[0001] 本发明涉及气体排放监测设备技术领域，具体涉及一种应用于牧场养殖家畜排放的监测方法。

[0002] 联合国粮农组织在2013年8月发表的报告中指出，农业领域是温室气体的重要排放源，其中畜牧业温室气体排放量占全球人为温室气体排放总量的18％。全球畜禽养殖业所产生的甲烷、氧化亚氮以及二氧化碳占人类活动排放总量的37％、65％和9％。为测算畜牧业中的温室气体排放量、评估其对生态环境的影响，需要对畜牧生产过程中产生的甲烷和氧化亚氮气体排放通量进行检测。

[0003] 理论上示踪气体法和微气象法是检测气体排放量较为理想的方法，但此类方法对检测环境的稳定性和仪器设备的要求较高，且操作复杂，对于畜牧养殖业其实际使用难度很大。微气象法适用于较大范围开放源的温室气体排放通量检测，对自然条件下检测地土壤情况、空气流动、动物习性及其周边环境不会产生影响，测试结果理论上很准确；但需要大量精密仪器，成本高，操作复杂，且要求检测系统的空气环境具有较高的稳定性，对风速、风向的稳定性要求很高。示踪法同样适用于不同空间大小的温室气体排放检测，与微气象法相比操作较为简单；但需要稳定释放大量示踪气体，在示踪气体与被检测的目标气体充分混合后，要求能够实时精确检测示踪气体及目标气体浓度，同时也对检测对象的风度、风向的稳定要求较高。

[0004] 而目前养殖圈舍通常设置有通风设备，其通过风机将养殖圈舍内空气抽出，使养殖圈舍内的空气达到循环的目的，如将气体监测设备设置在通风设备的排风管内，即可对养殖圈舍所排放的空气进行监测，以达到对养殖圈舍内向外排放空气中的温室气体进行持续监测的目的；

[0005] 但，养殖圈舍内由于牲畜较为集中，向外排放的气体中将含有大量的水汽，空气流过气体监测设备时，空气中所含的水汽将附着在气体监测设备上，对监测结果的准确性造成不利影响。

[0037] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

[0038] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0039] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

[0040] 在本发明的上述描述中，需要说明的是，术语“一侧”、“另一侧”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0041] 此外，术语“相同”等术语并不表示要求部件绝对相同，而是可以存在微小的差异。术语“垂直”仅仅是指部件之间的位置关系相对“平行”而言更加垂直，并不是表示该结构一定要完全垂直，而是可以稍微倾斜。

[0042] 请参阅图1‑6，本发明提供一种技术方案：一种应用于牧场养殖家畜排放的监测方法，包括如下步骤：

[0043] 步骤1：设置一封闭环境的养殖圈舍，并于养殖圈舍内设置排风设备，该排风设备具有至少一个排风管，于排风管内设置空气流量计以及监测装置，通过空气流量计测量单位时间内的空气流通量，以及通过监测装置测量单位时间内的通过空气中温室气体的浓度；

[0044] 步骤2：根据单位时间内的空气流通量以及空气中的温室气体含量计算养殖圈舍内饲喂相应草地牧草的牲畜的温室气体总排放量；

[0045] 步骤3：根据总体排放量推算建立单个牲畜的排放模型；

[0046] 步骤4：使用静态箱法测算放牧周期内未放牧草地生态系统(土和草)的温室气体总排放量；

[0047] 步骤5：计算放牧草地单位面积土、草和畜总的温室气体排放量；

[0048] 步骤6：计算放牧周期内家畜产生的经济收益；

[0049] 步骤7：使用放牧周期内整个草地的总温室气体排放量和家畜的经济收益计算单位经济收益的温室气体排放量，计为放牧草地的温室气体排放强度，用于评估放牧系统的温室气体排放；

[0050] 所述监测装置包括导气管2，所述导气管2下端为进气端，上端为排气端，所述导气管2上端内安装有用于安装监测设备1的固定架，所述监测设备1通过固定架悬置于导气管2内，所述导气管2下端安装有转动盘，所述转动盘与导气管2转动配合，且所述转动盘上设置有用于接受气流推动的若干叶板3，所述转动盘上安装有转动杆4，所述转动杆4下端与转动盘中心连接，上端设置有用于清理监测设备1表面的刮板。

[0051] 导气管2的外侧可以通过设置安装法兰5，通过安装法兰5与排风设备的排风管进行连接，固定架包括内圈6和外圈7，监测设备1安装在内圈6上，外圈7安装在导气管2的上端，内圈6和外圈7之间通过设置支板8进行连接，使监测设备1悬置吊装在导气管2内，转动盘与导气管2转动配合，其上设置多个叶板3，叶板3用于接受气流推动，在气流的冲击下使转动盘进行转动，进而通过转动杆4带动刮板进行转动；

