الشرق الأوسط
دليل المُستَخدِم       
مُستَشعِر TDT

هذا الدليل مخصص لجميع أجهزة قياس رطوبة التربة Acclima TDR الحالية (المسبارات أو الأجهزة). للحصول على معلومات محددة مثل الخصائص الفيزيائية وقدرات القياس، يرجى الرجوع إلى ورقة البيانات الخاصة بالمستشعر المحدد.

الفهرس

نبذة عن مستشعر TDR

أجهزة استشعار TDR من Acclima هي أجهزة قياس انعكاسية متكاملة ذات نطاق زمني تحتوي على مولد دالة متدرجة فائق السرعة ومُعدِّل رقمي فائق السرعة لشكل الموجة وقاعدة زمنية دقيقة. يتم توصيل مُولد الدالة التدرجية ومُرقم الموجة مباشرةً بأحد أعمدة الموجات بطول 5 سم، أو 10 سم، أو 15 سم بدون وجود كابل متحد المحور. المفتاح لعملها هو مجموعة برمجيات وأجهزة مُرقمة للموجات محمية ببراءة اختراع تتمتع بمعدل فعال لترقيم العينات بمعدل يبلغ 200 مليار عينة في الثانية. يقوم مولد دالة متدرج بإطلاق خطوة جهد على الدليل الموجي. ويكتسب جهاز التحويل الرقمي صورة رقمية للموجة الساقطة وانعكاساتها العائدة بدقة تبلغ 5 تريليونات من الثانية. وباستخدام معادلة الانتشار التي تحكم سرعة الضوء عبر وسط ما، تُحسب سماحية الوسط على النحو التالي

حيث t هو زمن الانتشار ذهابًا وإيابًا، وl هو طول الدليل الموجي و𝜺 هو السماحية النسبية للوسط الذي مرت الموجة من خلاله. تؤدي حقيقة أن زمن الانتشار مستقل عن التوصيلية الكهربائية للتربة إلى حقيقة أن السماحية المحسوبة مستقلة أيضًا عن التوصيلية الكهربائية للتربة. وهذه هي الميزة الرئيسية لمستشعرات المجال الزمني ذات الشكل الموجي الرقمي على جميع المستشعرات الإلكترونية غير ذات المجال الزمني. يمكن اشتقاق المحتوى المائي الحجمي من السماحية باستخدام معادلة توب أو نموذج خلط عازل كهربائي مناسب. وتتأثر الموصلية الكهربائية في التربة بالضغط، وبالتالي تميل المستشعرات بخلاف حساسات المجال الزمني TDR إلى أن تكون حساسة للغاية لكل من ضغط التركيب وترسيب التربة اللاحق. تُبلغ حساسات TDR عن المحتوى المائي الحجمي الحقيقي بشكل مستقل عن الموصلية الكهربائية للتربة والضغط والترسيب.

يُستخدم معالج النقطة العائمة بسرعة 80 ميجاهرتز داخل المستشعر لمعالجة صورة شكل الموجة. ويبلغ إجمالي الوقت اللازم لإرسال أمر القياس إلى المستشعر، والحصول على صورة الشكل الموجي المرقمنة، ومعالجة الصورة، وحساب بيانات القياس أقل من ثانية واحدة.

تستخدم مستشعرات TDR من Acclima بروتوكول اتصالات SDI-12 القياسي في الصناعة وهي متوافقة مع أي مسجل بيانات أو قارئ أو جهاز لاسلكي يتضمن منفذ SDI-12 متوافق.

نماذج مستشعرات 

تقدم أكليما عدة نماذج من أجهزة الاستشعار. تتوفر هذه النماذج في عائلات تم تحسينها لأغراض مختلفة. على سبيل المثال، تم تحسين عائلة TDRxxxxxH للتشغيل منخفض الطاقة ويمكن أن تعمل بجهد منخفض، في حين تم تحسين عائلة TDRxxxN لطاقة الخرج العالية وتعمل بشكل أفضل في التربة شديدة الملوحة. قد يكون لكل عائلة عدة نماذج تم تحسينها لطرق أو بيئات تركيب مختلفة.

 وصف وتركيب TDR315x
 


يستخدم TDR315x موجه موجي طوله 15 سم مع تباعد قضبان يبلغ 1.9 سم.
ونظرًا لكبر حجم الدليل الموجي فإنه يحتوي على أكبر حجم قياس من بين أجهزة الاستشعار الثلاثة – أكثر من كونه في حدود 100 مل. يمكن تركيبه في أي اتجاه ولكن عادةً ما يتم تركيبه عن طريق دفع قضبان الدليل الموجي في الجدار الجانبي للحفرة التي تم حفرها إلى العمق المطلوب للتركيب. وينتج عن هذه الطريقة تركيب أفقي في تربة غير مضطربة. يتم استخدام موجه قضيب خاص مقدم من شركة Acclima للحفاظ على توازي القضبان أثناء دفعها في الجدار الجانبي للخندق. يمكن أيضًا تركيبها في وسط الحفرة ثم ردمها. بهذه الطريقة يجب أن يكون الردم مضغوطًا لتجنب التجاويف الهوائية بالقرب من موجه الموجة ولمنع إنشاء مسار تفضيلي للمياه السطحية لتتسرب إلى المستشعر. عند اكتمال التركيب، يجب إعادة حجم التربة الذي تمت إزالته بالكامل لإنشاء الحفرة إلى الحفرة مع ضغط كافٍ بحيث يكون سطح الحفرة المردم متساويًا مع سطح التربة المحيطة.

