一種用多傳感器自動測量土壤非飽和導(dǎo)水率的裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用多傳感器自動測量土壤非飽和導(dǎo)水率的裝置，包括數(shù)采器模塊、控制器模塊和繼電器模塊；三個模塊之間由導(dǎo)線連接。多套同時測量的天平和傳感器通過導(dǎo)線經(jīng)由繼電器模塊連接至電腦，通過繼電器模塊中繼電器的開合控制輸入電腦中的測量數(shù)據(jù)，測量數(shù)據(jù)由電腦中的軟件進行自動識別和采集。Hyprop土壤水分特征曲線及非飽和導(dǎo)水率測量系統(tǒng)可以同時連接20個傳感器進行同時測量，本實用新型通過繼電器模塊對傳感器進行切換，實現(xiàn)了多傳感器自動測量，提高了系統(tǒng)測量效率；同時裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低，便于推廣使用。
【專利說明】
一種用多傳感器自動測量土壤非飽和導(dǎo)水率的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種用多傳感器自動測量土壤非飽和導(dǎo)水率的裝置。應(yīng)用該裝置，通過繼電器模塊對傳感器進行切換，實現(xiàn)了 Hyprop 土壤水分特征曲線及非飽和導(dǎo)水率測量系統(tǒng)的多傳感器自動測量，節(jié)省了多套傳感器測量的人工費用，提高測量土壤非飽和導(dǎo)水率效率。
【背景技術(shù)】
[0002]Hyprop土壤水分特征曲線及非飽和導(dǎo)水率測量系統(tǒng)，依據(jù)實驗室內(nèi)自然蒸發(fā)的方式分析土壤樣品的非飽和導(dǎo)水率和土壤持水特性，運用不同深度的兩個微型張力計系統(tǒng)與精確稱重系統(tǒng)來測定土壤水分特征曲線。一套測量系統(tǒng)包括一個天平、一個(或若干個，最多20個)傳感器以及一臺電腦組成。當只連接一個傳感器時，系統(tǒng)可以設(shè)定采樣間隔進行自動測量。但是當使用多個傳感器進行測量時，由于電腦中的軟件一次只能識別一個傳感器，所以需要人工進行傳感器的切換。由于一個土壤樣品的測量周期較長，人工測量費時、費力，為此，設(shè)計一種用于實現(xiàn)土壤非飽和導(dǎo)水率測量系統(tǒng)多傳感器自動測量裝置很有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述情況，本實用新型的目的旨在提供一種用多傳感器自動測量土壤非飽和導(dǎo)水率的裝置，該裝置通過多套天平和傳感器與電腦之間通訊的自動切換，從而實現(xiàn)多套傳感器的自動測量土壤非飽和導(dǎo)水率。
[0004]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0005]—種用多傳感器自動測量土壤非飽和導(dǎo)水率的裝置，包括傳感器、天平、數(shù)采器模塊、控制器模塊和繼電器模塊。采器模塊、控制器模塊和繼電器模塊之間由導(dǎo)線連接，同時繼電器模塊通過導(dǎo)線與電腦連接，繼電器模塊由繼電器組成。繼電器為繼電器J1、繼電器J2、繼電器J3、繼電器J4、繼電器J5、繼電器J6和繼電器J7;繼電器模塊中繼電器Jl通過導(dǎo)線與1#傳感器連接，繼電器J2通過導(dǎo)線與2#天平連接，繼電器J3通過導(dǎo)線分別與3#天平和數(shù)采器模塊的COMl端口連接，繼電器J4、繼電器J6通過導(dǎo)線分別與4#傳感器和6#傳感器連接，繼電器J5和繼電器J7分別通過導(dǎo)線與5#天平和7#天平連接;控制器模塊中端口 1、2、3、4、5、6、7通過導(dǎo)線分別于繼電器模塊中的繼電器J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7連接;數(shù)采器模塊的COM2端口通過導(dǎo)線與控制器模塊相連，通過數(shù)采器模塊中的程序?qū)崿F(xiàn)控制器模塊中端口1、2、3、4、5、6、7的電源輸出，數(shù)采器模塊的POWER端口通過導(dǎo)線與控制器模塊的POWER端口相連，并向控制器模塊提供12V電源。
