和隊0濃度分析；步驟S3 中心控制計算機1通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣路邏輯分配器31接收 指令后，轉為氣路邏輯③；第一三通電磁閥312、第二三通電磁閥313、第三三通電磁閥314 和第四三通電磁閥315開啟，采樣箱441內氣體通過第一三通電磁閥312的第一 b 口和第 一 c 口，第三三通電磁閥314的第三c 口和第三b 口、第四三通電磁閥315的第四c 口和第 四b 口進入溫室氣體進樣儀35，進樣20秒后，第四三通電磁閥315關閉，氣體平衡20秒后 氣相色譜儀36開始分析采樣箱441內第一個空氣樣品的CH4、0)2和N2O濃度。系統(tǒng)完成第 一采樣箱第一次氣體樣品CH4、CO2和隊0濃度分析；步驟S4 中心控制計算機1通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣體采集分析部3的氣 體采集單元32關閉A組第一采樣三通電磁閥AZ1，打開B組第一采樣三通電磁閥BZ1，開啟 由B組第一采樣三通電磁閥BZl和管線組成的第二采樣通道；氣路邏輯分配器31接收中心 控制計算機1的指令，轉為氣路邏輯①，處于管路清洗、標準氣進樣狀態(tài)；B組第一采樣三通 電磁閥BZl打開，抽氣泵322開始抽取采樣箱451內氣體，通過氣路邏輯分配器31、B組第 一采樣三通電磁閥BZl Wb 口和c 口、集束器321、除水冷阱323、第一三通電磁閥312的第 一 b 口和第一 a 口、第二三通電磁閥313的第二 b 口和第二 a 口，進入二氧化碳分析儀33 和氮氧化物分析儀34，通過質流量控制器38，最后從流量計39的放空口排出，用采樣箱451 內空氣沖洗采樣管路200秒；同時，標準氣體30再次通過第三三通電磁閥314的第三a 口 和第三b 口、第四三通電磁閥315的第四c 口和第四b 口進入溫室氣體進樣儀35和氣相色 譜儀36 ；系統(tǒng)完成管路清洗和第二個標準氣進樣；步驟S5 中心控制計算機1通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，采樣部4的田間控制終 端42選擇對應的B組第一三通電磁控制啟動閥BQl開啟，關閉采樣箱451 ；氣路邏輯分配 器31接收中心控制計算機1發(fā)出的指令，氣路邏輯轉為氣路邏輯②；采樣箱451內氣體通 過B組第一采樣三通電磁閥BZl的b 口和a 口、集束器321、除水冷阱323、經氣路邏輯分配器31第一三通電磁閥312的第一 b 口和第一 a 口、第二三通電磁閥313的第二 a 口和第二 b 口，再進入二氧化碳分析儀33和氮氧化物分析儀34進行采樣箱451內第一個空氣樣品的 CO2和NO濃度分析；同時，氣相色譜儀36開始分析第二個標準氣樣品的CH4、CO2和N2O濃 度。系統(tǒng)完成第二采樣箱第一次氣體樣品的NO、CO2濃度分析，第二個標準氣體CH4、CO2和 N2O濃度分析；步驟S6 中心控制計算機1通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣體采集分析部3的氣 路邏輯分配器31接收指令后，轉為氣路邏輯③，采樣箱451內氣體通過第一三通電磁閥312 的第一 b 口和第一 c 口，第三三通電磁閥314的第三c 口和第三b 口、第四三通電磁閥315 的第四c 口和第四b 口進入溫室氣體進樣儀35;隨后，氣體平衡20秒后氣相色譜儀36開 始分析采樣箱451內第一個空氣樣品的014、0)2和隊0濃度；系統(tǒng)完成第二采樣箱第一次氣 體樣品CH4、CO2和N2O濃度分析；步驟S7 中心控制計算機1通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣體采集分析部3的氣 體采集單元32關閉B組第一采樣三通電磁閥BZ1，打開C組第一采樣三通電磁閥CZ1，開啟 由C組第一采樣三通電磁閥CZl和管線組成的第三采樣通道；氣路邏輯分配器31處于氣路 邏輯①，采樣箱461內氣體通過管路、C組第一采樣三通電磁閥CZl的b 口和c 口、集束器 321、除水冷阱323、第一三通電磁閥312的第一 b 口和第一 a 口、第二三通電磁閥313的第 二 b 口和第二 a 口，進入二氧化碳分析儀33和氮氧化物分析儀34，通過質流量控制器38， 最后從流量計39的放空口排出系統(tǒng)，用采樣箱461內空氣沖洗采樣管路。