1 背景
茎流、叶温、茎粗变化是植物的重要生理指标，而光照、土壤湿度、空气温湿度是影响重要指标的关键环境因子。树木液流的日变化呈单峰格型，不同胸径树木的液流日变化格型有很大差异，前人对液流和树形的研究有些仅着眼于液流瞬时值水平，缺少对液流整体格局特征的认识，也有用树形分级的方法对液流和树形关系进行探讨，但该方法存在尺度扩展过程中容易引起误差的缺点、/p>
当根系吸水充足时茎干膨胀，亏缺时茎干收缩。因而可以用茎直径变化反应植株体内水分状况变化、/p>
该系统通过茎流大小测试植株的耗水量，通过叶温预报植物需水量，利用植物器官（茎、叶、果实等）体积微变化动态反应植物体内水分状况，广泛用于植物水分利用、水量平衡、能量平衡、灌溉等研究领域.
2 系统工作原理及特炸/strong>
ENVIdata-DT 植物茎流叶温茎粗监测系统由数据采集器、茎流传感器、冠层叶温传感器、作物茎杆变化或树木生长传感器组成。按用户设定的测量间隔定时、自动测量茎流、叶温和生长参数、/p>
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?*和历史数据、/p>
2.1 传感?/p>
2.1.1 茎流传感
EM51用于测量直径大于12cm 的样木，采用组织热平衡技术THB (Tissue Heat Balance)、/p>
EM62用于直径?mm?0mm之间的样木，采用茎干热平衡系统技术SHB（Stem Heat Balance）测量树干茎流、/p>
EM51 THB组织热平衡技术的结构和原琅/p>
工作原理：组织热平衡方法（Tissue Heat Balance）是从内部对一段树干组织加热，热量向垂直方向、径向和侧向扩散，茎流量取决于随树液流动损失的热量。与茎干热平衡法不同的是，该法仅对一段茎干从内部加热，而不是从外表面加热。测量原理下图、/p>
EM51 整株树的茎流值采用如下公式计算：
公式中A 是树干周长（带树皮）[cm]，B 是树?韧皮部厚度[cm]、/p>
该结果包含应该去除的测点的热量损失。为了得到去除了热量损失的“净”茎流量，需要在曲线图上去除基线、/p>
EM62 SHB茎干热平衡技术（stem heat balance）的结构和原琅/p>
工作原理：基于茎杆热平衡原理（stem heat balance），由外部加热，从内部测量温度、/p>
传感器由两个相同的圆柱形组成，每部分外部裹有绝缘泡沫。一个圆柱体内装有线性加热元件，轻轻挤压绝缘泡沫后贴在茎干上，细针状热电偶沿树干半径方向、与上部加热元件（液流方向）齐平插入茎干；第二个圆柱体内没有加热元件，只是用于覆盖参照热电偶、/p>
液流流过传感器时被加热，带动热量向上流动到热电偶处，使该处温度升高。闭环控制使得两个热电偶的温差保?K ?K，这样输入功率与流过传感器水体的水量呈比例关系，可求算茎流量、/p>
EM62整株树的茎流值采用如下公式计算：
公式中的（mV）直接来自下载的数据。为了得到去除了热量损失的“净”茎流量，需要在曲线图上去除基线、/p>
特点９/strong>
l 能量需求与茎流量成比例，能耗低，平均能?.3?.4W；发热能量（mW），高精确度、高稳定性、高分辨玆/p>
l 直接得到茎流值，无需校准
TDP热扩散茎流传感器
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?5mm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、/p>
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?.1?75mm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?个单端模拟通道。探头所需的安装附件随探头提供、/p>
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、/span>
SF1包裹式茎流传感器：导出以g/h为单位的茎流量； |
||||||
传感器类垊/span> |
示例产品 |
茎杆直径范围（mm（/span> |
高度（mm（/span> |
加热器电厊/span> |
功耗（W（/span> |
包裹范围（名义上直径（/span> |
微传感器 |
D\SGA3 |
2.7 ~ 4.0 |
35 |
2.3 |
0.05 |
2?? |
茎杆传感?/span> |
D\SGA13 |
12 ~ 16 |
70 |
4.0 |
0.15 |
9?0?3?6?9?5 |
树干传感?/span> |
D\SGB50 |
45 ~ 65 |
305 |
6.0 |
1.4 |
35?0?0?00 |
数据采集器输入（每个传感器）?DIF通道（全量程<1mV），1SE通道（用于加热器电压，全量程<10V）；缆线：标?.5米（8芯，带接头）；缆线可扩展 |
||||||
SV1 TDP茎流速传感器：导出以cm/h为单位的茎流速； |
||||||
传感器类垊/span> |
针长/直径(mm) |
树干直径范围（mm（/span> |
垂直空间 |
加热器电厊/span> |
功耗（W（/span> |
样品木质部厚?/span> |
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 |
超过180 |
40mm |
7.5 |
0.5 |
> 80 mm |
数据采集器输入（每个传感器）?DIF通道（全量程<1mV），1SE通道（用于加热器电压，全量程**10V）；缆线：标?米（5?芯，带接头）；缆线可扩展 |
||||||
*澳作研发的通道扩展板：功能强大，精度高（与进口数据采集器精度相同），可接多路传感器（数量不受限制）、/span> |
||||||
*多路电源供应：使用可调式电压调节分配器，针对不同传感器输出不同范围电厊/span> |
||||||
2.1.2 红外叶温测量
红外叶温传感器是基于斯特?玻尔兹曼定律（Stefan-Boltzmann law（/p>
特点：测量植物冠层、土壤、水面等温度
技术指标：
测量范围?10?5ℂ/p>
精度?10?65℃， 0.2ℂ/p>
-40?70 0.5ℂ/p>
工作温度?55?+80 0?00% RH