[0006]本實用新型的優(yōu)點:
[0007]1、天平和傳感器通過繼電器模塊中的繼電器與電腦相連，通過繼電器的開、合控制天平和傳感器與電腦之間連接的通、斷。
[0008]2、電腦中的軟件一次只能識別一套天平和傳感器系統(tǒng)，通過繼電器模塊控制滿足上述條件，從而實現(xiàn)多傳感器的自動測量。
[0009]3、依據(jù)事先編寫的程序，數(shù)采器模塊可以通過控制器模塊對繼電器模塊進行控制。系統(tǒng)測量的時間間隔可以通過程序進行更改。
[0010]4、數(shù)采器模塊可以對天平進行清零，以消除因環(huán)境溫度和相對濕度等的變化導(dǎo)致的測量失敗。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)不意圖。
[0012]圖2為本實用新型的接線示意圖。
[0013]圖3為測量實例中形成后綴為.tvp的文件中子文件Si的測量數(shù)據(jù)。
[0014]圖4為測量實例中形成后綴為.tvp的文件中子文件s2的測量數(shù)據(jù)。
【具體實施方式】
[0015]本套測量系統(tǒng)最多可連接20個傳感器，下面本實施例結(jié)合附圖，僅以3套傳感器對本實用新型的技術(shù)方案再作進一步說明:
[0016]一種用多傳感器自動測量土壤非飽和導(dǎo)水率的裝置，包括傳感器、天平、數(shù)采器模塊8、控制器模塊9和繼電器模塊10。數(shù)采器模塊8、控制器模塊9和繼電器模塊10之間由導(dǎo)線連接，同時繼電器模塊10通過導(dǎo)線與電腦11連接，繼電器模塊10由繼電器12組成，繼電器12為繼電器J1、繼電器J2、繼電器J3、繼電器J4、繼電器J5、繼電器J6和繼電器J7;繼電器模塊10中繼電器Jl通過導(dǎo)線與1#傳感器I連接，繼電器J2通過導(dǎo)線與2#天平2連接，繼電器J3通過導(dǎo)線分別與3#天平3和數(shù)采器模塊8的COMl端口連接，繼電器J4、繼電器J6通過導(dǎo)線分別與4#傳感器4和6#傳感器6連接，繼電器J5和繼電器J7分別通過導(dǎo)線與5#天平5和7#天平7連接;控制器模塊9中端口 1、2、3、4、5、6、7通過導(dǎo)線分別于繼電器模塊10中的繼電器J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7連接;數(shù)采器模塊8的COM2端口通過導(dǎo)線與控制器模塊9相連，通過數(shù)采器模塊8中的程序?qū)崿F(xiàn)控制器模塊9中端口 1、2、3、4、5、6、7的電源輸出，數(shù)采器模塊8的POWER端口通過導(dǎo)線與控制器模塊9的POWER端口相連，并向控制器模塊9提供12V電源。
[0017]工作時，土壤樣品置于傳感器之中，一個傳感器和一個天平組成一套測量系統(tǒng)，1#傳感器I置于2#天平2之上，4#傳感器4置于5#天平5之上，6#傳感器6置于7#天平7之上，3#天平3空載。測量時，將繼電器模塊10連接至電腦11，接通數(shù)采器模塊8的電源，將事先編寫好的程序:
[0018]TimedControl (15,600,sec,Tmd_Ctll(1,1),sequence_index(I)，Tmd_CtlI(),
I)
[0019]BeginProg
[0020]Tmd_Ctll(l，l)=Bit(3)
[0021 ]Tmd_Ctll(I，2)=60*4*scaninsecond
[0022]Tmd_Ctll(2,l)=0
[0023]Tmd_Ctll(2，2)=20*scaninsecond
[0024]Tmd_Ctll(3,l)=Bit(3)
[0025]Tmd_Ctll(3，2)=40*scaninsecond
[0026]Tmd_Ctll(4,l)=Bit(l)+Bit(3)
