一種水文及土壤綜合測量儀的製作方法

2023-05-18 21:21:01

專利名稱：一種水文及土壤綜合測量儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種水文測量技術，具體地說是一種能滿足在水文測 量過程多項要素同步觀測的水文及土壤綜合測量儀。
背景技術：
在現代水文測量工作中，自動化測量技術發展很快，其技術水平及測 量精度都有長足的進步。但由於現代化測量儀器必須用電才能操作和使用， 限制了設備在邊遠無人、無電地區的應用，不能滿足野外長期自動測量， 而且現有設備往往只滿足單一要素，尚不能實現較多要素的綜合測量，如 在水文測量過程中對土壤溼度、土壤溫度、雨量和氣溫等項的同步觀測。
實用新型內容
針對上述現有技術中存在的不足之處，本實用新型要解決的技術問題 是提供一種能實現較多要素的綜合測量的水文及土壤綜合測量儀。為解決上述技術問題，本實用新型釆用的技術方案是具有監控計算機，通過RS - 232轉換器或RS _ 485轉換器與網絡智能 模塊相連，該網絡智能模塊的輸入端接有多種水文或土壤監測傳感器；網 絡智能模塊的工作電源通過充電控制器接有蓄電池，該蓄電池的充電端與 太陽能接收器相連。
所述水文或土壤監測傳感器包括土壤溼度傳感器、超聲波流量傳感器 以及土壤溫度傳感器，分別接至網絡智能模塊的不同釆集輸入埠；所述 各監測傳感器均釆用4-20mA的輸出信號；所述監控計算機為可攜式計算 機；所述監控計算機通過乙太網接口與上層監控系統相連。
本實用新型具有以下有益效果及優點
1. 適於在邊遠山區長期使用。本實用新型水文及土壤綜合測量儀釆用 太陽能不間斷電源供電，解決了在邊遠山區長期無電源情況下仍能正常使
用的問題；
2. 實現了較多要素的綜合測量。本實用新型將原來釆用的單一測量要 素功能改進為綜合多項測量，可對土壤溼度、土壤溫度、雨量和氣溫等項 的同步觀測；
3. 模塊統一釆用4-20mA輸出傳感器，可根據不同需要選擇所需的傳
感器；
4.《模擬量釆集模塊，用於釆集各傳感器輸出的電流信號，內嵌軟體將
數據進行交換，轉換數位訊號後，經RS-232或RS-485轉換器傳輸。

圖1為本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式

如圖l所示，本實用新型包括監控計算機8，通過RS-232轉換器或 RS - 485轉換器7與網絡智能模塊6相連，該網絡智能模塊6的輸入端接 有多種水文或土壤監測傳感器；網絡智能模塊6的工作電源通過充電控制 器9接有蓄電池4，該蓄電池4的充電端與太陽能接收器5相連。所述水 文或土壤監測傳感器包括土壤溼度傳感器1、 土壤溫度傳感器2以及超聲 波流量傳感器3，分別接至網絡智能模塊6的不同釆集輸入埠；上述各 監測傳感器均釆用4-20mA的輸出信號，監控計算機8為可攜式計算機； 所述監控計算機8通過乙太網接口與上層監控系統相連。
網絡智能模塊6 (本實施例釆用EPA網絡智能模塊)用於連接各傳感 器輸入信號和監控計算機8，網絡智能模塊6內部包括單片機、模擬量釆 集模塊、繼電器控制模塊、時鐘同步控制模塊等，單片機運行EPA( Ethernet for Plant Automation )協議棧，EPA協議是工業乙太網標準協議，可實現實 時網絡傳輸。EPA網絡智能模塊是底層物理設備和上層計算機的轉換網關， 其有兩個接口， RS485接口和乙太網接口， RS485接口與下層數據釆集模 塊和控制模塊相連，現場傳感器釆集的溼度值和流量值轉變成電流或者電 壓信號，經模擬量釆集模塊後，通過485總線發送到EPA網絡智能模塊， 在EPA網絡智能模塊中，可實現控制算法，並將數據經乙太網發送到監控 計算機，採集的數據經處理後通過乙太網接口傳送到監控計算機8的上層 監控系統，上層監控系統的控制執行指令，經EPA網絡智能模塊傳送到 輸出模塊，進而控制現場的執行機構。
本實施例根據現場實際環境以及精度要求，分別釆用多種傳感器同時 測量幾種不同要素，本實施例釆用土壤溼度傳感器1、 土壤溫度傳感器2 以及超聲波流量傳感器3，分別用於測量土壤溼度、土壤溫度以及水流量 等要素。各傳感器統一選擇4-20mA輸出信號，為對應現場實際情況，釆用 太陽能長期供電方式，即網絡智能模塊6的工作電源在充電控制器9的控 制下由蓄電池4提供。傳感器輸出的數據每間隔 一定時間由網絡智能模塊 6分時採集，在模擬量採集中將採集值存儲在該模塊中的存儲器內;監控計 算機(本實施例釆用可攜式筆記本電腦)通過RS-232轉換器或RS-485轉換 器7讀取網絡智能模塊6內的數據，監控計算機軟體可實現參數設置、測 量係數修改、換算以及數據存儲等功能；網絡智能模塊6中的時鐘同步控 制模塊用於產生時鐘信號，並通過下層數據釆集模塊(即模擬量採集模塊) 和控制模塊(即繼電器控制模塊)相連，為上述各模塊提供時鐘信號，並 對系統操作實行控制；繼電器控制模塊根據時鐘同步模塊指令，控制各傳 感器定時測量與斷電，進一步達到省電之目的。
權利要求1.一種水文及土壤綜合測量儀，其特徵在於具有監控計算機(8)，通過RS-232轉換器或RS-485轉換器(7)與網絡智能模塊(6)相連，該網絡智能模塊(6)的輸入端接有多種水文或土壤監測傳感器；網絡智能模塊(6)的工作電源通過充電控制器(9)接有蓄電池(4)，該蓄電池(4)的充電端與太陽能接收器(5)相連。
2. 按權利要求1所述的水文及土壤綜合測量儀，其特徵在於所述水 文或土壤監測傳感器包括土壤溼度傳感器(1)、超聲波流量傳感器(2) 以及土壤溫度傳感器(3),分別接至網絡智能模塊(6)的不同釆集輸入 埠。
3. 按權利要求l所述的水文及土壤綜合測量儀，其特徵在於所述各 監測傳感器均釆用4-20mA的輸出信號。
4. 按權利要求l所述的水文及土壤綜合測量儀，其特徵在於所述監 控計算機(8)為可攜式計算機。
5. 按權利要求l所述的水文及土壤綜合測量儀，其特徵在於所述監 控計算機(8)通過乙太網接口與上層監控系統相連。
專利摘要本實用新型涉及一種水文及土壤綜合測量儀，具有監控計算機，通過RS-232轉換器或RS-485轉換器與網絡智能模塊相連，該網絡智能模塊的輸入端接有多種水文或土壤監測傳感器；網絡智能模塊的工作電源通過充電控制器接有蓄電池，該蓄電池的充電端與太陽能接收器相連。本實用新型採用太陽能不間斷電源供電，解決了在邊遠山區長期無電源情況下仍能正常使用的問題，可根據不同需要選擇所需的傳感器，實現了較多要素如土壤溼度、土壤溫度、雨量和氣溫等項的同步觀測的綜合測量。
文檔編號G01W1/02GK201177667SQ20082001235
公開日2009年1月7日 申請日期2008年4月25日 優先權日2008年4月25日
發明者李曉晏, 王安志 申請人:中國科學院瀋陽應用生態研究所