樹(shù)干莖流是降水落到林木冠層后，順著枝干、樹(shù)干表面向下流動(dòng)，最終匯入根部土壤的水分，是森林生態(tài)水文循環(huán)的重要組成部分。樹(shù)干莖流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)BK-SJL1專(zhuān)門(mén)用于量化統(tǒng)計(jì)林木莖流的流量、流速、持續(xù)時(shí)長(zhǎng)等數(shù)據(jù)，結(jié)合氣象、土壤等配套監(jiān)測(cè)信息，解析植被與水分之間的相互作用規(guī)律，整套系統(tǒng)依靠物理收集、感應(yīng)計(jì)量、數(shù)據(jù)處理的完整流程工作，原理清晰且運(yùn)行穩(wěn)定，適用于林區(qū)、生態(tài)林、經(jīng)濟(jì)林等各類(lèi)林木生長(zhǎng)區(qū)域。

　　整套系統(tǒng)主要分為收集單元、計(jì)量傳感單元、數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)單元三大部分，各環(huán)節(jié)依次配合完成監(jiān)測(cè)工作。第一部分為莖流收集結(jié)構(gòu)，這是獲取監(jiān)測(cè)樣本的基礎(chǔ)。設(shè)備通過(guò)柔性貼合結(jié)構(gòu)緊密包裹在樹(shù)干外圍，根據(jù)樹(shù)干粗細(xì)、枝干形態(tài)調(diào)整布設(shè)方式，在樹(shù)干底部形成封閉式導(dǎo)流匯集區(qū)域。當(dāng)降雨發(fā)生時(shí)，冠層截留后形成的莖流水會(huì)沿著樹(shù)干表面向下流淌，全部被收集結(jié)構(gòu)聚攏，避免水分側(cè)漏、散落，確保所有莖流水能夠統(tǒng)一匯入下游計(jì)量部件，保障樣本收集的完整性，從源頭減少監(jiān)測(cè)誤差。

　　第二部分為核心計(jì)量傳感環(huán)節(jié)。匯集后的莖流水會(huì)按照固定路徑流入計(jì)量腔體，腔體內(nèi)搭載高精度流量感知部件，基于液位變化、水流沖擊或者容積計(jì)量的方式開(kāi)展實(shí)時(shí)測(cè)算。水流進(jìn)入腔體后，會(huì)引起內(nèi)部物理參數(shù)發(fā)生規(guī)律性改變，傳感元件精準(zhǔn)捕捉這些動(dòng)態(tài)變化，將水流大小、流動(dòng)時(shí)長(zhǎng)等物理信息轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)。針對(duì)降雨間斷、水流忽大忽小的特點(diǎn)，傳感模塊具備高頻采樣能力，可捕捉瞬時(shí)流量變化，同時(shí)內(nèi)置防抖、濾波程序，過(guò)濾雨滴飛濺、風(fēng)力震動(dòng)帶來(lái)的干擾信號(hào)，保證每一組數(shù)據(jù)都真實(shí)反映莖流狀態(tài)。

　　第三部分為數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)與傳輸環(huán)節(jié)。傳感單元輸出的電信號(hào)會(huì)實(shí)時(shí)傳輸至采集終端，終端內(nèi)部的運(yùn)算程序結(jié)合設(shè)備標(biāo)定參數(shù)，將電信號(hào)換算為瞬時(shí)流量、時(shí)段累計(jì)流量等直觀數(shù)據(jù)。系統(tǒng)會(huì)按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔完成數(shù)據(jù)記錄，同時(shí)同步關(guān)聯(lián)同期降雨量、空氣濕度、溫度等輔助氣象數(shù)據(jù)，形成多維度配套數(shù)據(jù)檔案。設(shè)備自帶本地存儲(chǔ)功能，可長(zhǎng)時(shí)間留存歷史數(shù)據(jù)，也可通過(guò)通信模塊將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程上傳至后臺(tái)平臺(tái)，方便研究人員遠(yuǎn)程查看、調(diào)取資料。系統(tǒng)采用低功耗設(shè)計(jì)，依靠?jī)?chǔ)能裝置即可長(zhǎng)期戶(hù)外運(yùn)行，無(wú)需頻繁外接電源。

　　從整體運(yùn)行邏輯來(lái)講，該系統(tǒng)遵循 “全面收集 — 精準(zhǔn)計(jì)量 — 整理存?zhèn)? 的閉環(huán)原理，完整還原樹(shù)干莖流的全過(guò)程變化。其工作原理充分結(jié)合林木生長(zhǎng)形態(tài)與自然降水規(guī)律，結(jié)構(gòu)適配野外復(fù)雜環(huán)境，監(jiān)測(cè)流程科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)。依托這套工作機(jī)制，系統(tǒng)可以精準(zhǔn)量化單株樹(shù)木乃至整片林地的莖流總量，分析降水在林木冠層、樹(shù)干、土壤之間的分配規(guī)律，為森林水文研究、林地水土保持、植被水分利用分析等工作提供量化依據(jù)，也是探索森林生態(tài)系統(tǒng)水循環(huán)規(guī)律的專(zhuān)業(yè)設(shè)施。