 

الاستخدام الأمثل لـ TDR315x 

يوفر مستشعر TDR315x قراءات ممتازة في جميع أنواع التربة ويتميز بحجم أخذ عينات أكبر من TDR310x وTDR305x. يجعل الحجم الأكبر لأخذ العينات هذا المستشعر مرشحًا مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب تحسين الدقة أو تقليل الحساسية للأجسام الغريبة. وبسبب المقاومة العالية للدليل الموجي الأعلى وطول الدليل الموجي الأطول، يكون شكل الموجة أكثر عرضة للتأثر بأيونات التربة مما هو الحال مع TDR310x وTDR305x. ومن ثم فإن TDR315x ليس الخيار الأفضل للاستخدام عندما يكون محتوى الملح في التربة مرتفعًا للغاية.

 

وصف وتركيب TDR310x

 

يستخدم TDR310x موجه موجي بطول 10 سم مع تباعد قضبان يبلغ 1.14 سم. صُمم عامل الشكل الدائري ليتطابق مع قطر أنبوب PVC مقاس 1 بوصة. يمكن لصق الكتف العلوي للمستشعر في نهاية الأنبوب ليكون بمثابة مقبض تركيب. يمر الكابل عبر الأنبوب ويخرج من خلال شق في الطرف العلوي. يمكن بعد ذلك تغطية الأنبوب من الطرف العلوي لمنع دخول الماء. يمكن إدخال مجموعة الأنبوب/المستشعر في ثقب تم حفره باستخدام مثقاب مسطح القاع 34 مم. يمكن استخدام مطرقة لطرق الجزء العلوي من الأنبوب وإجبار الدليل الموجي لجهاز الاستشعار على الدخول في التربة غير المضطربة في قاع الحفرة. مع الحفرة ذات القاع المسطح يكون التحيز الجانبي على قضبان الدليل الموجي في حده الأدنى مما يسمح للقضبان بدخول التربة في محاذاة متوازية. طريقة التركيب هذه أسهل بشكل عام من طريقة الحفر المستخدمة مع TDR315x.

 

التطبيق الأمثل لـ TDR310x

جميع أنواع التربة هي بيئات مناسبة لقياسات TDR310x. يبلغ حجم أخذ العينات حوالي ¼ فقط من TDR315x ولكن هذا التضحية تتبادل مع سهولة التثبيت. وبالإضافة إلى ذلك، يحتوي TDR310x على دليل موجي منخفض المقاومة بطول أقصر. وهذا يجعله أكثر قدرة من TDR315x في البيئات المالحة.

وصف TDR305x وتركيبه وتطبيقه الأمثل

تم تطوير TDR305x من TDR310x كحل قياس للتربة ذات مستويات الملح العالية للغاية. وهو يوفر قياسات موثوقة في التربة ذات مستويات EC لاستخراج الملوحة المشبعة التي تصل إلى 20000 وحدة ثنائية أو أعلى (حسب عائلة المستشعر). ونظرًا لانخفاض حجم أخذ العينات فإن عوائل المستشعرات الأخرى ستكون خيارات أفضل للتطبيقات التي لا يمثل فيها الملح مشكلة.

توصيل المستشعر وإعداده

تستخدم مستشعرات TDR من Acclima بروتوكول اتصالات SDI-12 القياسي في الصناعة وهي متوافقة مع أي مسجل بيانات أو قارئ أو جهاز لاسلكي يتضمن منفذ SDI-12 متوافق. عند توصيل المستشعرات بمسجل البيانات، يوصى باتباع إجراءات إعداد المستشعر لمسجل البيانات. يجب أن تتضمن هذه الإجراءات توصيل المستشعر وتعيين عنوان.

 توصيلات المستشعر

يتضمن كابل المستشعر 3 أسلاك:

  • الأحمر = الطاقة (يعتمد جهد التشغيل المطلوب على المستشعر – راجع ورقة البيانات).
  • أزرق = خط بيانات ثنائي الاتجاه.
  • أبيض = عائد/مشترك/أرضي للبيانات والطاقة.

