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 to��2.5 mm 。树体一天周长变化（D6测量）如下：