一种用多传感器自动测量土壤非饱和导水率的装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用多传感器自动测量土壤非饱和导水率的装置，包括数采器模块、控制器模块和继电器模块；三个模块之间由导线连接。多套同时测量的天平和传感器通过导线经由继电器模块连接至电脑，通过继电器模块中继电器的开合控制输入电脑中的测量数据，测量数据由电脑中的软件进行自动识别和采集。Hyprop土壤水分特征曲线及非饱和导水率测量系统可以同时连接20个传感器进行同时测量，本实用新型通过继电器模块对传感器进行切换，实现了多传感器自动测量，提高了系统测量效率；同时装置结构简单，成本低，便于推广使用。
【专利说明】
一种用多传感器自动测量土壤非饱和导水率的装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种用多传感器自动测量土壤非饱和导水率的装置。应用该装置，通过继电器模块对传感器进行切换，实现了 Hyprop 土壤水分特征曲线及非饱和导水率测量系统的多传感器自动测量，节省了多套传感器测量的人工费用，提高测量土壤非饱和导水率效率。
【背景技术】
[0002]Hyprop土壤水分特征曲线及非饱和导水率测量系统，依据实验室内自然蒸发的方式分析土壤样品的非饱和导水率和土壤持水特性，运用不同深度的两个微型张力计系统与精确称重系统来测定土壤水分特征曲线。一套测量系统包括一个天平、一个(或若干个，最多20个)传感器以及一台电脑组成。当只连接一个传感器时，系统可以设定采样间隔进行自动测量。但是当使用多个传感器进行测量时，由于电脑中的软件一次只能识别一个传感器，所以需要人工进行传感器的切换。由于一个土壤样品的测量周期较长，人工测量费时、费力，为此，设计一种用于实现土壤非饱和导水率测量系统多传感器自动测量装置很有必要。
【发明内容】
[0003]针对上述情况，本实用新型的目的旨在提供一种用多传感器自动测量土壤非饱和导水率的装置，该装置通过多套天平和传感器与电脑之间通讯的自动切换，从而实现多套传感器的自动测量土壤非饱和导水率。
[0004]本实用新型的目的是这样实现的:
[0005]—种用多传感器自动测量土壤非饱和导水率的装置，包括传感器、天平、数采器模块、控制器模块和继电器模块。采器模块、控制器模块和继电器模块之间由导线连接，同时继电器模块通过导线与电脑连接，继电器模块由继电器组成。继电器为继电器J1、继电器J2、继电器J3、继电器J4、继电器J5、继电器J6和继电器J7;继电器模块中继电器Jl通过导线与1#传感器连接，继电器J2通过导线与2#天平连接，继电器J3通过导线分别与3#天平和数采器模块的COMl端口连接，继电器J4、继电器J6通过导线分别与4#传感器和6#传感器连接，继电器J5和继电器J7分别通过导线与5#天平和7#天平连接;控制器模块中端口 1、2、3、4、5、6、7通过导线分别于继电器模块中的继电器J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7连接;数采器模块的COM2端口通过导线与控制器模块相连，通过数采器模块中的程序实现控制器模块中端口1、2、3、4、5、6、7的电源输出，数采器模块的POWER端口通过导线与控制器模块的POWER端口相连，并向控制器模块提供12V电源。
[0006]本实用新型的优点:
[0007]1、天平和传感器通过继电器模块中的继电器与电脑相连，通过继电器的开、合控制天平和传感器与电脑之间连接的通、断。
[0008]2、电脑中的软件一次只能识别一套天平和传感器系统，通过继电器模块控制满足上述条件，从而实现多传感器的自动测量。
[0009]3、依据事先编写的程序，数采器模块可以通过控制器模块对继电器模块进行控制。系统测量的时间间隔可以通过程序进行更改。
[0010]4、数采器模块可以对天平进行清零，以消除因环境温度和相对湿度等的变化导致的测量失败。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型结构不意图。
[0012]图2为本实用新型的接线示意图。
[0013]图3为测量实例中形成后缀为.tvp的文件中子文件Si的测量数据。
[0014]图4为测量实例中形成后缀为.tvp的文件中子文件s2的测量数据。
【具体实施方式】
[0015]本套测量系统最多可连接20个传感器，下面本实施例结合附图，仅以3套传感器对本实用新型的技术方案再作进一步说明:
[0016]一种用多传感器自动测量土壤非饱和导水率的装置，包括传感器、天平、数采器模块8、控制器模块9和继电器模块10。数采器模块8、控制器模块9和继电器模块10之间由导线连接，同时继电器模块10通过导线与电脑11连接，继电器模块10由继电器12组成，继电器12为继电器J1、继电器J2、继电器J3、继电器J4、继电器J5、继电器J6和继电器J7;继电器模块10中继电器Jl通过导线与1#传感器I连接，继电器J2通过导线与2#天平2连接，继电器J3通过导线分别与3#天平3和数采器模块8的COMl端口连接，继电器J4、继电器J6通过导线分别与4#传感器4和6#传感器6连接，继电器J5和继电器J7分别通过导线与5#天平5和7#天平7连接;控制器模块9中端口 1、2、3、4、5、6、7通过导线分别于继电器模块10中的继电器J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7连接;数采器模块8的COM2端口通过导线与控制器模块9相连，通过数采器模块8中的程序实现控制器模块9中端口 1、2、3、4、5、6、7的电源输出，数采器模块8的POWER端口通过导线与控制器模块9的POWER端口相连，并向控制器模块9提供12V电源。
