DJ-6393D EMS 植物茎流（液流）监测系统
用于自动监测树木茎流量以确定植物耗水量的连续观测系统：基于组织热平衡（THB）原理直接解算茎流量（kg/h），无需后期人工换算；模块化设计，安装连接方便，并可扩展土壤、气象等监测参数。
| 测量原理 | 组织热平衡法（THB），恒定温差 2 / 4 / 8 K 可调 |
|---|---|
| 测量对象 | 直径 6–20 mm 的树干（6–12 mm、10–20 mm 两种传感器规格） |
| 输出 | 茎流量 kg/h；SDI-12 ver.1.3 数字输出 |
| 供电 | 内置锂电池 / 外接 12 V，可选 100 W/100 Ah 太阳能套件 |
| 通讯 | RS485/RS232、Modbus、LTE CAT1、红外，可选云平台 |
一、系统组成
DJ-6393D 由包裹式茎流传感器（SF 64）、茎流测量模块（SF 6X，SDI-12）、DJ-6095 数据采集器及供电单元组成。传感器包裹于树干表面，对茎组织外部加热并内部测温；模块完成热平衡运算后经 SDI-12 总线将数据送入采集器，实现多通道组网与远程传输。
二、测量原理：组织热平衡法（THB）
系统依据热平衡原理（Tissue Heat Balance）：输入能量等于随茎流散失的热量与测点温升所需热量之和，如下式：
P：输入能量（W）；
Q：茎流速度（kg/s，输出折算为 kg/h）；
dT：测点温差（K），恒定控制，可选 2、4 或 8 K；
cw：水的比热（J·kg⁻¹·K⁻¹）；
z：测点传导热损失系数（W·K⁻¹）。
HB 法不需要对单株进行标定，测得结果即为 kg/h 的茎流量；配套 Mini32 软件可进一步计算净流量并给出简要统计。
三、系统特点
基于组织热平衡（THB）方法，恒定温差可调至 2、4 或 8 K；
直接输出茎流量（kg/h），无需后期人工数据计算；
数字 SDI-12 输出（ver.1.3），便于多节点组网；
茎组织外部加热、内部温度测量，反映树木实时水分状况；
支持红外无线数据接入，可通过无线方式查看数据；
可接入云平台（可选），云端数据存储；
模块化设计，连接安装方便，操作简单；
可扩展土壤、气象等监测参数。
四、典型安装方式
传感器以包裹方式固定于选定的直干段，外覆防辐射罩（铝箔）以降低辐射与对流影响；测点附近需预留约 20 cm 茎干长度。采集箱与供电单元可立杆安装，配合太阳能板实现无人值守长期观测。
五、技术参数
1. DJ-6095 数据采集器
| 工作温度 | -20 至 70 ℃；使用外部电池时低温可扩展至 -40 ℃ |
|---|---|
| 模拟输入 | 8 个单端输入，可单独配置用于电压测量；选配扩展板后最多支持 60 个单端输入 |
| 脉冲计数 / 频率 | 4 个脉冲计数通道；1 个频率通道 |
| 电压激励 / 开关 12 V | 3 个电压激励端子；12 路 12 V 开关 |
| SDI-12 / RS485 / RS232 | 8 路 SDI-12；4 路 RS485/RS232 |
| 模拟电压精度 | 12 位分辨率，量程 5000 mV，输入阻抗 50 KΩ，基本分辨率 1.47 mV，精度 ±(0.1% 读数 + 2 位)(-20 ℃–40 ℃) |
| 扩展板 | 19 位分辨率，量程可选 5 / 50 / 500 / 5000 mV，阻抗 < 1 KΩ，基本分辨率 0.5 μV / 5 μV / 0.05 mV / 0.5 mV，精度 ±(0.01% 读数 + 2×量程分辨率) |
| 供电 | 内置锂电池：18–24 V，最大充电电流 2 A；外接电池：12–16 V |
| 通讯协议 | Modbus、RS485/RS232、SDI-12 等 |
| 内部存储 | 32 M，可存 64384 条数据；按每小时 1 条可存约 7.3 年 |
| 内部锂电池 | 可选 16 Ah / 12.8 V 磷酸铁锂电池 |
| 功耗 | 休眠 0.22 mA；测量 12 mA（不含传感器）；网络发送最大 40 mA |
| 移动传输 / 云平台 | 内置 SIM 卡，支持 LTE CAT1；支持云平台，云端数据免费存储 |
| 充电管理 | 内置带 MPPT 功能的太阳能充电控制电路 |
| 定位与内置传感器 | 内置高精度 GPS；内置大气压力传感器与主板温度监测 |
| 输出 | SDI-12 ver.1.3 |
|---|---|
| 加热方式 | 茎秆外部加热，内部测量 |
| 单位 / 预设温差 | kg/h；2、4 或 8 K |
| 茎流量程 | dT=2 K：0–1.37 kg/h；dT=4 K：0–0.68 kg/h；dT=8 K：0–0.34 kg/h |
| 工作电压 | 8.5–16 V DC；测量启动 11.7 V，停机 10.5 V；最大 30 V DC |