[0027]Tmd—Ctll (4，2)=3*scaninsecond
[0028]Tmd—Ctll(5，l)=Bit(l)+Bit(2)
[0029]Tmd—Ctll(5，2)=6*scaninsecond
[0030]Tmd—Ctll(6，l)=Bit(l)+Bit(3)
[0031 ]Tmd—Ctll(6，2)=3*scaninsecond
[0032]Tmd—Ctll(7，l)=Bit(3)
[0033]Tmd—Ctll(7，2)=8*scaninsecond
[0034]Tmd—Ctll(8，l)=Bit(4)+Bit(3)
[0035]Tmd—Ctll(8，2)=3*scaninsecond
[0036]Tmd—Ctll(9，l)=Bit(4)+Bit(5)
[0037]Tmd—Ctll(9，2)=6*scaninsecond
[0038]Tmd—Ctll(10，l)=Bit(4)+Bit(3)
[0039]Tmd—Ctll(10，2)=3*scaninsecond
[0040]Tmd—Ctll(ll，l)=Bit(3)
[0041 ]Tmd—Ctll(ll，2)=8*scaninsecond
[0042]Tmd—Ctll(12，l)=Bit(6)+Bit(3)
[0043]Tmd—Ctll(12，2)=3*scaninsecond
[0044]Tmd—Ctll(13，l)=Bit(6)+Bit(7)
[0045]Tmd—Ctll(13，2)=6*scaninsecond
[0046]Tmd—Ctll(14，l)=Bit(6)+Bit(3)
[0047]Tmd—Ctll(14，2)=3*scaninsecond
[0048]Tmd—Ctll(15，l)=Bit(3)
[0049]Tmd—Ctll(15，2)=(60*4+8)*scaninsecond
[0050]SerialOpen (Com3，1200，0，0，50)
[0051 ]Scan (scaninterval，mSec，0，0)
[0052]PanelTemp (PTemp,250)
[0053]Battery (batt—volt)
[0054]If IfTime (245,600,Sec) Then
[0055]SerialOut (Com3，"T "+chr(13)+chr(10)，""，0，100)
[0056]EndIf
[0057]SDMCD16AC (Tmd—Ctll()，I，0)
[0058]CallTable mindata
[0059]NextScan
[0060]EndProg
[0061]導(dǎo)入數(shù)采器模塊8。打開電腦11中的數(shù)據(jù)采集軟件進行相關(guān)設(shè)置。
[0062]根據(jù)程序指令，測量時間間隔設(shè)置為10分鐘。
[0063](I)首先通過控制器模塊9的端口 3向繼電器J3供電，接通繼電器J3，使3#天平3與電腦11接通；
[0064](2)4分鐘時停止向控制器模塊9端口 3供電，斷開繼電器J3，此時3#天平3與數(shù)采器模塊8中的COMl接通，數(shù)采器模塊8向3#天平3輸出“清零”命令，3#天平3被清零；
[0065](3)4分20秒時，再次向繼電器J3供電，接通繼電器J3，使3#天平3與電腦11接通，做好測量準備；
[0066](4)5分鐘時，通過控制器模塊9的端口 I向繼電器Jl供電，接通繼電器Jl，此時電腦11中的數(shù)據(jù)采集軟件自動識別出需要測量的1#傳感器I;
[0067](5)5分3秒時，斷開繼電器J3，接通繼電器J2，將2#天平2與電腦11接通，此時電腦11中的數(shù)據(jù)采集軟件自動記錄1#傳感器I和2#天平2的測量數(shù)據(jù)；
[0068](6)5分9秒時，斷開繼電器J2，再次接通繼電器J3，使3#天平3重新與電腦11接通；
[0069](7)5分12秒時，斷開繼電器Jl，完成對1#傳感器I和2#天平2的測量。
[0070](8)對4#傳感器4和5#天平5、6#傳感器6和7#天平7的測量只需重復(fù)以上(4)——
(7)的操作；