同時，標準氣體 30通過第三三通電磁閥314的第三a 口和第三b 口、第四三通電磁閥315的第四c 口和第 四b 口進入溫室氣體進樣儀；系統(tǒng)完成管路清洗和第三個標準氣進樣；步驟S8 中心控制計算機1通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，采樣部4的田間控制終 端43選擇對應的C組第一三通電磁控制啟動閥CQl開啟，關閉采樣箱461 ；氣路邏輯分配 器31接收中心控制計算機1發(fā)出的指令，轉為氣路邏輯②；采樣箱461內氣體通過C組第 一采樣三通電磁閥CZl Wb 口和a 口、集束器321、除水冷阱323、經氣路邏輯分配器31第 一三通電磁閥312的第一 b 口和第一 a 口、第二三通電磁閥313的第二 a 口和第二 b 口，再 進入二氧化碳分析儀33和氮氧化物分析儀34進行采樣箱461內第一個空氣樣品的(X)2和 NO濃度分析；同時，氣相色譜儀36完成標準氣體CH4、⑶2和N2O的濃度分析，系統(tǒng)完成第三 采樣箱第一次氣體樣品的C02、NO濃度分析，第三個標準氣體CH4、CO2和隊0濃度分析；步驟S9 中心控制計算機1通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣體采集分析部3的氣 路邏輯分配器31接收指令后，轉為氣路邏輯③；采樣箱461內氣體通過第一三通電磁閥 312的第一 b 口和第一 c 口，第三三通電磁閥314的第三c 口和第三b 口、第四三通電磁閥 315的第四c 口和第四b 口進入溫室氣體進樣儀35，進樣20秒后，第四三通電磁閥315關 閉，氣體平衡20秒后氣相色譜儀36開始分析采樣箱461內第一個空氣樣品的CH4、CO2和 N2O濃度。系統(tǒng)完成第三采樣箱第一次氣體樣品CH4、CO2和N2O濃度分析；步驟SlO 中心控制計算機1通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣體采集分析部3的氣 體采集單元32關閉C組第一采樣三通電磁閥CZ1，打開A組第一采樣三通電磁閥AZ1，開啟 第一采樣通道；氣路邏輯分配器31處于氣路邏輯④，采樣箱441內氣體通過A組第一采樣 三通電磁閥AZlWb 口和c 口、集束器321、除水冷阱323、第一三通電磁閥312的第一 b 口 和第一 a 口、第二三通電磁閥313的第二 b 口和第二 a 口，進入二氧化碳分析儀33和氮氧化物分析儀34進行(X)2和NO濃度檢測；系統(tǒng)完成第一采樣箱第二次氣體樣品C02、N0濃度 分析；步驟Sll 中心控制計算機1通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣路邏輯分配器31接 收指令后，狀態(tài)轉為氣路邏輯③，采樣箱441內氣體通過第一三通電磁閥312的第一 b 口和 第一 c 口，第三三通電磁閥314的第三c 口和第三b 口、第四三通電磁閥315的第四c 口和 第四b 口進入溫室氣體進樣儀35 ；隨后，氣體平衡20秒后氣相色譜儀36開始分析采樣箱 441內第二個空氣樣品的CH4、C02*N20濃度；系統(tǒng)完成第一采樣箱第二次氣體樣品CH4、⑶2 和N2O濃度分析；步驟S12 中心控制計算機1通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣體采集分析部3的氣 體采集單元32關閉A組第一采樣三通電磁閥AZ1，打開B組第一采樣三通電磁閥BZ1，開啟 