| 电流 / 加热功率 | 最大约 400 mA；最大加热功率 3.2 W（限功率） |
| 平均效率 | ≥ 85%（典型值） |
| 日用电量 | 0.2–1.2 Ah（dT=4 K，Ub=12 V，随树液流速变化） |
| 尺寸 / 重量 | 160 × 80 × 60 mm；约 500 g |
| 操作环境 | -20 至 50 ℃；0–100% RH |
| 连接器 | 传感器：6 针 Switchcraft EN3 P6 母座；模块输出：C016 公头 |
| 适用树干直径 | 6–20 mm（6–12 mm 与 10–20 mm 两种类型） |
|---|---|
| 加热技术 | 茎秆外部加热 |
| 输出变量 | 热功率每 dT [mW/K] |
| 加热阻抗 | 100 Ω（±0.5 Ω） |
| 温度感应器件 | 0.6 mm 探针型 T 型热电偶 |
| 信号换算 | P/dT：-25 + 0.25×U [mW/K，mV]；Q：-0.0215 + 0.000125×U [kg/hr/mV] |
| 安装所需茎长 | 约 20 cm（含辐射罩） |
| 预设 dT / 加热电源 | 8 K；可调，最大 2 W |
| 供电 / 耗电 | 12–15 V DC；最大 0.15 A（视树木情况） |
| 工作温度 | -10 至 +40 ℃ |
| 重量 / 尺寸 | 模块约 0.1 kg，传感器约 0.1 kg；模块 160 × 80 × 60 mm |
| 太阳能组件 | |
|---|---|
| 额定峰值功率 | 100 W；开路电压 22.4 V；峰值电压 18.2 V；峰值电流 5.49 A；短路电流 5.95 A |
| 执行标准 / 效率 | GB/T 9535-1998；电池片效率 ≥ 16% |
| 使用环境温度 / FF | -40 至 85 ℃；填充因子 73% |
| 表面最大负载 | 60 m/s（200 kg/m²） |
| 蓄电池 | |
| 额定电压 / 容量 | 12 V / 100 Ah |
| 内阻 | 完全充电后以交流阻抗法测试，应低于 10 mΩ |
| 容量保存 | 完全充电后放置 28 天（25 ℃±5 ℃），容量保存应达 96% 以上 |
| 使用 / 保存温度 | 使用：-40 至 50 ℃；保存：5 至 40 ℃ |
| 整机 | |
| 供电输出 | 双 USB 5 V DC / 2.4 A；接线端子 12 V / 10 A |
| 保护功能 | 具有充放电保护及自恢复功能 |
| 显示 | LCD 数据显示工作状态、功率等信息 |
六、常见问题（FAQ）
1. DJ-6393D 采用什么测量原理？
系统采用组织热平衡法（THB，Tissue Heat Balance）：对茎秆外部加热并测量内部温升，由能量平衡方程 P = Q·dT·cw + dT·z 直接解算茎流速度，无需对单株进行标定即可得到 kg/h 单位的茎流量。
2. 可以测量多粗的树干？
适用于直径 6–20 mm 的茎秆。SF 64 包裹式茎流传感器提供 6–12 mm 与 10–20 mm 两种规格，安装时需在树干上预留约 20 cm 的直干段（含辐射罩）。
3. 测量结果需要后期人工计算吗？
不需要。模块按热平衡法直接计算茎流量，单位为 kg/h；配套的 Mini32 软件可进一步计算净流量，输出简要的统计结果。
4. 系统如何供电，适合野外长期监测吗？
采集器支持内置磷酸铁锂电池（可选 16 Ah/12.8 V）或外接 12–16 V 电源，并内置 MPPT 太阳能充电控制电路；可配套 T100W-100AH（100 W/100 Ah）太阳能供电套件，适合无市电的野外环境。
5. 数据可以通过哪些方式传输？
茎流模块经 SDI-12（ver.1.3）接入 DJ-6095 数据采集器；采集器具备 RS485/RS232、Modbus、8 路 SDI-12，内置 SIM 卡支持 LTE CAT1 移动传输，并支持红外无线数据接入与云平台（可选）。
6. 一套系统能同时监测多少棵树？
取决于配置。DJ-6095 标配 8 路 SDI-12 输入，选配扩展板后模拟通道最多可支持 60 个单端输入，可接入多路茎流模块及土壤、气象等扩展传感器，具体数量需按监测方案配置。
7. 除茎流外还能监测哪些参数？
系统为模块化设计，除植物茎流外，可扩展土壤水分、温度、盐分以及气象（空气温湿度、降雨、辐射、风速风向等）参数。
8. 热平衡法（THB）与热扩散法（HRM/TDP）有何区别？
THB 法通过恒定温差下的能量平衡直接计算质量流量，按公式输出 kg/h，通常不需要单株标定；热扩散法通过探针温差推算液流速度，往往需要经验系数换算。选型时可结合茎秆粗细、观测目的与维护条件确定。