[0052] 其中，导气管2的下端作为进气端，养殖圈舍内的空气在排风设备的作用下由导气管2的下端进入，在排风管内流动时将推动叶板3，进而推动转动盘进行转动，通过转动盘带动转动杆4以及刮板进行转动，以通过刮板对监测设备1的表面进行清理，刮板清理动作与转动盘同步进行，且与空气流动同步，以保持对养殖圈舍内的牲畜所产生的温室气体进行持续监测，监测设备1通过刮板进行清理，能够保持清洁状态，有利于提高对排放空气的检测结果准确性，另，通过养殖圈舍内养殖的牲畜数量以及单位时间内的排放总量可以对单个牲畜所产生的温室气体量进行建模。

[0053] 本实施例中，所述刮板沿环周方向均匀分布设置有多个，所述刮板包括水平段9和竖直段10，所述水平段9一端与转动杆4顶部连接，另一端呈放射状向外延伸，所述竖直段10下端与水平段9向外一端连接，另一端向上延伸。

[0054] 刮板由水平段9和竖直段10构成L形结构，多个刮板将构成环绕在监测设备1外的笼状结构，其中水平段9用于贴合监测设备1的底部，用于对检测设备的底部进行清理，竖直段10用于对监测设备1的侧面进行清理，通过持续转动能够保持监测设备1底部以及侧面的清洁状态，以使监测设备1保持清洁状态，以保持检测结果的准确性。

[0055] 本实施例中，所述竖直段10两侧均设置有用于与监测设备1表面相切的刃面11。

[0056] 与竖直段10的两侧设置刃面11，在竖直段10转动时其中一个刃面11在前另一个刃面11在后，在前一个刃面11用于对监测设备1的表面进行清理，且，通过前一个刃面11作为迎风面，能够降低与空气接触时，对空气造成的搅动，而后一个刃面11将作为气流通过的导流面，进一步降低对空气流动造成的干扰。

[0057] 本实施例中，所述水平段9顶面设置有刮条12，所述刮条12与水平段9延伸方向相交。

[0058] 水平段9上通过设置刮条12，通过刮条12对监测设备1的底部进行清理，通过刮条12在监测设备1底部与刮板之间进行支撑，使两者之间构成一个缝隙，使被清理下来的凝结水先被收纳于该缝隙内，再通过转动时造成的离心力向外排除，其中刮条12可以采用橡胶等柔性材料制成，以降低刮条12对监测设备1造成的损失，水平段9在环形面上呈放射状水平延伸，其延伸方向将与环形面的半径方向一致，而刮条12与刮板的延伸方向相交，能够使刮条12在对监测设备1底面进行清扫时具有一个切入动作，当凝结水被清理下来之后能够更好的被挤压向外排出。

[0059] 本实施例中，相邻两个所述竖直段10上端之间设置有连杆13，所述连杆13两端分别与两个竖直段10上端连接，所述连杆13呈弧形结构，多个所述连杆13围合构成环状。

[0060] 通过多个连接杆在竖直段10的顶部构成环形结构，且通过该环形结构将多个竖直段10上端连接固定，在转动状态下避免竖直段10的上端向外偏转而与监测设备1表面分离，使其有效保持对监测设备1表面的接触状态。

[0061] 本实施例中，所述转动盘包括外环体14和中心盘15，所述转动杆4下端与中心盘15顶面中心连接，所述叶板3设置于外环体14和中心盘15之间，且所述叶板3两端分别与外环体14内侧和中心盘15外侧连接；所述导气管2下端设置有固定环16，所述固定环16与导气管2下端连接，所述固定环16内侧顶面和导气管2内侧底面之间设置有用于夹持外环体14的固定槽17，所述外环体14活动卡接于固定槽17内。

[0062] 导气管2的下端内侧和固定环16的顶面内侧均设置台阶，两个台阶扣合构成固定槽17，外环体14于固定槽17内，固定槽17将作为外环体14转动的限位结构，且外环体14于中心盘15通过叶板3连接呈一体结构，其中，中心盘15的中心处开有花键孔，转动杆4的下端设置有与花键孔相配合的花键，通过花键配合使转动杆4和中心盘15进行连接，于中心盘15底面还可以设置挡板18，挡板18通过螺栓固定在转动杆4的下端，用于将转动杆4固定在中心盘15上；其中，中心盘15可为通过挡板18进行封闭的中空结构，以降低整体重量，使转动盘整体更容易被气流推动而转动。

