樹干莖流是降水落到林木冠層后，順著枝干、樹干表面向下流動，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。樹干莖流監(jiān)測系統(tǒng)BK-SJL1專門用于量化統(tǒng)計林木莖流的流量、流速、持續(xù)時長等數(shù)據(jù)，結(jié)合氣象、土壤等配套監(jiān)測信息，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)計量、數(shù)據(jù)處理的完整流程工作，原理清晰且運行穩(wěn)定，適用于林區(qū)、生態(tài)林、經(jīng)濟林等各類林木生長區(qū)域。

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

　　第二部分為核心計量傳感環(huán)節(jié)。匯集后的莖流水會按照固定路徑流入計量腔體，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量的方式開展實時測算。水流進入腔體后，會引起內(nèi)部物理參數(shù)發(fā)生規(guī)律性改變，傳感元件精準(zhǔn)捕捉這些動態(tài)變化，將水流大小、流動時長等物理信息轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)電信號。針對降雨間斷、水流忽大忽小的特點，傳感模塊具備高頻采樣能力，可捕捉瞬時流量變化，同時內(nèi)置防抖、濾波程序，過濾雨滴飛濺、風(fēng)力震動帶來的干擾信號，保證每一組數(shù)據(jù)都真實反映莖流狀態(tài)。

　　第三部分為數(shù)據(jù)處理、存儲與傳輸環(huán)節(jié)。傳感單元輸出的電信號會實時傳輸至采集終端，終端內(nèi)部的運算程序結(jié)合設(shè)備標(biāo)定參數(shù)，將電信號換算為瞬時流量、時段累計流量等直觀數(shù)據(jù)。系統(tǒng)會按照預(yù)設(shè)時間間隔完成數(shù)據(jù)記錄，同時同步關(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)備自帶本地存儲功能，可長時間留存歷史數(shù)據(jù)，也可通過通信模塊將數(shù)據(jù)遠程上傳至后臺平臺，方便研究人員遠程查看、調(diào)取資料。系統(tǒng)采用低功耗設(shè)計，依靠儲能裝置即可長期戶外運行，無需頻繁外接電源。

　　從整體運行邏輯來講，該系統(tǒng)遵循 “全面收集 — 精準(zhǔn)計量 — 整理存?zhèn)? 的閉環(huán)原理，完整還原樹干莖流的全過程變化。其工作原理充分結(jié)合林木生長形態(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)測流程科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)。依托這套工作機制，系統(tǒng)可以精準(zhǔn)量化單株樹木乃至整片林地的莖流總量，分析降水在林木冠層、樹干、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)律的專業(yè)設(shè)施。