第二采樣通道；氣路邏輯分配器31處于氣路邏輯④，采樣箱451內氣體通過B組第一采樣 三通電磁閥BZl Wb 口和c 口、集束器321、除水冷阱323、第一三通電磁閥312的第一 b 口 和第一 a 口、第二三通電磁閥313的第二 b 口和第二 a 口，進入二氧化碳分析儀33和氮氧 化物分析儀34進行(X)2和NO濃度檢測；系統(tǒng)完成第二采樣箱第二次氣體樣品C02、N0濃度 分析；步驟S13 中心控制計算機1通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣路邏輯分配器31接 收指令后，氣路邏輯分配器狀態(tài)轉為氣路邏輯③，采樣箱451內氣體通過第一三通電磁閥 312的第一 b 口和第一 c 口，第三三通電磁閥314的第三c 口和第三b 口、第四三通電磁閥 315的第四c 口和第四b 口進入溫室氣體進樣儀35 ；隨后，氣體平衡20秒后氣相色譜儀36 開始分析采樣箱451內第二個空氣樣品的CH4、C02*N20濃度；系統(tǒng)完成第二采樣箱第二次 氣體樣品CH4、CO2和N2O濃度分析；步驟S14 中心控制計算機1通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣體采集分析部3的氣 體采集單元32關閉B組第一采樣三通電磁閥BZ1，打開C組第一采樣三通電磁閥CZ1，開啟 第三采樣通道；氣路邏輯分配器31處于氣路邏輯④，采樣箱461內氣體通過C組第一采樣 三通電磁閥CZlWb 口和c 口、集束器321、除水冷阱323、第一三通電磁閥312的第一 b 口 和第一 a 口、第二三通電磁閥313的第二 b 口和第二 a 口，進入二氧化碳分析儀33和氮氧 化物分析儀34進行(X)2和NO濃度檢測；系統(tǒng)完成第三采樣箱第二次氣體樣品C02、N0濃度 分析；步驟S15 中心控制計算機1通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣路邏輯分配器31接 收指令后，轉為氣路邏輯③，采樣箱461內氣體通過第一三通電磁閥312的第一 b 口和第一 c 口，第三三通電磁閥314的第三c 口和第三b 口、第四三通電磁閥315的第四c 口和第四 b 口進入溫室氣體進樣儀35 ；隨后，氣體平衡20秒后氣相色譜儀36開始分析采樣箱461內 第二個空氣樣品的CH4、⑶2和N2O濃度；系統(tǒng)完成第三采樣箱第二次氣體樣品CH4、⑶2和N2O 濃度分析；重復步驟S10-S15，完成第一、第二和第三采樣箱的第三次、第四次和第五次氣體 樣品分析，完成一個輪次(包括三個標準氣體、每個采樣箱5個采集樣品)的分析；
然后，中心控制計算機1通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，采樣部4的田間控制終端41 選擇對應A組第一三通電磁控制啟動閥AQl關閉，采樣箱441開啟；采樣部4的田間控制終 端42選擇對應B組第一三通電磁控制啟動閥BQl關閉，采樣箱451開啟；采樣部4的田間控制終端43選擇對應C組第一三通電磁控制啟動閥CQl關閉，采樣箱461開啟；氣路邏輯 分配器31接收指令后，轉為氣路邏輯⑤，系統(tǒng)除水，準備進入下一輪次的采集和分析。在第二、第三和第四個小時里，相應開啟的三通電磁控制啟動閥和采樣三通電磁 閥為 AQ2、BQ2、CQ2, AZ2、BZ2、CZ2 ；AQ3、BQ3、CQ3, AZ3.BZ3, CZ3 ；AQ4、BQ4、CQ4, AZ4、BZ4 和 CZ4，對應采樣箱442、452、462，443、453、463和444、454、464，采集與分析步驟與第一個輪 次相同。所有濃度數(shù)據(jù)由氣體采集分析部3以電壓信號發(fā)送給第三工業(yè)控制模塊M，經數(shù) 模轉換后以數(shù)字信號進入中心控制計算機1存儲；環(huán)境氣象參數(shù)由采樣部4以電流信號方 式發(fā)送給第一工業(yè)控制模塊22，經數(shù)模轉換為數(shù)字信號進入中心控制計算機1存儲。