(通道)ENVIdata-DD植物茎流监测系统

  • 2023-01-13 13:05:27
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1 背景1.jpg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2.pngTDP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。

SF1包裹式茎流传感器:导出以g/h为单位的茎流量;

传感器类型

示例产品

茎杆直径范围(mm)

高度(mm)

加热器电压

功耗(W)

包裹范围(名义上直径)

微传感器

D\SGA3

2.7 ~ 4.0

35

2.3

0.05

2、3、5

茎杆传感器

D\SGA13

12 ~ 16

70

4.0

0.15

9、10、13、16、19、25

树干传感器

D\SGB50

45 ~ 65

305

6.0

1.4

35、50、70、100

数据采集器输入(每个传感器):3DIF通道(全量程<1mV),1SE通道(用于加热器电压,全量程<10V);缆线:标准1.5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;

传感器类型

针长/直径(mm)

树干直径范围(mm)

垂直空间

加热器电压

功耗(W)

样品木质部厚度

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

超过180

40mm

7.5

0.5

> 80 mm

数据采集器输入(每个传感器):1DIF通道(全量程<1mV),1SE通道(用于加热器电压,全量程最大10V);缆线:标准3米(5或6芯,带接头);缆线可扩展

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)。

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压

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。


SF-G

SF-L

探针数量

2

4

探针直径

1.5mm

探针长度

33、43、63mm

电缆长度

标准5米,可延长到20米

适合树干直径

>2cm

>15cm

电源

CCS, 1个CCS可供应1到3传感器

耗电

1W(12V×84 mA)

输出

0~1000 µV

夜间测量

不可以(夜间茎流人为的假设为零)

可以

说明

SF-G型树干纵向温度变化(+/-2.5°C)和测量结果叠加,导致测量错误可能超过100%


1.jpg

2.png

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


1.jpg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

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用户选择时间段绘制数据变化曲线

1.jpg

视频显示界面

1.jpg

历史数据浏览和下载

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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。

1.jpg

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。

1.jpg

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

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