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1 背景
莖流是植物的重要生理指標(biāo)，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(cè)量系統(tǒng)。利用莖流傳感器測(cè)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(jì)算田間水分收支狀況可以決定灌溉方案。該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于植物生理生態(tài)學(xué)和節(jié)水灌溉領(lǐng)域。
2 系統(tǒng)工作原理及特點(diǎn)
ENVIdata-DD 植物莖流監(jiān)測(cè)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(hù)設(shè)定的測(cè)量間隔定時(shí)、自動(dòng)測(cè)量莖流相關(guān)參數(shù)。
該系統(tǒng)通過(guò)Internet傳輸數(shù)據(jù)，用戶(hù)無(wú)需到測(cè)點(diǎn)下載數(shù)據(jù)，只要能上網(wǎng)，可隨時(shí)查看系統(tǒng)運(yùn)行情況、下載和歷史數(shù)據(jù)。
3 莖流傳感器
3.1插針式莖流傳感器
TDP系列插針式探頭應(yīng)用熱擴(kuò)散原理，測(cè)量不同樹(shù)種的莖流量。該原理能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)莖流，并且受環(huán)境因素的干擾相對(duì)小。探頭適用于直徑75mm以上的樹(shù)干，安裝容易，可以重復(fù)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 包裹式莖流傳感器
SG系列探頭應(yīng)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(tǒng)配有電壓調(diào)節(jié)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。
| SF1包裹式莖流傳感器：導(dǎo)出以g/h為單位的莖流量； | ||||||
| 傳感器類(lèi)型 | 示例產(chǎn)品 | 莖桿直徑范圍（mm） | 高度（mm） | 加熱器電壓 | 功耗（W） | 包裹范圍（名義上直徑） |
| 微傳感器 | D\SGA3 | 2.7 ~ 4.0 | 35 | 2.3 | 0.05 | 2、3、5 |
| 莖桿傳感器 | D\SGA13 | 12 ~ 16 | 70 | 4.0 | 0.15 | 9、10、13、16、19、25 |
| 樹(shù)干傳感器 | D\SGB50 | 45 ~ 65 | 305 | 6.0 | 1.4 | 35、50、70、100 |
| 數(shù)據(jù)采集器輸入（每個(gè)傳感器）：3DIF通道（全量程<><> | ||||||
| SV1 TDP莖流速傳感器：導(dǎo)出以cm/h為單位的莖流速； | ||||||
| 傳感器類(lèi)型 | 針長(zhǎng)/直徑(mm) | 樹(shù)干直徑范圍（mm） | 垂直空間 | 加熱器電壓 | 功耗（W） | 樣品木質(zhì)部厚度 |
| D\TDP-30 | 30/1.2 | 70 ~ 200 | 40mm | 3.0 | 0.2 | 30 ~ 70 mm |
| D\TDP-50 | 50/1.65 | 120 ~250 | 40mm | 5.0 | 0.3 | 50 ~ 100mm |
| D\TDP-80 | 80/1.65 | 超過(guò)180 | 40mm | 7.5 | 0.5 | > 80 mm |
| 數(shù)據(jù)采集器輸入（每個(gè)傳感器）：1DIF通道（全量程<> | ||||||
| 通道擴(kuò)展板：功能強(qiáng)大，精度高（與進(jìn)口數(shù)據(jù)采集器精度相同），可接多路傳感器（數(shù)量不受限制）。 | ||||||
| 多路電源供應(yīng)：使用可調(diào)式電壓調(diào)節(jié)分配器，針對(duì)不同傳感器輸出不同范圍電壓 | ||||||
4 數(shù)據(jù)采集器
DT系列數(shù)據(jù)采集器是一款堅(jiān)固、獨(dú)立、低能耗的數(shù)據(jù)采集器，具有支持U盤(pán)、18位分辨率、通訊性能可擴(kuò)展及內(nèi)嵌顯示屏等特性。DT80的雙通道隔離概念可同時(shí)使用多達(dá)10個(gè)隔離或15個(gè)共用參考模擬輸入，配置擴(kuò)展模塊后最多可通道可擴(kuò)展至600個(gè)。
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。工作溫度可達(dá)-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(guó)生態(tài)數(shù)據(jù)網(wǎng))網(wǎng)站上，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)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(jiān)測(cè)對(duì)象的狀態(tài)發(fā)展。
ENVIdata 服務(wù)器軟件既可以作為獨(dú)立的應(yīng)用軟件，運(yùn)行在用戶(hù)的服務(wù)器上；也可以運(yùn)行在澳作公司安全的服務(wù)器上，為多個(gè)用戶(hù)提供數(shù)據(jù)接收服務(wù)，同時(shí)幫助用戶(hù)監(jiān)控野外測(cè)點(diǎn)硬件系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。
澳作公司ENVIdata系列生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是業(yè)內(nèi)成功獲得 ISO9001國(guó)際質(zhì)量體系認(rèn)證，于2010年獲得 ISO9001 質(zhì)量認(rèn)證書(shū)，至今全部通過(guò)專(zhuān)家的年度復(fù)核，確保系統(tǒng)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(shù)據(jù)。
ENVIdata 數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)已為國(guó)內(nèi)的客戶(hù)服務(wù)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(chǎng)地條件選擇：
? 三角支架，整體比較大氣、平穩(wěn)，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。
圖一： 圖二：
7 技術(shù)指標(biāo)
數(shù)據(jù)采集：
掃描速率：25Hz
處理器：采用18位A/D轉(zhuǎn)換器,精度±0.025%
存儲(chǔ)：128Mb可無(wú)限擴(kuò)展，內(nèi)存可存儲(chǔ)130,000個(gè)讀數(shù)，可使用PC卡或閃存可（可存儲(chǔ)65,000個(gè)讀數(shù)）
U盤(pán)存儲(chǔ)：兼容USB1.1或USB2.0驅(qū)動(dòng)，每兆約90,000采集數(shù)字點(diǎn)
LCD液晶顯示，2線16字母的LCD液晶顯示和6個(gè)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(lèi)：平均值, 值, 最小值, 取樣值 (Sample), 向量值, 累計(jì)值 ( Totalize )等
工作溫度范圍-45~70℃
時(shí)鐘精準(zhǔn)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(jié)）
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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)字I/O口：8個(gè)
RS232/422/485:1個(gè)
RS232:1個(gè)
8 應(yīng)用案例
利用莖流傳感器測(cè)量植物水分的運(yùn)移與消耗，是測(cè)量植物蒸發(fā)蒸騰的重要方法。對(duì)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(lèi)型影響。廣西林科院的科研團(tuán)隊(duì)，利用林間的徑流小區(qū)，采用激光雨滴譜測(cè)量林間小區(qū)的總降雨量，徑流場(chǎng)監(jiān)測(cè)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(jiān)測(cè)系統(tǒng)， 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。
徑流場(chǎng)中安裝的ENVIdata-DD植物莖流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
參考文獻(xiàn)
1 李瑞娟;劉文兆;;莖流計(jì)在春小麥蒸騰測(cè)定中的標(biāo)定及其應(yīng)用[A];發(fā)揮資源科技優(yōu)勢(shì) 保障西部創(chuàng)新發(fā)展——中國(guó)自然資源學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（下冊(cè)）[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(guī)律研究[A];中國(guó)農(nóng)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(qū)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
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