第五個小時開始第二個周期，重復第一個小時的循環(huán)。如此連續(xù)循環(huán)下去，每日完 成6個周期，直至觀測和分析工作完畢。本發(fā)明裝置已經在山西省永濟市董村農場投入正常觀測。本發(fā)明具有如下優(yōu)點適用觀測對象廣，可應用于農田、草地、林地；連續(xù)、高頻、 精度高，能同時獲取多種氣體的有效數(shù)據(jù)；箱體設計可減少箱內環(huán)境的溫室效應；資料連 續(xù)可靠，免除了人工采集的辛勞。以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任 何熟悉該技術的人在本發(fā)明所揭露的技術范圍內，可理解想到的變換或替換，都應涵蓋在 本發(fā)明的包含范圍之內，因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
權利要求
1.一種微量氣體自動采集和分析系統(tǒng)，其特征在于，包括中心控制計算機、工業(yè)控制模 塊組、采樣部和氣體采集分析部，其中中心控制計算機為工業(yè)控制計算機，通過工控組態(tài)軟件編寫程序，生成并發(fā)送采樣部 的箱蓋的工控指令、氣路和氣體采集分析的工控指令；接收并存儲工業(yè)控制模塊組發(fā)來含 有環(huán)境氣象參數(shù)和微量氣體濃度數(shù)據(jù)的模擬信號；工業(yè)控制模塊組分別與中心控制計算機、采樣部和氣體采集分析部連接；氣體采集分 析部分別與采樣部的管線連接，氣體采集分析部接收采樣部的管線輸送氣體樣品；工業(yè)控 制模塊組接收中心控制計算機生成的采樣部箱蓋、氣路和氣體采集分析的工控信號、接收 采樣部輸出具有環(huán)境氣象參數(shù)電流信號；接收氣體采集分析部輸出具有微量氣體濃度數(shù)據(jù) 電壓信號；其中工業(yè)控制模塊組對采樣部的箱蓋、氣路和氣體采集分析工控信號進行電 壓轉換生成并輸出控制采樣部的箱蓋的多路開關信號、氣路邏輯分配信號和控制氣體采集 分析的多路開關電壓信號，用于控制采樣部的箱蓋按照工控信號自動開啟與關閉，用于控 制氣體采集分析部按照工控信號對采樣部的管線輸送的氣體樣品進行采集，用于對氣體采 集分析部的氣體樣品濃度數(shù)據(jù)進行氣相色譜、非色散紅外和化學發(fā)光分析；工業(yè)控制模塊 組對采樣部輸出具有環(huán)境氣象參數(shù)電流信號進行處理，生成并輸出含有環(huán)境氣象參數(shù)的模 擬信號；工業(yè)控制模塊組對氣體采集分析部輸出具有氣體濃度數(shù)據(jù)電壓信號進行處理，生 成并輸出含有氣體濃度數(shù)據(jù)模擬信號。
2.如權利要求1所述的微量氣體自動采集和分析系統(tǒng)，其特征在于，所述工業(yè)控制模 塊組含有通訊模塊、第一工業(yè)控制模塊、第二工業(yè)控制模塊和第三工業(yè)控制模塊，其中第一工業(yè)控制模塊與采樣部連接，第一工業(yè)控制模塊按照采樣部箱蓋的工控信號，生 成并輸出實現(xiàn)采樣部箱蓋順序關閉和打開的控制信號；第二工業(yè)控制模塊與氣體采集分析部中具有的氣體采集單元連接，根據(jù)氣體采集的工 控信號，生成并輸出對氣體樣品進行十二選一的采集分析控制；第三工業(yè)控制模塊與氣體采集分析部中具有的氣路邏輯控制器連接，根據(jù)氣體分析的 工控信號，生成并輸出對所述氣路邏輯控制器進行控制的控制信號，實現(xiàn)氣體樣品按照設 定程序進入各檢測儀器；通訊模塊分別與第一工業(yè)控制模塊、第二工業(yè)控制模塊和第三工業(yè)控制模塊并行連 接，通訊模塊接收中心控制計算機的工控組態(tài)程序發(fā)送的工控信號，將工控信號傳輸給第 一工業(yè)控制模塊、第二工業(yè)控制模塊和第三工業(yè)控制模塊；通訊模塊接收第一工業(yè)控制模 塊和第三工業(yè)控制模塊發(fā)送的模擬信號并傳輸給中心控制計算機；第一工業(yè)控制模塊接收 工控信號并轉換為開關量信號輸送給采樣部，用于控制采樣部的開閉，接收采樣部輸出的 電流信號并生成數(shù)字模擬信號發(fā)送到通訊模塊；第二工業(yè)控制模塊接收工控信號并轉換 為開關量信號發(fā)送到氣體采集及分析部，用于控制氣體樣品選擇和采集；第三工業(yè)控制模 塊接收工控信號并轉換為開關量信號發(fā)送給氣體采集分析部，用于控制氣體樣品的濃度分 析，接收氣體采集分析部生成的電壓信號并轉換為模擬信號發(fā)送到通訊模塊。
