林内降水监测系统(JZ-SG)监测指标及原理

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一、系统概述

JZ-SG 型林内降水监测系统由一体化自动雨量站和记录式树干截留采集仪两部分组成,用于森林生态系统中降水再分配过程的自动监测,包括林内穿透雨、树干茎流等关键水文要素。

二、监测指标

监测模块 主要监测指标

一体化自动雨量站 降雨量、降雨强度、降雨历时、累计雨量

记录式树干截留采集仪 树干茎流量、林冠截留量(间接推算)

系统可输出:瞬时雨量、小时雨量、日雨量、累计雨量、雨强、平均雨强等统计数据。

三、工作原理

1. 测量原理:翻斗式雨量传感

系统采用翻斗式自动雨量测量装置作为传感器:

降水通过承雨口进入翻斗机构

当一侧翻斗承接的雨量达到设定阈值(对应 0.2mm 分辨率)时,翻斗翻转倾倒

每翻转,干簧管产生一个脉冲信号

数据采集器记录脉冲次数,换算为降雨量

2. 水量平衡原理(林冠截留推算)

基于森林水文学的水量平衡公式:

$$I = P - P' - G$$

其中:

I = 林冠截留量

P = 林外降雨量(对照雨量站)

P' = 林内穿透雨量(自动雨量站监测)

G = 树干茎流量(树干截留采集仪监测)

通过同步监测林外降雨、林内穿透雨和树干茎流,可间接推算林冠截留量。

四、关键技术参数

参数项 技术指标

承雨口面积 ≥ 200 cm2(不锈钢材质)

分辨率 ≥ 0.2 mm

测量 降雨量误差优于 ±4%

雨强范围 常规降雨至暴雨

采集方式 事件触发 + 定时采集,间隔可设

本地存储 ≥ 10 万条记录(或一年以上)

通讯方式 有线 + 无线(≥3种),标准 Modbus-RTU 协议

数据传输 4G 全网通,支持远程查看、、断点续传

防护等级 采集终端 ≥ IP65

供电方式 100W 太阳能板 + 76Ah 锂电池

五、系统组成

传感层:翻斗式雨量传感器、树干茎流采集装置

采集层:RTU 数据采集终端(7寸LED屏,可接8个雨量端子)

传输层:4G 无线通讯、有线通讯

平台层:云平台数据展示、分析、存储、

辅助设施:2米立杆、太阳能支架、不锈钢防护箱、避雷系统