[0017]工作时，土壤样品置于传感器之中，一个传感器和一个天平组成一套测量系统，1#传感器I置于2#天平2之上，4#传感器4置于5#天平5之上，6#传感器6置于7#天平7之上，3#天平3空载。测量时，将继电器模块10连接至电脑11，接通数采器模块8的电源，将事先编写好的程序:
[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]导入数采器模块8。打开电脑11中的数据采集软件进行相关设置。
[0062]根据程序指令，测量时间间隔设置为10分钟。
[0063](I)首先通过控制器模块9的端口 3向继电器J3供电，接通继电器J3，使3#天平3与电脑11接通；
[0064](2)4分钟时停止向控制器模块9端口 3供电，断开继电器J3，此时3#天平3与数采器模块8中的COMl接通，数采器模块8向3#天平3输出“清零”命令，3#天平3被清零；
[0065](3)4分20秒时，再次向继电器J3供电，接通继电器J3，使3#天平3与电脑11接通，做好测量准备；
[0066](4)5分钟时，通过控制器模块9的端口 I向继电器Jl供电，接通继电器Jl，此时电脑11中的数据采集软件自动识别出需要测量的1#传感器I;
[0067](5)5分3秒时，断开继电器J3，接通继电器J2，将2#天平2与电脑11接通，此时电脑11中的数据采集软件自动记录1#传感器I和2#天平2的测量数据；
[0068](6)5分9秒时，断开继电器J2，再次接通继电器J3，使3#天平3重新与电脑11接通；
[0069](7)5分12秒时，断开继电器Jl，完成对1#传感器I和2#天平2的测量。
[0070](8)对4#传感器4和5#天平5、6#传感器6和7#天平7的测量只需重复以上(4)——
(7)的操作；
[0071 ] (9)整个测量过程持续10分钟后循环一次。
[0072]随着土壤样品中水分含量的逐渐减小，最终会超出传感器的测量范围，测试整个测量结束。使用该装置可以一次同时对3个土壤样品进行测量，大大提高了工作效率。如果需要增加测量样品的数量，只需增加继电器模块10中的继电器12的数量，并修改数采器模块8中的程序即可，方法简单可靠，省时省力，提高测量土壤非饱和导水率效率。
[0073]测试实例
[0074]本套测量系统最多可以同时测量20个土壤样品，本测试实例仅使用了2个土壤样品对其进行测试，目的是证明本实用新型的可行性。
[0075]使用本实用新型于2015年12月2日对样品s1、s2进行测量，本次测量于2015年12月16日结束，生成一个后缀为.tvp的文件，该文件中包含两个子文件Si和s2，这两个文件分别对应于样品Si和s2。每个子文件中又同时包含了张力数据和称重数据(如图3-4所示)。从图3-4可以看出:利用本装置可以获得对土壤非饱和导水率测量数据，这样的数据便可以直接使用数据处理软件HYPROP FIT对数据进行处理。
[0076]如果对多个传感器同时测量而不使用本套测量系统，同时也不对测量进行人工干预，测量结束后仍可生成一个后缀为.tvp的文件，该文件也包含两个子文件Si和s2，但是这两个子文件中只包含了张力数据而无称重数据，这样的数据是不能使用数据处理软件HYPROP FIT对数据进行处理。
[0077]鉴于上述，本实用新型很好的解决了这一问题，在没有人工干预的情况下，使得子文件中既包含张力数据也包含称重数据，实现了多传感器的自动测量。
【主权项】
1.一种用多传感器自动测量土壤非饱和导水率的装置，包括传感器、天平、数采器模块(8)、控制器模块(9)和继电器模块(10)，其特征是数采器模块(8)、控制器模块(9)和继电器模块(10)之间由导线连接，同时继电器模块(10)通过导线与电脑(11)连接，继电器模块(10)由继电器(12)组成，继电器(12)为继电器Jl、继电器J2、继电器J3、继电器J4、继电器J5、继电器J6和继电器J7;继电器模块(1 )中继电器JI通过导线与I #传感器(I)连接，继电器J2通过导线与2#天平(2)连接，继电器J3通过导线分别与3#天平(3)和数采器模块(8)的COMl端口连接，继电器J4、继电器J6通过导线分别与4#传感器(4)和6#传感器(6)连接，继电器J5和继电器J7分别通过导线与5#天平(5)和7#天平(7)连接;控制器模块(9)中端口 1、2、.3、4、5、6、7通过导线分别于继电器模块(10)中的继电器J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7连接;数采器模块(8)的COM2端口通过导线与控制器模块(9)相连，通过数采器模块(8)中的程序实现控制器模块(9 )中端口 1、2、3、4、5、6、7的电源输出，数采器模块(8)的POWER端口通过导线与控制器模块(9 )的POWER端口相连，并向控制器模块(9 )提供12 V电源。
【文档编号】G01N5/00GK205426706SQ201620077024
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年1月26日
【发明人】赵力强, 张建明, 程弘毅
【申请人】兰州大学