植物茎流监测系统

1 背景 茎流是植物的重要生理指标，系统是基于植物蒸腾作用的作物灌溉、植物耗水等水分平衡测量系统。利用茎流传感器测量植物水分消耗，把它和降雨量、土壤水分及灌溉供水相结合，计算田间水分收支状况可以决定灌溉方案。该系统广泛应用于植物生理生态学和节水灌溉领域。

2 系统工作原理及特点

ENVIdata-DD 植物茎流监测系统由数据采集器、茎流传感器、供电装置组成。按用户设定的测量间隔定时、自动测量茎流相关参数。

该系统通过Internet传输数据，用户无需到测点下载数据，只要能上网，可随时查看系统运行情况、下载最新和历史数据。

3  茎流传感器

3.1 Dynamax插针式茎流传感器TDP系列插针式探头应用热扩散原理，测量不同树种的茎流量。该原理能够实现连续监测茎流，并且受环境因素的干扰相对小。探头适用于直径75mm以上的树干，安装容易，可以重复使用。TDP-30和TDP-50每个探头占用一个单端模拟通道，TDP-80每个探头占用两个单端模拟通道。安装工具随探头提供。

3.2 Dynamax包裹式茎流传感器

SG系列探头应用热平衡原理，多种尺寸系列可以适于安装在直径2.1至175mm的草本或木本植物茎干上。该探头无需校正，不用穿刺到树干中。每个探头占用3个单端模拟通道。探头所需的安装附件随探头提供。

系统配有电压调节器为探头供电，可以同时输出两种不同的电压，功率能够满足所有探头的耗电量。

3.3 Ecomatic探针式茎流传感器

SF-G探针式茎流传感器工作原理：将两个探针插入树干，给处于上部的探针用恒定能量加热，上下二个探针之间的温度差反应树干中的茎流速率，用经验公式换算成茎流速率。

SF-L探针式茎流传感器，采用技术的4根探针来测量树干的茎流，可以连续测量树干纵向温度变化，用来修正测量数据。这样大大提高了测量精度，保证零液流的的稳定。

4  数据采集器

DT系列数据采集器是一款坚固、独立、低能耗的数据采集器，具有支持U盘、18位分辨率、通讯性能可扩展及内嵌显示屏等特性。DT80的双通道隔离概念可同时使用多达10个隔离或15个共用参考模拟输入，配置扩展模块后最多可通道可扩展至600个。

DT系列数据支持SDI-12传感器组网，支持SCADA系统的Modbus、 FTP和Web接口、具有可控12V电源为传感器供电。工作温度至低可达-45℃。

5  ENVIdata数据传输和管理

该系统直接将数据传送到中国生态数据网站上，通过对监测的生态环境因子的时序变化和相关性分析，确定监测对象的状态发展。 

ENVIdata 服务器软件既可以作为独立的应用软件，运行在用户的服务器上；也可以运行在澳作公司安全的服务器上，为多个用户提供数据接收服务，同时帮助用户监控野外测点硬件系统的运行状态。

澳作公司ENVIdata系列生态环境监测系统是业内成功获得 ISO9001国际质量体系认证，于2010年获得 ISO9001 质量认证书，至今全部通过专家的年度复核，确保系统集成的品质 

用户采用用户名和密码登陆，只要能上网，就能浏览实时和历史数据

特点：

1） 生态环境信息以各种时间间隔 （分钟、每小时、每天）发送到网站上。

2） 用户只要能上网，既可浏览实时数据。

3） 中心服务器中文界面，便于操作和管理

4） 提供多参数、实时或历史数据曲线图

5） 系统提供多站点地图显示

ENVIdata 生态环境信息系统登录页面

用户选择时间段绘制数据变化曲线

视频显示界面

历史数据浏览和下载

ENVIdata 数据服务平台已为国内的客户服务多年，系统稳定、可靠。

6、支架

两种支架可供选择，三角支架（图一）和十字底座支架（图二）

建议根据场地条件选择：

1、 三角支架，整体比较大气、平稳，适合安装在平整的场地中，整体高度约2.3米；

十字底座支架，占地范围更小，适宜安装在林地或有坡度的场地中。

7 技术指标

数据采集：

最大扫描速率：25Hz

处理器：采用18位A/D转换器,精度±0.025%

存储：128Mb可无限扩展，内存可存储130,000个读数，可使用PC卡或闪存可（可存储65,000个读数）

U盘存储：兼容USB1.1或USB2.0驱动，每兆约90,000采集数字点

LCD液晶显示，2线16字母的LCD液晶显示和6个按键用于查看通道及数采状态和功能执行

通讯：RS232、USB、以太网等

采样间隔：10ms至天，可自定义

输出值种类：平均值, 最大值, 最小值, 取样值 (Sample), 向量值, 累计值 ( Totalize )等

工作温度范围-45~70℃

时钟精准度：约±1分钟/年0-40℃；约±4分钟/年-40-70℃

供电电压：10~30VDC

工作湿度85%（无水汽凝结）

DT80：

模拟输入：15个单端通道（10个差分）

脉冲通道：12个

数字I/O口：8个

SDI12口：4个

DT82E：

模拟输入：6个单端通道（4个差分）

脉冲通道：8个

数字I/O口：4个

SDI12:1个

RS232:1个

DT82I：

模拟输入：6个单端通道（4个差分）

脉冲通道：8个

数字I/O口：4个

RS232:1个

RS485/422/232:1个

DT85：

模拟输入：48个单端通道（32个差分）

脉冲通道：15个

数字I/O口：8个

RS232/422/485:1个

RS232:1个

8 应用案例

利用茎流传感器测量植物水分的运移与消耗，是测量植物蒸发蒸腾的重要方法。对于森林生态系统，植物的蒸发蒸腾受小气候条件、植物的形态结构、植物的生理类型影响。广西林科院的科研团队，利用林间的径流小区，采用激光雨滴谱测量林间小区的总降雨量，径流场监测地表流和渗透到土壤中的壤中流，同时配ENVIdata-DD植物茎流监测系统， 选用TDP插针式茎流传感器，来研究林间的水循环和植物的水分利用效率。

图片中用铝箔纸包裹的即是TDP茎流传感器。

参考文献

1 李瑞娟;刘文兆;;茎流计在春小麦蒸腾测定中的标定及其应用[A];发挥资源科技优势 保障西部创新发展——中国自然资源学会2011年学术年会论文集（下册）[C];2011年

2 李就好;陈海波;何晓晖;邓爱明;黄飞剑;;不同水分处理下甘蔗植株茎流变化规律研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年

3 韩磊;黄土半干旱区主要造林树种蒸腾耗水及冠层蒸腾模拟研究[D];北京林业大学;2011年