[0071 ] (9)整個測量過程持續(xù)10分鐘后循環(huán)一次。
[0072]隨著土壤樣品中水分含量的逐漸減小，最終會超出傳感器的測量范圍，測試整個測量結(jié)束。使用該裝置可以一次同時對3個土壤樣品進行測量，大大提高了工作效率。如果需要增加測量樣品的數(shù)量，只需增加繼電器模塊10中的繼電器12的數(shù)量，并修改數(shù)采器模塊8中的程序即可，方法簡單可靠，省時省力，提高測量土壤非飽和導(dǎo)水率效率。
[0073]測試實例
[0074]本套測量系統(tǒng)最多可以同時測量20個土壤樣品，本測試實例僅使用了2個土壤樣品對其進行測試，目的是證明本實用新型的可行性。
[0075]使用本實用新型于2015年12月2日對樣品s1、s2進行測量，本次測量于2015年12月16日結(jié)束，生成一個后綴為.tvp的文件，該文件中包含兩個子文件Si和s2，這兩個文件分別對應(yīng)于樣品Si和s2。每個子文件中又同時包含了張力數(shù)據(jù)和稱重數(shù)據(jù)(如圖3-4所示)。從圖3-4可以看出:利用本裝置可以獲得對土壤非飽和導(dǎo)水率測量數(shù)據(jù)，這樣的數(shù)據(jù)便可以直接使用數(shù)據(jù)處理軟件HYPROP FIT對數(shù)據(jù)進行處理。
[0076]如果對多個傳感器同時測量而不使用本套測量系統(tǒng)，同時也不對測量進行人工干預(yù)，測量結(jié)束后仍可生成一個后綴為.tvp的文件，該文件也包含兩個子文件Si和s2，但是這兩個子文件中只包含了張力數(shù)據(jù)而無稱重數(shù)據(jù)，這樣的數(shù)據(jù)是不能使用數(shù)據(jù)處理軟件HYPROP FIT對數(shù)據(jù)進行處理。
[0077]鑒于上述，本實用新型很好的解決了這一問題，在沒有人工干預(yù)的情況下，使得子文件中既包含張力數(shù)據(jù)也包含稱重數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了多傳感器的自動測量。
【主權(quán)項】
1.一種用多傳感器自動測量土壤非飽和導(dǎo)水率的裝置，包括傳感器、天平、數(shù)采器模塊(8)、控制器模塊(9)和繼電器模塊(10)，其特征是數(shù)采器模塊(8)、控制器模塊(9)和繼電器模塊(10)之間由導(dǎo)線連接，同時繼電器模塊(10)通過導(dǎo)線與電腦(11)連接，繼電器模塊(10)由繼電器(12)組成，繼電器(12)為繼電器Jl、繼電器J2、繼電器J3、繼電器J4、繼電器J5、繼電器J6和繼電器J7;繼電器模塊(1 )中繼電器JI通過導(dǎo)線與I #傳感器(I)連接，繼電器J2通過導(dǎo)線與2#天平(2)連接，繼電器J3通過導(dǎo)線分別與3#天平(3)和數(shù)采器模塊(8)的COMl端口連接，繼電器J4、繼電器J6通過導(dǎo)線分別與4#傳感器(4)和6#傳感器(6)連接，繼電器J5和繼電器J7分別通過導(dǎo)線與5#天平(5)和7#天平(7)連接;控制器模塊(9)中端口 1、2、.3、4、5、6、7通過導(dǎo)線分別于繼電器模塊(10)中的繼電器J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7連接;數(shù)采器模塊(8)的COM2端口通過導(dǎo)線與控制器模塊(9)相連，通過數(shù)采器模塊(8)中的程序?qū)崿F(xiàn)控制器模塊(9 )中端口 1、2、3、4、5、6、7的電源輸出，數(shù)采器模塊(8)的POWER端口通過導(dǎo)線與控制器模塊(9 )的POWER端口相連，并向控制器模塊(9 )提供12 V電源。
【文檔編號】G01N5/00GK205426706SQ201620077024
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年1月26日
【發(fā)明人】趙力強, 張建明, 程弘毅
【申請人】蘭州大學(xué)