3.如權利要求1或2所述的微量氣體自動采集和分析系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體采集 分析部由氣路邏輯分配器、氣體采集單元、二氧化碳分析儀、氮氧化物分析儀、溫室氣體進 樣儀和氣相色譜儀組成；氣體采集單元與第二工業(yè)控制模塊連接，接收第二工業(yè)控制模塊輸出的開關信號，用于控制氣體樣品采集來源的選擇；氣路邏輯分配器與第三工業(yè)控制模塊連接，接收第三工業(yè)控制模塊輸出的開關信號， 生成并輸出對氣體樣品在二氧化碳分析儀、氮氧化物分析儀、溫室氣體進樣儀和氣相色譜 儀之間切換的控制信號；二氧化碳分析儀、氮氧化物分析儀和氣相色譜儀與氣路邏輯分配器連接，二氧化碳分 析儀、氮氧化物分析儀和氣相色譜儀接收切換控制信號，二氧化碳分析儀、氮氧化物分析儀 和氣相色譜儀生成并輸出氣體樣品的濃度數(shù)據(jù)以電壓信號發(fā)送給工業(yè)控制模塊，完成對氣 體樣品濃度的分析。
4.如權利要求3所述的微量氣體自動采集和分析系統(tǒng)，其特征在于，所述氣路邏輯分 配器由二通電磁閥、第一三通電磁閥、第二三通電磁閥、第三三通電磁閥和第四三通電磁閥 五個電磁閥組成，氣路邏輯分配器的五個電磁閥由程序控制實現(xiàn)的開關狀態(tài)，完成標準氣 進入溫室氣體進樣儀、(X)2分析儀和NOx分析儀管路清洗，氣相色譜分析N20、CH4、⑶2標準氣， 氣體樣品進入溫室氣體進樣儀、CO2分析儀和NOx分析儀放空，氣相色譜分析氣體樣品、CO2 分析儀和NOx分析儀檢測下一個氣體樣品和管路除水五種邏輯狀態(tài)；其中第一三通電磁 閥的第一進樣口與除水冷阱相連，第一三通電磁閥的第一常開口與第二三通電磁閥的第二 常開口相連，第一三通電磁閥的第一常閉口與第三三通電磁閥的第三常閉口相連；第二三 通電磁閥的第二進樣口與二氧化碳分析儀相連，而第二常閉口則放空；二氧化碳分析儀與 氮氧化物分析儀串連，質流量控制器和流量計串連在氮氧化物分析儀的出口 ；第三三通電 磁閥的第三常開口與標準氣體相連，第三三通電磁閥的第三進氣口與第四三通電磁閥的第 四常閉口相連；第四三通電磁閥的第四進氣口與溫室氣體進樣儀相連，第四常開口則放空； 二通電磁閥與除水冷阱的底部相連，開啟時排出除水冷阱內的水。
5.如權利要求1所述的微量氣體自動采集和分析系統(tǒng)，其特征在于，還包括，采樣部 的機械部分由多個采樣箱組、多組三通電磁控制啟動閥、空氣壓縮機、驅動氣缸和高壓驅動 氣路管線組成；驅動氣缸裝在采樣箱兩側，通過驅動氣路管線與三通電磁控制啟動閥連接； 每個三通電磁控制啟動閥的常開口與對應驅動氣缸的下進氣口相連；每個三通電磁控制啟 動閥的進氣口均與空氣壓縮機的出氣口相連；每個三通電磁控制啟動閥的常閉口與對應驅 動氣缸的上進氣口相連；空氣壓縮機通過驅動氣路管線與各三通電磁控制啟動閥連接。
6.如權利要求1或5所述的微量氣體自動采集和分析系統(tǒng)，其特征在于，還包括，采樣 部的電路部分含有多組田間控制終端和多組采樣箱；所述多組田間控制終端包括A組田 間控制終端、B組田間控制終端和C組田間控制終端；所述多組采樣箱包括A組采樣箱、B 組采樣箱和C組采樣箱；所述A組田間控制終端、B組田間控制終端和C組田間控制終端分別與第一工業(yè)控制 模塊并行連接，A組田間控制終端、B組田間控制終端和C組田間控制終端接收第一工業(yè)控 制模塊發(fā)出的開關信號，用于控制采樣部的多組三通電磁控制啟動閥的開關改變驅動氣缸 的壓縮空氣流向；以控制A組采樣箱、B組采樣箱和C組采樣箱中的各采樣箱箱蓋的打開和 關閉；并A組田間控制終端、B組田間控制終端和C組田間控制終端還接收采樣箱環(huán)境參數(shù) 探測器發(fā)回的測量電流信號，輸送到工業(yè)控制模塊組中的第一工業(yè)控制模塊。
