1 背景 莖流是植物的重要生理指標，系統是基于植物蒸騰作用的作物灌溉、植物耗水等水分平衡測量系統。利用莖流傳感器測量植物水分消耗，把它和降雨量、土壤水分及灌溉供水相結合，計算田間水分收支狀況可以決定灌溉方案。該系統廣泛應用于植物生理生態(tài)學(xué)和節水灌溉領(lǐng)域。

2 系統工作原理及特點(diǎn)

ENVIdata-DD 植物莖流監測系統由數據采集器、莖流傳感器、供電裝置組成。按用戶(hù)設定的測量間隔定時(shí)、自動(dòng)測量莖流相關(guān)參數。

該系統通過(guò)Internet傳輸數據，用戶(hù)無(wú)需到測點(diǎn)下載數據，只要能上網(wǎng)，可隨時(shí)查看系統運行情況、下載最新和歷史數據。

3  莖流傳感器

3.1 Dynamax插針式莖流傳感器TDP系列插針式探頭應用熱擴散原理，測量不同樹(shù)種的莖流量。該原理能夠實(shí)現連續監測莖流，并且受環(huán)境因素的干擾相對小。探頭適用于直徑75mm以上的樹(shù)干，安裝容易，可以重復使用。TDP-30和TDP-50每個(gè)探頭占用一個(gè)單端模擬通道，TDP-80每個(gè)探頭占用兩個(gè)單端模擬通道。安裝工具隨探頭提供。

3.2 Dynamax包裹式莖流傳感器

SG系列探頭應用熱平衡原理，多種尺寸系列可以適于安裝在直徑2.1至175mm的草本或木本植物莖干上。該探頭無(wú)需校正，不用穿刺到樹(shù)干中。每個(gè)探頭占用3個(gè)單端模擬通道。探頭所需的安裝附件隨探頭提供。

系統配有電壓調節器為探頭供電，可以同時(shí)輸出兩種不同的電壓，功率能夠滿(mǎn)足所有探頭的耗電量。

3.3 Ecomatic探針式莖流傳感器

SF-G探針式莖流傳感器工作原理：將兩個(gè)探針插入樹(shù)干，給處于上部的探針用恒定能量加熱，上下二個(gè)探針之間的溫度差反應樹(shù)干中的莖流速率，用經(jīng)驗公式換算成莖流速率。

SF-L探針式莖流傳感器，采用技術(shù)的4根探針來(lái)測量樹(shù)干的莖流，可以連續測量樹(shù)干縱向溫度變化，用來(lái)修正測量數據。這樣大大提高了測量精度，保證零液流的的穩定。

4  數據采集器

DT系列數據采集器是一款堅固、獨立、低能耗的數據采集器，具有支持U盤(pán)、18位分辨率、通訊性能可擴展及內嵌顯示屏等特性。DT80的雙通道隔離概念可同時(shí)使用多達10個(gè)隔離或15個(gè)共用參考模擬輸入，配置擴展模塊后最多可通道可擴展至600個(gè)。

DT系列數據支持SDI-12傳感器組網(wǎng)，支持SCADA系統的Modbus、 FTP和Web接口、具有可控12V電源為傳感器供電。工作溫度至低可達-45℃。

5  ENVIdata數據傳輸和管理

該系統直接將數據傳送到中國生態(tài)數據網(wǎng)站上，通過(guò)對監測的生態(tài)環(huán)境因子的時(shí)序變化和相關(guān)性分析，確定監測對象的狀態(tài)發(fā)展。 

ENVIdata 服務(wù)器軟件既可以作為獨立的應用軟件，運行在用戶(hù)的服務(wù)器上；也可以運行在澳作公司安全的服務(wù)器上，為多個(gè)用戶(hù)提供數據接收服務(wù)，同時(shí)幫助用戶(hù)監控野外測點(diǎn)硬件系統的運行狀態(tài)。

澳作公司ENVIdata系列生態(tài)環(huán)境監測系統是業(yè)內成功獲得 ISO9001國際質(zhì)量體系認證，于2010年獲得 ISO9001 質(zhì)量認證書(shū)，至今全部通過(guò)專(zhuān)家的年度復核，確保系統集成的品質(zhì) 

