[发明专利]野外空气、二氧化碳气体浓度及环境参数的自动监测装置

说明书

本发明涉及一种野外空气、二氧化碳气体浓度及环境参数的自动监测装置，其包括土壤和空气的气体采集单元、气体循环与控制单元、气体浓度在线检测单元、环境参数采集单元、中央控制单元、无线数据传输单元和太阳能供电单元；土壤和空气的气体采集单元将采集到的数据经气体循环与控制单元分别传输至气体浓度在线检测单元和中央控制单元，气体浓度在线检测单元将检测结果也传输至中央控制单元内；环境参数采集单元将采集到的数据也传输至中央控制单元，中央控制单元经无线数据传输单元将数据发送至4G/3G/GPRS网实现数据通信；太阳能供电单元为整个自动监测装置供电。本发明为快速、准确判断深源二氧化碳浓度及周围环境对二氧化碳扩散的影响提供依据。

技术领域

本发明涉及一种环境参数自动监测装置，特别是关于一种适用于野外恶劣环境的空气、土壤中二氧化碳气体浓度及相关环境参数的自动监测装置。

背景技术

二氧化碳捕集、封存技术(Carbon Dioxide Capture，Utilization and Storage，简称CCUS)是国际公认的直接有效减排温室气体二氧化碳的措施之一，对实现气候变化大会《巴黎协议》所倡导的“把全球平均气温升幅控制在工业化前水平以上低于2℃之内，并努力将气温升幅限制在工业化前水平以上1.5℃之内”的温控目标具有决定性作用。全球已实施的上百个各类规模的CCUS技术示范或商业工程项目已证明了CCUS技术在技术、经济和安全上的可行性。作为负责任大国，中国已将CCUS技术纳入中国应对气候变化重大战略需求，并实施了一系列示范项目。

二氧化碳地质利用与封存技术是一个大尺度长周期的全链条工程过程。以一个每年百万吨封存量的工业化二氧化碳地质储存工程为例，其注入地下二氧化碳的压力影响范围可达十余千米，二氧化碳前缘运移扩散范围可达数千米，可能引发断层活化、致裂盖层、污染浅层地下水等环境安全问题，严重的还可能引起地上生态灾难，因此二氧化碳地质利用与储存的安全性和环境风险是该技术应用中广泛关注的问题。要保证二氧化碳地质利用与储存工程的安全，就需要对工程场地进行二氧化碳泄漏监测，而二氧化碳浓度是泄漏监测预警的指示性指标。二氧化碳浓度监测在农业、采矿、环保、地震等领域都已得到广泛的应用。但传统的监测技术一是以地表离线监测为主，二是监测指标通常只考虑二氧化碳浓度，难以全面反映二氧化碳浓度变化影响因素，并对二氧化碳浓度变化趋势进行正确的预测。研究表明，空气压力、温度、湿度、降雨量以及土壤温度、湿度等环境因素对二氧化碳浓度影响显著，呈正相关关系，尤其是空气温度、湿度和土壤温度湿度对二氧化碳浓度影响非常明显。不考虑环境因素的单一地下或地表监测，难以正确识别二氧化碳来源。

为有效识别不同环境影响因素下的二氧化碳，特别是能够准确测定二氧化碳地质利用与封存工程中注入二氧化碳的逃逸信号，增加封存工程监测与预报的科学性和可信度，确切需要开发一套联合地下、地上二氧化碳浓度及其环境影响因素监测的野外自动监测系统。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种野外空气、二氧化碳气体浓度及环境参数的自动监测装置，实现空气、浅地表联合监测，实时在线获取野外监测点空气及土壤中二氧化碳气体浓度、空气温湿度、大气压、雨量、风速风向、土壤温度及土壤含水率等信息，为快速、准确判断深源二氧化碳浓度及周围环境对二氧化碳扩散的影响提供依据。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种野外空气、二氧化碳气体浓度及环境参数的自动监测装置，其特征在于：该装置包括土壤和空气的气体采集单元、气体循环与控制单元、气体浓度在线检测单元、环境参数采集单元、中央控制单元、无线数据传输单元和太阳能供电单元；所述土壤和空气的气体采集单元将采集到的数据经所述气体循环与控制单元分别传输至所述气体浓度在线检测单元和中央控制单元，所述气体浓度在线检测单元将检测结果也传输至所述中央控制单元内；所述环境参数采集单元将采集到的数据也传输至所述中央控制单元，所述中央控制单元经所述无线数据传输单元将数据发送至4G/3G/GPRS网实现数据通信；所述太阳能供电单元为整个所述自动监测装置供电。