[0063] 本实施例中，所述外环体14顶面设置有若干均匀分布的安装孔19，所述安装孔19内设置有滚动支撑件20，所述导气管2底部开设有与若干滚动支撑件20配合的环形槽21。

[0064] 由于气流推动叶板3的方向是又下往上推动，则转动盘在转动时其中的外环体14上表面将被气流挤压推动贴合在导气管2的底部，通过在外环体14上设置滚动支撑件20作为外环体14和导气管2之间的支撑结构，滚动支撑件20在外环体14转动的时候，能够将两者相对移动时的滑动摩擦变化为滚动摩擦，能够降低两者之间的摩擦，使外环体14转动轻松，且于导气管2底部设置环形槽21，通过环形槽21作为滚动支撑件20的移动轨道，使转动盘转动时能够在水平面上处于稳定状态，使其保持与监测设备1之间的轴向同心度。

[0065] 本实施例中，所述滚动支撑件20包括插销22和滚珠23，所述插销22下端与安装孔19配合插接，所述插销22顶部开有凹槽，所述滚珠23下端与凹槽配合卡接，所述插销22上端还设置有卡环24，所述卡环24内径小于滚珠23外径，所述滚珠23顶部凸出于卡环24外，且插入环形槽21内。

[0066] 其中，插销22将作为在安装孔19上的连接结构，且作为滚珠23的安装基础，卡环24用于将滚珠23固定在凹槽内，通过滚珠23与导气管2接触，且接触点位于环形槽21内，构成在环形槽21内的滚动结构，多个滚动支撑件20均匀分布在外环体14上，在外环体14于导气管2之间构成平衡支撑，提高外环体14转动的平稳性。

[0067] 本实施例中，所述外环体14底面和固定环16顶面分别设置有用永磁体制成的第一磁环25和第二磁环26，所述第一磁环25底面和第二磁环26顶面的磁极相同。

[0068] 第一磁环25固定安装在外环体14的底面，第二磁环26固定安装在固定环16的顶面，且第一磁环25和第二磁环26相对设置，通过磁性推动使两者呈分离状态，呈分离状态下两者不相接触，在外环体14转动时两者不会存在摩擦力，且能够将外环体14向上推动，使滚动支撑件20与环形槽21保持配合状态，该状态下转动环外侧与固定槽17的底部之间能够不保持接触状态也能够在水平方向上具有稳定结构。

[0069] 本实施例中，所述导气管2上端设置有导气板27，所述导气板27中部开有导气孔28。

[0070] 导气板27固定安装在导气管2的上端，其中部开设导气孔28，当气流通过时将在导气板27的阻挡下由导气孔28向外排出，对气流流动进行约束，有利于提高气流与监测设备1的接触。

[0071] 通过上述方案对养殖圈舍的气体排放进行监测，且通过监测结果对牲畜排放量进行建模，应用于计算牧场生态系统的排放强度计算中；

[0072] 该计算的数据来源包含了采用上述监测装置所测量的牲畜排放以及植被和土壤、人为管理因素等直接或间接排放或消耗的整年的温室气体(GHG)量，主要包括二氧化碳(CO2)，氧化亚氮(N2O)和甲烷(CH4)；

[0073] 其技术参数根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)提供；

[0074] 其中，参数比值数据来源规则为：

[0075] 在100年的时间尺度上，CH4的全球增温潜势(GWP：排放到大气中的1kgCH4的辐射强迫与1kgCO2的辐射强迫的比值)为CO2的25倍，N2O的GWP是CO2的298倍，计算农场1整年的CO2当量。计算公式如下：

[0076]

[0077] 其中： 表示整个草地生态系统的年CO2当量；

[0078] FCO2表示整个放牧草地生态系统的年CO2通量；

[0079] FN2O表示整个草地生态系统的年N2O通量；

[0080] FCH4表示整个草地生态系统的年CH4通量；

[0081] 草地生态系统内任一气体排放时通量值计为正，吸收时通量值计为负。

[0082] 计算草地生态系统整年的经济产量，主要包括收获的干草和放牧家畜的增重产生的经济价值，按当年的售出价格计算。

[0083] 利用草地生态系统整年的CO2排放当量 和经济产量(EY)计算单位经济产量的CO2排放当量，即为放牧草地生态系统的GHG排放强度G(GEI)，计算公式如下：

[0084]

[0085] 通过连续观测草地土壤、植被及放牧家畜的温室气体排放或吸收量，根据IPCC(政府间气候变化委员会)给定的各种温室气体的增温潜势，计算所观测生态系统单位面积排放的碳当量，结合该生态系统的牧草及家畜生产力计算单位经济产量的碳排放量，即为该放牧草地生态系统的GHG排放强度。

[0086] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。