7.如權利要求1或6所述的微量氣體自動采集和分析系統(tǒng)，其特征在于，氣體采集單元 由多組采樣三通電磁閥、集束器、抽氣泵和除水冷阱組成，多組采樣三通電磁閥包括A組采樣三通電磁閥、B組采樣三通電磁閥和C組采樣三通電磁閥；多組采樣三通電磁閥的每個 采樣三通電磁閥的常開口均為放空，每個采樣三通電磁閥的常閉口均與集束器相連；A組 采樣三通電磁閥的進樣口分別與A組采樣箱相連；B組采樣三通電磁閥的進樣口分別與B 組采樣箱相連；C組采樣三通電磁閥的進樣口分別與C組采樣箱相連；抽氣泵進氣口端與集 束器相連，出氣口端與除水冷阱相連。
8.如權利要求6所述的微量氣體自動采集和分析系統(tǒng)，其特征在于，所述每個采樣箱 由平衡管、箱蓋、箱體、驅動氣缸、底座、四只支架、溫度傳感器、濕度傳感器、采樣口和混氣 扇組成，其中，平衡管位于箱體上，在底座的四個角焊有刃口向下的四只支架；箱體的立體 邊框由角鋼焊接而成；箱體和箱蓋鉸鏈鏈接，箱體和底座為轉軸連接，采樣箱在開啟狀態(tài) 時，箱蓋開啟同時箱體以底座一邊為轉軸開啟，箱體與底座間形成剪刀口狀開口 ；箱體內壁 裝有溫度傳感器、濕度傳感器、采樣口和混氣風扇，兩只驅動氣缸分裝在箱體兩側，驅動氣 缸的驅動氣由空氣壓縮機提供。
9.如權利要求8所述的微量氣體自動采集和分析系統(tǒng)，其特征在于箱體具有五個面 的透明薄板，透明薄板選用聚碳酸酯材料。
10.一種微量氣體的自動采集和分析方法，其特征在于，包括步驟如下步驟Sl 中心控制計算機通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣體采集分析部的氣體采集單 元選擇A組第一采樣三通電磁閥開啟，開啟由A組第一采樣三通電磁閥和管線組成的第一 采樣通道，抽氣泵將對應的A組第一采樣箱內的氣體送入氣體采集分析部的氣路邏輯分配 器；氣路邏輯分配器的氣路邏輯處于管路清洗、標準氣進樣狀態(tài)，采樣箱內氣體通過管路、 二氧化碳分析儀、氮氧化物分析儀、質流量控制器最后從流量計的放空口流出系統(tǒng)；同時， 標準氣體進入溫室氣體進樣儀和氣相色譜儀，系統(tǒng)完成管路清洗和第一個標準氣進樣；步驟S2 中心控制計算機通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，采樣部的田間控制終端選擇對 應A組第一三通電磁控制啟動閥開啟，關閉第一采樣箱；氣路邏輯分配器接收中心控制計 算機發(fā)出的指令，氣路邏輯轉為分析氣體樣品NO和CO2;第一采樣箱內氣體通過氣路邏輯 分配器進入二氧化碳紅外分析儀和氮氧化物分析儀；同時，氣相色譜儀完成標準氣體CH4、 CO2和隊0的濃度分析；系統(tǒng)完成第一采樣箱第一次氣體樣品的N0、0)2濃度分析，第一個標 準氣體CH4、CO2和隊0濃度分析；步驟S3 中心控制計算機通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣路邏輯分配器接收指令后， 狀態(tài)轉為分析氣體樣品CH4、0)2和隊0 ；第一采樣箱內氣體經氣路邏輯分配器進入溫室氣體 進樣儀和氣相色譜儀，分析氣體樣品CH4、CO2和隊0濃度；系統(tǒng)完成第一采樣箱第一次氣體 樣品CH4、CO2和N2O濃度分析；步驟S4 中心控制計算機通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣體采集分析部的氣體采集單 元關閉A組第一采樣三通電磁閥，打開B組第一采樣三通電磁閥，開啟由B組第一采樣三通 電磁閥和管線組成的第二采樣通道；氣路邏輯分配器的氣路邏輯處于管路清洗、標準氣進 