用戶(hù)采用用戶(hù)名和密碼登陸，只要能上網(wǎng)，就能瀏覽實(shí)時(shí)和歷史數據

特點(diǎn)：

1） 生態(tài)環(huán)境信息以各種時(shí)間間隔 （分鐘、每小時(shí)、每天）發(fā)送到網(wǎng)站上。

2） 用戶(hù)只要能上網(wǎng)，既可瀏覽實(shí)時(shí)數據。

3） 中心服務(wù)器中文界面，便于操作和管理

4） 提供多參數、實(shí)時(shí)或歷史數據曲線(xiàn)圖

5） 系統提供多站點(diǎn)地圖顯示

ENVIdata 生態(tài)環(huán)境信息系統登錄頁(yè)面

用戶(hù)選擇時(shí)間段繪制數據變化曲線(xiàn)

視頻顯示界面

歷史數據瀏覽和下載

ENVIdata 數據服務(wù)平臺已為國內的客戶(hù)服務(wù)多年，系統穩定、可靠。

6、支架

兩種支架可供選擇，三角支架（圖一）和十字底座支架（圖二）

建議根據場(chǎng)地條件選擇：

1、 三角支架，整體比較大氣、平穩，適合安裝在平整的場(chǎng)地中，整體高度約2.3米；

十字底座支架，占地范圍更小，適宜安裝在林地或有坡度的場(chǎng)地中。

7 技術(shù)指標

數據采集：

最大掃描速率：25Hz

處理器：采用18位A/D轉換器,精度±0.025%

存儲：128Mb可無(wú)限擴展，內存可存儲130,000個(gè)讀數，可使用PC卡或閃存可（可存儲65,000個(gè)讀數）

U盤(pán)存儲：兼容USB1.1或USB2.0驅動(dòng)，每兆約90,000采集數字點(diǎn)

LCD液晶顯示，2線(xiàn)16字母的LCD液晶顯示和6個(gè)按鍵用于查看通道及數采狀態(tài)和功能執行

通訊：RS232、USB、以太網(wǎng)等

采樣間隔：10ms至天，可自定義

輸出值種類(lèi)：平均值, 最大值, 最小值, 取樣值 (Sample), 向量值, 累計值 ( Totalize )等

工作溫度范圍-45~70℃

時(shí)鐘精準度：約±1分鐘/年0-40℃；約±4分鐘/年-40-70℃

供電電壓：10~30VDC

工作濕度85%（無(wú)水汽凝結）

DT80：

模擬輸入：15個(gè)單端通道（10個(gè)差分）

脈沖通道：12個(gè)

數字I/O口：8個(gè)

SDI12口：4個(gè)

DT82E：

模擬輸入：6個(gè)單端通道（4個(gè)差分）

脈沖通道：8個(gè)

數字I/O口：4個(gè)

SDI12:1個(gè)

RS232:1個(gè)

DT82I：

模擬輸入：6個(gè)單端通道（4個(gè)差分）

脈沖通道：8個(gè)

數字I/O口：4個(gè)

RS232:1個(gè)

RS485/422/232:1個(gè)

DT85：

模擬輸入：48個(gè)單端通道（32個(gè)差分）

脈沖通道：15個(gè)

數字I/O口：8個(gè)

RS232/422/485:1個(gè)

RS232:1個(gè)

8 應用案例

利用莖流傳感器測量植物水分的運移與消耗，是測量植物蒸發(fā)蒸騰的重要方法。對于森林生態(tài)系統，植物的蒸發(fā)蒸騰受小氣候條件、植物的形態(tài)結構、植物的生理類(lèi)型影響。廣西林科院的科研團隊，利用林間的徑流小區，采用激光雨滴譜測量林間小區的總降雨量，徑流場(chǎng)監測地表流和滲透到土壤中的壤中流，同時(shí)配ENVIdata-DD植物莖流監測系統， 選用TDP插針式莖流傳感器，來(lái)研究林間的水循環(huán)和植物的水分利用效率。

圖片中用鋁箔紙包裹的即是TDP莖流傳感器。

參考文獻

1 李瑞娟;劉文兆;;莖流計在春小麥蒸騰測定中的標定及其應用[A];發(fā)揮資源科技優(yōu)勢 保障西部創(chuàng )新發(fā)展——中國自然資源學(xué)會(huì )2011年學(xué)術(shù)年會(huì )論文集（下冊）[C];2011年

2 李就好;陳海波;何曉暉;鄧愛(ài)明;黃飛劍;;不同水分處理下甘蔗植株莖流變化規律研究[A];中國農業(yè)工程學(xué)會(huì )2011年學(xué)術(shù)年會(huì )論文集[C];2011年

3 韓磊;黃土半干旱區主要造林樹(shù)種蒸騰耗水及冠層蒸騰模擬研究[D];北京林業(yè)大學(xué);2011年