2.1.3茎粗传感?/strong>
D6 树木胸径传感?/p>
D6树木生长应变传感器用于连续、高精度、自动测量树木的周长变化。体积小、重量轻，可轻松安装在树干上，对树皮或树木的生长没有任何损害、/p>
整个传感器象带子一样缠绕树木，用弹簧定位。树木尺寸的变化直接传递到传感器，瞬时记录树木对环境影响的反应、树皮的膨胀、导管水位或细胞分裂等、/p>
树木尺寸变化通过带子传递到传感器，在应变传感器中转换成电阻信号。带子受温度影响很小。带子和树皮间有一个特富龙层，减少带子的摩擦力，同时确保带子不受结冰、树脂或结疤的影响、/p>
特点９/p>
l 连续、高精度测量树木的周长变匕/p>
l 安装简单，无需破坏树皮或影响树木的生长
l 测量树木生长的日变化，精度达5um
l *小化测量带与树皮间的摩擦力及温度的影哌/p>
l 调节测量带，可轻松扩大测量范図/p>
作物茎杆直径变化传感?/p>
SD-5M 作物茎杆微变化传感器：测量范围：0-5mm，用于茎?-25mm：/p>
SD-6M 作物茎杆微变化传感器：测量范围：0-5mm，用于茎?0-70mm：/p>
2.2?span>ENVIdata数据传输和管琅/span>
该系绞/span>直接将数据传?/span>?/span>(中国生态数据网)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、/span>
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、/span>
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 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?/span>
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９/span>
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、/span>
2用户只要能上网，既可浏览实时数据、/span>
3中心服务器中文界面，便于操作和管琅/span>
4提供多参数、实时或历史数据曲线国/span>
5系统提供多站点地图显礹/span>
特点９/p>
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、/p>
2 用户只要能上网，既可浏览实时数据、/p>
3 中心服务器中文界面，便于操作和管琅/p>
4 提供多参数、实时或历史数据曲线国/p>
5 系统提供多站点地图显礹/p>
ENVIdata 数据服务平台已为国内的客户服?年，系统稳定、可靠、/p>
3、技术指栆/span>
数据采集９/span>
**扫描速率９/span>25Hz
处理器：采用18位A/D转换器，精度0.025%
存储９/span>128Mb?/span>无限扩展＋/span>内存可存?30?00个读数，可使用PC卡或闪存可（可存?5?00个读数）
U盘存?/span>９/span>兼容USB1.1或USB2.0驱动，每兆约90?00采集数字炸/span>
LCD液晶显示??6字母的LCD液晶显示?个按键用于查看通道及数采状态和功能执行
通讯：RS232、USB、以太网筈/span>
采样间隔?0ms至天，可自定么/span>
输出值种类：平均值， **值， *小值， 取样 (Sample) 向量值， 累计 ( Totalize )筈/span>
工作温度范围-45~70ℂ/span>
时钟精准度：?#177;1分钟/?-40℃；?#177;4分钟/?40-70ℂ/span>
供电电压９/span>10~30VDC
工作湿度85%（无水汽凝结（/span>
DT80９/span>
模拟输入９/span>5-15个单端通道＇/span>10个差分）
脉冲通道９/span>12?/span>
数字I/O口：8?/span>
DT82E９/span>
模拟输入９/span>2-6个单端通道＇/span>4个差分）
脉冲通道９/span>8?/span>
数字I/O口：4?/span>
DT82I９/span>
模拟输入９/span>2-6个单端通道＇/span>4个差分）
脉冲通道９/span>8?/span>
数字I/O口：4?/span>
DT85９/span>
模拟输入９/span>12-48个单端通道＇/span>32个差分）
脉冲通道９/span>15?/span>
数字I/O口：8?/span>
传感器：
茎流：SHB技术，用于植物茎杆6-20mm；THB技术，用于植物茎杆大于12cm
叶温：红外原理，测量范围９/span>-10?5ℂ/span>
精度?10?/span>+65℃， 0.2
-40?/span>+70 0.5ℂ/span>
工作温度?55?/span>.+80 0?/span>100% RH
树木茎粗９/span>测量范围?0mm＋/span>精度?um
作物茎杆：测量范围：0-5mm
数据传输：ENVIdata internet 连续、在线接收数?/span>
数据输出：实时传输，网上下载，同时邮件传?/span>
数据格式：文本、曲线、地图显示，一屏可同时显示两个参数
3、技术指标传感器９/p>
茎流：SHB技术，用于植物茎杆6-20mm；THB技术，用于植物茎杆大于12cm
叶温：红外原理，测量范围?10?5ℂ/p>
精度?10?65℃， 0.2ℂ/p>
-40?70 0.5ℂ/p>
工作温度?55?+80 0?00% RH
树木茎粗：测量范围：50mm，精度：5um
作物茎杆：测量范围：0-5mm
数据传输：ENVIdata internet 连续、在线接收数?/p>
数据输出：实时传输，网上下载，同时邮件传?/p>
数据格式：文本、曲线、地图显示，一屏可同时显示两个参数
4 应用案例
木质部变化或者树皮的膨胀依赖于一天的测量时间，天气、温湿度等条件，这就导致树木茎杆周长的变化是双向的、/p>
由于太阳升起导致蒸腾作用会导致树干周长减小，相应的日落后蒸腾作用结束树干周长会增大，这种双向变化也依赖于天气（是否干燥，降雨）、/p>
树木茎干周长日变化大约在0.5 mm to2.5 mm 。树体一天周长变化（D6测量）如下：