樣狀態(tài)，第二采樣箱內氣體通過管路、二氧化碳分析儀、氮氧化物分析儀、質流量控制器最 后流出系統(tǒng)；同時，標準氣體進入溫室氣體進樣儀和氣相色譜儀，系統(tǒng)完成管路清洗和第二 個標準氣進樣；步驟S5:中心控制計算機通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，采樣部的田間控制終端選擇 對應的B組第二三通電磁控制啟動閥開啟，關閉第二采樣箱；氣路邏輯分配器接收中心控制計算機發(fā)出的指令，氣路邏輯轉為分析氣體樣品NO和(X)2 ；第二采樣箱內氣體通過氣路 邏輯控制器進入二氧化碳紅外分析儀和氮氧化物分析儀；同時，氣相色譜儀完成標準氣體 CH0CO2和隊0的濃度分析；系統(tǒng)完成第二采樣箱第一次氣體樣品的NO、(X)2濃度分析，第二 個標準氣體CH4、CO2和隊0濃度分析；步驟S6 中心控制計算機通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣路邏輯分配器接收指令后， 氣路邏輯轉為分析氣體樣品CH4、0)2和隊0 ；第二采樣箱內氣體經氣路邏輯分配器進入溫室 氣體進樣儀和氣相色譜儀，分析氣體樣品CH4、CO2和隊0濃度；系統(tǒng)完成第二采樣箱第一次 氣體樣品CH4、CO2和N2O濃度分析；步驟S7 中心控制計算機通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣體采集分析部的氣體采集單 元關閉B組第一采樣三通電磁閥，打開C組第一采樣三通電磁閥，開啟由C組第一采樣三通 電磁閥和管線組成的第三采樣通道；氣路邏輯分配器的氣路邏輯處于管路清洗、標準氣進 樣狀態(tài)，第三采樣箱內氣體通過管路、二氧化碳分析儀、氮氧化物分析儀、質流量控制器最 后流出系統(tǒng)；同時，標準氣體進入溫室氣體進樣儀和氣相色譜儀，系統(tǒng)完成管路清洗和第三 個標準氣進樣；步驟S8:中心控制計算機通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，采樣部的田間控制終端選擇 對應的C組第三三通電磁控制啟動閥開啟，關閉第三采樣箱；氣路邏輯分配器接收中心控 制計算機發(fā)出的指令，氣路邏輯轉為分析氣體樣品NO和(X)2 ；第三采樣箱內氣體通過氣路 邏輯分配器進入二氧化碳紅外分析儀和氮氧化物分析儀；同時，氣相色譜儀完成標準氣體 CH4, CO2和隊0的濃度分析，系統(tǒng)完成第三采樣箱第一次氣體樣品的C02、NO濃度分析，第三 個標準氣體CH4、CO2和隊0濃度分析；步驟S9 中心控制計算機通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣路邏輯分配器接收指令后， 氣路邏輯分配器的狀態(tài)轉為分析氣體樣品CH4、⑶2和隊0 ；第三采樣箱內氣體經氣路邏輯分 配器進入溫室氣體進樣儀和氣相色譜儀，分析氣體樣品CH4、CO2和隊0濃度；系統(tǒng)完成第三 采樣箱第一次氣體樣品CH4、CO2和隊0濃度分析；步驟S 10 中心控制計算機通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣體采集分析部的氣體采集 單元關閉C組第一采樣三通電磁閥，打開A組第一采樣三通電磁閥，開啟第一采樣通道；氣 路邏輯分配器的氣路邏輯處于氣相色譜分析氣體樣品、CO2分析儀和NOx分析儀檢測狀態(tài)， 第一采樣箱內氣體通過二氧化碳分析儀、氮氧化物分析儀進行(X)2和NO濃度檢測；系統(tǒng)完 成第一采樣箱第二次氣體樣品C02、NO濃度分析；步驟Sll 中心控制計算機通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣路邏輯分配器接收指令后， 氣路邏輯分配器狀態(tài)轉為分析氣體樣品CH4、0)2和隊0 ；箱內氣體經氣路邏輯分配器進入溫 