1 背景 莖流是植物的重要生理指標，系統(tǒng)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(tǒng)。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(jié)合，計算田間水分收支狀況可以決定灌溉方案。該系統(tǒng)廣泛應用于植物生理生態(tài)學和節(jié)水灌溉領域。

2 系統(tǒng)工作原理及特點

ENVIdata-DD 植物莖流監(jiān)測系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器、莖流傳感器、供電裝置組成。按用戶設定的測量間隔定時、自動測量莖流相關參數(shù)。

該系統(tǒng)通過Internet傳輸數(shù)據(jù)，用戶無需到測點下載數(shù)據(jù)，只要能上網(wǎng)，可隨時查看系統(tǒng)運行情況、下載最新和歷史數(shù)據(jù)。

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，測量不同樹種的莖流量。該原理能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)監(jiān)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以上的樹干，安裝容易，可以重復使用。TDP-30和TDP-50每個探頭占用一個單端模擬通道，TDP-80每個探頭占用兩個單端模擬通道。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。該探頭無需校正，不用穿刺到樹干中。每個探頭占用3個單端模擬通道。探頭所需的安裝附件隨探頭提供。

系統(tǒng)配有電壓調(diào)節(jié)器為探頭供電，可以同時輸出兩種不同的電壓，功率能夠滿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：將兩個探針插入樹干，給處于上部的探針用恒定能量加熱，上下二個探針之間的溫度差反應樹干中的莖流速率，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根探針來測量樹干的莖流，可以連續(xù)測量樹干縱向溫度變化，用來修正測量數(shù)據(jù)。這樣大大提高了測量精度，保證零液流的的穩(wěn)定。

4  數(shù)據(jù)采集器

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

DT系列數(shù)據(jù)支持SDI-12傳感器組網(wǎng)，支持SCADA系統(tǒng)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(shù)據(jù)傳輸和管理

該系統(tǒng)直接將數(shù)據(jù)傳送到中國生態(tài)數(shù)據(jù)網(wǎng)站上，通過對監(jiān)測的生態(tài)環(huán)境因子的時序變化和相關性分析，確定監(jiān)測對象的狀態(tài)發(fā)展。 

ENVIdata 服務器軟件既可以作為獨立的應用軟件，運行在用戶的服務器上；也可以運行在澳作公司安全的服務器上，為多個用戶提供數(shù)據(jù)接收服務，同時幫助用戶監(jiān)控野外測點硬件系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

澳作公司ENVIdata系列生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)是業(yè)內(nèi)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，至今全部通過專家的年度復核，確保系統(tǒng)集成的品質(zhì) 

用戶采用用戶名和密碼登陸，只要能上網(wǎng)，就能瀏覽實時和歷史數(shù)據(jù)

特點：

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

2） 用戶只要能上網(wǎng)，既可瀏覽實時數(shù)據(jù)。

3） 中心服務器中文界面，便于操作和管理

4） 提供多參數(shù)、實時或歷史數(shù)據(jù)曲線圖

5） 系統(tǒng)提供多站點地圖顯示

ENVIdata 生態(tài)環(huán)境信息系統(tǒng)登錄頁面

用戶選擇時間段繪制數(shù)據(jù)變化曲線

視頻顯示界面

歷史數(shù)據(jù)瀏覽和下載

ENVIdata 數(shù)據(jù)服務平臺已為國內(nèi)的客戶服務多年，系統(tǒng)穩(wěn)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(jù)場地條件選擇：

1、 三角支架，整體比較大氣、平穩(wěn)，適合安裝在平整的場地中，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地中。

7 技術(shù)指標

數(shù)據(jù)采集：

最大掃描速率：25Hz

處理器：采用18位A/D轉(zhuǎn)換器,精度±0.025%

存儲：128Mb可無限擴展，內(nèi)存可存儲130,000個讀數(shù)，可使用PC卡或閃存可（可存儲65,000個讀數(shù)）

U盤存儲：兼容USB1.1或USB2.0驅(qū)動，每兆約90,000采集數(shù)字點

LCD液晶顯示，2線16字母的LCD液晶顯示和6個按鍵用于查看通道及數(shù)采狀態(tài)和功能執(zhí)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：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%（無水汽凝結(jié)）

DT80：

模擬輸入：15個單端通道（10個差分）

脈沖通道：12個

數(shù)字I/O口：8個

SDI12口：4個

DT82E：

模擬輸入：6個單端通道（4個差分）

脈沖通道：8個

數(shù)字I/O口：4個

SDI12:1個

RS232:1個

DT82I：

模擬輸入：6個單端通道（4個差分）

脈沖通道：8個

數(shù)字I/O口：4個

RS232:1個

RS485/422/232:1個

DT85：

模擬輸入：48個單端通道（32個差分）

脈沖通道：15個

數(shù)字I/O口：8個

RS232/422/485:1個

RS232:1個

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(tǒng)，植物的蒸發(fā)蒸騰受小氣候條件、植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、植物的生理類型影響。廣西林科院的科研團隊，利用林間的徑流小區(qū)，采用激光雨滴譜測量林間小區(qū)的總降雨量，徑流場監(jiān)測地表流和滲透到土壤中的壤中流，同時配ENVIdata-DD植物莖流監(jiān)測系統(tǒng)， 選用TDP插針式莖流傳感器，來研究林間的水循環(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——中國自然資源學會2011年學術(shù)年會論文集（下冊）[C];2011年

2 李就好;陳海波;何曉暉;鄧愛明;黃飛劍;;不同水分處理下甘蔗植株莖流變化規(guī)律研究[A];中國農(nóng)業(yè)工程學會2011年學術(shù)年會論文集[C];2011年

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