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ENVIdata-DT植物莖流葉溫莖粗氣象(生理生態(tài))監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
  • ENVIdata-DT植物莖流葉溫莖粗氣象(生理生態(tài))監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
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更新時(shí)間:2024-06-10 21:00:07

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ENVIdata-DT 植物莖流葉溫莖粗氣象(生理生態(tài))監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器、莖流傳感器、冠層葉溫傳感器、作物莖桿變化或樹木生長(zhǎng)傳感器及氣象傳感器組成。按用戶設(shè)定的測(cè)量間隔定時(shí)、自動(dòng)測(cè)量莖流、葉溫和生長(zhǎng)參數(shù)。

1 背景

 莖流、葉溫、莖粗變化是植物的重要生理指標(biāo),而光照、土壤濕度、空氣溫濕度是影響重要指標(biāo)的關(guān)鍵環(huán)境因子。樹木液流的日變化呈單峰格型,不同胸徑樹木的液流日變化格型有很大差異,前人對(duì)液流和樹形的研究有些僅著眼于液流瞬時(shí)值水平,缺少對(duì)液流整體格局特征的認(rèn)識(shí),也有用樹形分級(jí)的方法對(duì)液流和樹形關(guān)系進(jìn)行探討,但該方法存在尺度擴(kuò)展過程中容易引起誤差的缺點(diǎn)。

當(dāng)根系吸水充足時(shí)莖干膨脹,虧缺時(shí)莖干收縮。因而可以用莖直徑變化反應(yīng)植株體內(nèi)水分狀況變化。

該系統(tǒng)通過莖流大小測(cè)試植株的耗水量,通過葉溫預(yù)報(bào)植物需水量,利用植物器官(莖、葉、果實(shí)等)體積微變化動(dòng)態(tài)反應(yīng)植物體內(nèi)水分狀況,廣泛用于植物水分利用、水量平衡、能量平衡、灌溉等研究領(lǐng)域。

2 系統(tǒng)工作原理及特點(diǎn)

ENVIdata-DT 植物莖流葉溫莖粗氣象(生理生態(tài))監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集器、莖流傳感器、冠層葉溫傳感器、作物莖桿變化或樹木生長(zhǎng)傳感器及氣象傳感器組成。按用戶設(shè)定的測(cè)量間隔定時(shí)、自動(dòng)測(cè)量莖流、葉溫和生長(zhǎng)參數(shù)。

該系統(tǒng)通過Internet傳輸數(shù)據(jù),用戶無需到測(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)。

2.1 傳感器

2.1.1 TDP熱擴(kuò)散莖流傳感器

應(yīng)用熱擴(kuò)散原理,測(cè)量不同樹種的莖流量。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。

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。該探頭無需校正,不用穿刺到樹干中。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,功率能夠滿足所有探頭的耗電量。

SF1包裹式莖流傳感器:導(dǎo)出g/h為單位的莖流量;

傳感器類型

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<1mV),1SE通道(用于加熱器電壓,全量程<10V);纜線:標(biāo)準(zhǔn)1.5米(8芯,帶接頭);纜線可擴(kuò)展

SV1 TDP莖流速傳感器:導(dǎo)出以cm/h為單位的莖流速;

傳感器類型

針長(zhǎng)/直徑(mm)

樹干直徑范圍(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<1mV),1SE通道(用于加熱器電壓,全量程zui大10V);纜線:標(biāo)準(zhǔn)3米(5或6芯,帶接頭);纜線可擴(kuò)展

*澳作研發(fā)的通道擴(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


 2.1.2 紅外葉溫測(cè)量

紅外葉溫傳感器是基于斯特藩-玻爾茲曼定律Stefan-Boltzmann law

特點(diǎn):測(cè)量植物冠層、土壤、水面等溫度

 技術(shù)指標(biāo):

  測(cè)量范圍:-10…65℃ 

  精度:-10+65℃, ±0.2℃  

        -40+70℃  , ±0.5℃

  工作溫度:-55.+80℃  0* RH



2.1.3莖粗傳感器

D6 樹木胸徑傳感器

D6樹木生長(zhǎng)應(yīng)變傳感器用于連續(xù)、高精度、自動(dòng)測(cè)量樹木的周長(zhǎng)變化。體積小、重量輕,可輕松安裝在樹干上,對(duì)樹皮或樹木的生長(zhǎng)沒有任何損害。

整個(gè)傳感器象帶子一樣纏繞樹木,用彈簧定位。樹木尺寸的變化直接傳遞到傳感器,瞬時(shí)記錄樹木對(duì)環(huán)境影響的反應(yīng)、樹皮的膨脹、導(dǎo)管水位或細(xì)胞分裂等。

樹木尺寸變化通過帶子傳遞到傳感器,在應(yīng)變傳感器中轉(zhuǎn)換成電阻信號(hào)。帶子受溫度影響很小。帶子和樹皮間有一個(gè)特富龍層,減少帶子的摩擦力,同時(shí)確保帶子不受結(jié)冰、樹脂或結(jié)疤的影響。

特點(diǎn):

連續(xù)、高精度測(cè)量樹木的周長(zhǎng)變化

安裝簡(jiǎn)單,無需破壞樹皮或影響樹木的生長(zhǎng)