室氣體進樣儀和氣相色譜儀，分析氣體樣品CH4、CO2和隊0濃度；系統(tǒng)完成第一采樣箱第二 次氣體樣品CH4、CO2和隊0濃度分析；步驟S12:中心控制計算機通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣體采集分析部的氣體采集 單元關閉A組第一采樣三通電磁閥，打開B組第一采樣三通電磁閥，開啟第二采樣通道；氣 路邏輯分配器的氣路邏輯處于氣相色譜分析氣體樣品、CO2分析儀和NOx分析儀檢測狀態(tài)， 第二采樣箱內氣體通過二氧化碳分析儀、氮氧化物分析儀進行(X)2和NO濃度檢測；系統(tǒng)完 成第二采樣箱第二次氣體樣品C02、NO濃度分析；步驟S13 中心控制計算機通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣路邏輯分配器接收指令后，氣路邏輯分配器狀態(tài)轉為分析氣體樣品CH4、o)2和隊0 ；第二采樣箱內氣體經氣路邏輯分配 器進入溫室氣體進樣儀和氣相色譜儀，分析氣體樣品CH4、CO2和隊0濃度；系統(tǒng)完成第二采 樣箱第二次氣體樣品ch4、CO2和隊0濃度分析；步驟S14:中心控制計算機通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣體采集分析部的氣體采集 單元關閉B組第一采樣三通電磁閥，打開C組第一采樣三通電磁閥，開啟第三采樣通道；氣 路邏輯分配器的氣路邏輯處于氣相色譜分析氣體樣品、CO2分析儀和NOx分析儀檢測狀態(tài)， 第三采樣箱內氣體通過二氧化碳分析儀、氮氧化物分析儀進行(X)2和NO濃度檢測；系統(tǒng)完 成第三采樣箱第二次氣體樣品C02、NO濃度分析；步驟S15 中心控制計算機通過工控組態(tài)程序發(fā)出指令，氣路邏輯分配器接收指令后， 氣路邏輯分配器的狀態(tài)轉為分析氣體樣品CH4、0)2和隊0 ；箱內氣體經氣路邏輯分配器進入 溫室氣體進樣儀和氣相色譜儀，分析氣體樣品CH4、CO2和隊0濃度；系統(tǒng)完成第三采樣箱第 二次氣體樣品CH4、CO2和隊0濃度分析；重復步驟S10-S15，完成第一采樣箱、第二采樣箱和第三采樣箱的第三次、第四次和第 五次氣體樣品分析，完成一個輪次三個標準氣體、每個采樣箱5個采集樣品的分析；所有濃 度數(shù)據(jù)由氣體采集分析部以電壓信號發(fā)送給第三工業(yè)控制模塊，經數(shù)模轉換后以數(shù)字信號 進入中心控制計算機存儲；環(huán)境氣象參數(shù)由采樣部以電流信號方式發(fā)送給第一工業(yè)控制模 塊，經數(shù)模轉換為數(shù)字信號進入中心控制計算機存儲。
全文摘要
本發(fā)明是一種微量氣體自動采集和分析系統(tǒng)，包括中心控制計算機、工業(yè)控制模塊組、采樣部和氣體采集分析部，其中中心控制計算機通過工控組態(tài)軟件編寫程序，生成并發(fā)送箱蓋、氣路和氣體分析的指令；接收并存儲工業(yè)控制模塊組發(fā)來含有環(huán)境氣象參數(shù)和微量氣體濃度數(shù)據(jù)的模擬信號；工業(yè)控制模塊組分別與中心控制計算機、采樣部和氣體采集分析部連接；氣體采集分析部與采樣部管線連接；工業(yè)控制模塊組接收工控指令并輸出多路開關信號，控制采樣部和氣體采集分析部按照程序自動進行箱蓋開關、氣體采集和微量氣體濃度分析；工業(yè)控制模塊組對采樣部輸出電流信號和氣體采集分析部輸出電壓信號進行處理，輸出含有環(huán)境氣象參數(shù)和氣體濃度數(shù)據(jù)的模擬信號。
文檔編號G05B19/418GK102053164SQ20091023671
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月28日 優(yōu)先權日2009年10月28日
發(fā)明者劉廣仁, 劉春巖, 王躍思, 王迎紅, 鄭循華 申請人:中國科學院大氣物理研究所