測(cè)量樹木生長(zhǎng)的日變化,精度達(dá)5um

zui小化測(cè)量帶與樹皮間的摩擦力及溫度的影響

調(diào)節(jié)測(cè)量帶,可輕松擴(kuò)大測(cè)量范圍

2.1.1 氣象傳感器 

Thies多參數(shù)傳感器

傳感器高度集成,可測(cè)多種參數(shù)。風(fēng)向風(fēng)速采用*進(jìn)的超聲技術(shù),內(nèi)置GPS接收功能。長(zhǎng)時(shí)間使用而無需維護(hù)。特別適用于沿?;蛴星治g的地區(qū)。

測(cè)量參數(shù):風(fēng)速、風(fēng)向、空氣溫度(超聲波測(cè)量)、空氣濕度、氣壓、光照強(qiáng)度、降雨量。

信號(hào)輸出:

數(shù)字信號(hào)輸出

端口:RS485/422

波特率:1200~921600波特率

輸出:瞬時(shí)值,平均值

輸出頻率:10到0.1HZ

通訊協(xié)議:ASCLL,MODBUS-RTU

模擬信號(hào)輸出

輸出:0~10V,2~10V瞬時(shí)值,平均值

輸出間隔:10ms

精度:16bit


結(jié)構(gòu)功能





















2.2、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、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zui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zui低可達(dá)-45℃。

2.3、ENVIdata數(shù)據(jù)傳輸和管理

該系統(tǒng)直接將數(shù)據(jù)傳www.ecodata。。net (中國(guó)生態(tài)數(shù)據(jù)網(wǎng))上,通過對(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)用戶提供數(shù)據(jù)接收服務(wù),同時(shí)幫助用戶監(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質(zhì)量體系認(rèn)證,于2010年獲得 ISO9001 質(zhì)量認(rèn)證書,至今全部通過專家的年度復(fù)核,確保系統(tǒng)集成的品質(zhì)

用戶采用用戶名和密碼登陸,只要能上網(wǎng),就能瀏覽實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)

特點(diǎn):

1) 生態(tài)環(huán)境信息以各種時(shí)間間隔 (分鐘、每小時(shí)、每天)發(fā)送到上。

2) 用戶只要能上網(wǎng),既可瀏覽實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

3) 中心服務(wù)器中文界面,便于操作和管理

4) 提供多參數(shù)、實(shí)時(shí)或歷史數(shù)據(jù)曲線圖

5) 系統(tǒng)提供多站點(diǎn)地圖顯示


















ENVIdata 數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)已為國(guó)內(nèi)的客戶服務(wù)3年,系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠。


3、技術(shù)指標(biāo)

數(shù)據(jù)采集:

zui大掃描速率:25Hz

處理器:采用18位A/D轉(zhuǎn)換器,精度±0.025%

存儲(chǔ):128Mb無限擴(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:平均值, zui大值, zui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%(無水汽凝結(jié))

DT80

模擬輸入:5-15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)

DT82E:

模擬輸入:2-6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)

DT82I:

模擬輸入:2-6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)

DT85:

模擬輸入:12-48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)

傳感器:

葉溫:紅外原理,測(cè)量范圍:-10…65

精度:-10+65℃, ±0.2℃  ;  -40+70℃  , ±0.5℃

工作溫度:-55.+80℃  0* RH

樹木莖粗測(cè)量范圍:50mm,精度:5um

數(shù)據(jù)傳輸:ENVIdata internet 連續(xù)、在線接收數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)輸出:實(shí)時(shí)傳輸,網(wǎng)上下載,同時(shí)郵件傳送

數(shù)據(jù)格式:文本、曲線、地圖顯示,一屏可同時(shí)顯示兩個(gè)參數(shù)

氣象:Thies多參數(shù)傳感器:

風(fēng)速:

量程:0~60m/s

分辨率:0.1m/s

精度:±0.3 m/s rms @ WG ≤ 5 m/s

±3% rms @ WG > 5 m/s

±5% rms @ WG > 50 m/s

風(fēng)向:

量程:0~360°

分辨率:1°

精度:±2° @ WG > 2 m/s

空氣溫度(超聲波測(cè)量):

量程:-30~70°C

分辨率:0.1°C

精度:±0.5°C

空氣溫度:

量程:-30~70°C

分辨率:0.01°C

精度:±0.5°C

空氣濕度:

量程:0~*

分辨率:0.1%

精度:±3%(10~90%)

氣壓

量程:300~1100hPa

分辨率0.01hPa

精度:±0.5hPa(20°C

光照強(qiáng)度

量程:0~150kLux

分辨率:30Lux

精度:±3%的測(cè)量值,3 Lux每分鐘

降雨量

量程:0~10mm每分鐘

分辨率:0.01mm

4、 應(yīng)用案例

木質(zhì)部變化或者樹皮的膨脹依賴于一天的測(cè)量時(shí)間,天氣、溫濕度等條件,這就導(dǎo)致樹木莖桿周長(zhǎng)的變化是雙向的。

由于太陽升起導(dǎo)致蒸騰作用會(huì)導(dǎo)致樹干周長(zhǎng)減小,相應(yīng)的日落后蒸騰作用結(jié)束樹干周長(zhǎng)會(huì)增大,這種雙向變化也依賴于天氣(是否干燥,降雨)。

樹木莖干周長(zhǎng)日變化大約在±0.5 mm to±2.5 mm 。樹體一天周長(zhǎng)變化(D6測(cè)量)如下:


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