إذا تم استخدام كابل لتوصيل عدة مستشعرات بمسجل البيانات وإذا كان سيتم أخذ قراءات متزامنة فقد يصبح انخفاض الجهد في الكابلات الطويلة مشكلة. على سبيل المثال: يمكن أن تسحب 5 مستشعرات تعمل في وقت واحد ما يصل إلى 400 مللي أمبير من التيار وتتسبب في انخفاض الجهد بمقدار 3.25 فولت في 250 قدم من سلك قياس 22. إذا انخفض الجهد عند المستشعر إلى حد التشغيل الأدنى، فقد يخطئ المستشعر في القراءة أو يفشل في الإبلاغ عن البيانات. لتجنب ذلك لا تستخدم الأوامر المتزامنة أو تأكد من أن الكابلات الطويلة ذات مقياس سلكي كافٍ للتعامل مع الأحمال الحالية دون انخفاض كبير في الجهد. يمكن استخدام الأمر “aV!” لقياس جهد إمداد المستشعر والمساعدة في تشخيص مشكلات الطاقة. ومع ذلك، فإن الأمر “aV!” ليس متزامنًا، وبالتالي لا يمكنه قياس تأثيرات التحميل للقياسات المتزامنة.

يظهر مخطط الأسلاك لتوصيل المستشعر بمسجل البيانات أدناه. يتم توصيل جميع أجهزة الاستشعار بالتوازي مع أطراف مسجل البيانات أو بكابل متصل بمسجل البيانات.

لاحظ أنه إذا كان مسجل البيانات ومصدر طاقة المستشعر وحدتين منفصلتين، فيجب توصيل السلك الأبيض بطرف مصدر الطاقة السالب وبطرف تأريض البيانات أو الطرف المشترك على مسجل البيانات.

الشكل 1 - توصيل مستشعرات TDR بمسجل البيانات مع خرج الطاقة.

الشكل 2 - توصيل مستشعرات TDR بمسجل البيانات مع مصدر طاقة منفصل للمستشعر.

تعيين عنوان المُستشعر

يستخدم بروتوكول SDI-12 عنوانًا للتمييز بين أجهزة الاستشعار المتعددة المتصلة جميعها بنفس السلك. يجب تعيين هذه العناوين بشكل فريد لكل مستشعر موصول سلكيًا بمنفذ اتصالات SDI-12 مشترك. في بعض الأحيان يكون لمنفذ اتصالات واحد موصلات متعددة لاستيعاب توصيل أجهزة الاستشعار بسهولة، لذلك يجب توخي الحذر لفهم إعدادات قارئ البيانات أو المسجل.

تتكون عناوين SDI-12 من حرف واحد فقط. عادةً ما يتم شحن مستشعرات TDR من المصنع مبرمجة بالعنوان “0”. ومع ذلك، يمكن تغيير هذا إلى أي عنوان من 62 عنوانًا ممكنًا بما في ذلك:

  • الأرقام 0-9
  • الأحرف الكبيرة A-Z
  • أحرف صغيرة من a-z

يجب أن توفر مسجلات البيانات والقارئات SDI-12 طريقة لتعيين العناوين للمستشعرات. راجع دليل هذه المنتجات للعثور على الإجراء المناسب.

إعداد العناوين باستخدام قارئ أكليما SDI-12

يوفر قارئ Acclima SDI-12 طريقة مريحة للغاية للتحقق من تشغيل المستشعر وتعيين عناوين للمستشعرات. من خلال بضع ضغطات على الأزرار يمكن تغيير عنوان المستشعر. في نفس الوقت يمكن استخدام القارئ لالتقاط كل من القراءات والصور الموجية من المستشعر للتأكد من أن المستشعر مثبت بإحكام في التربة ويقوم بالإبلاغ بشكل صحيح. يمكن أيضًا توفير إحداثيات النظام العالمي لتحديد المواقع من القارئ لتوثيق موقع المستشعر. بعد معالجة كل مستشعر على حدة، يمكن توصيل المجموعة الكاملة من المستشعرات بمسجل البيانات للتشغيل. للمزيد من المعلومات، يرجى زيارة موقعنا الإلكتروني على  www.acclima-me.com.

ملخص أوامر SDI-12

تقوم مستشعرات أكليما SDI-12 بتنفيذ الأوامر التي تتوافق مع مواصفات SDI-12. يتوافق المستشعر مع الإصدار 1.4 من SDI-12 وجميع الإصدارات السابقة. لمزيد من المعلومات حول بروتوكول SDI-12، يُرجى زيارة الموقع الإلكتروني  www.sdi-12.org.

يتم تنفيذ جميع الأوامر المطلوبة للامتثال الكامل لمواصفات الإصدار 1.4 في مستشعرات TDR. ومع ذلك، فإن أوامر “additional measurements” في مواصفات SDI-12 لا معنى لها بالنسبة لمستشعرات Acclima SDI-12، حيث يتم قياس السماحية والرطوبة والتوصيلية ودرجة الحرارة مع كل قياس متاح. ومن ثم فإن الاستجابة لجميع أوامر القياسات الإضافية/غير المستخدمة هي

“<a<CR><LF” كما هو مطلوب في مواصفات SDI-12.

 

إذا تم إرسال أمر إلى المستشعر لا يدعمه المستشعر، فسيتجاهله المستشعر ولن يستجيب حتى يتم استلام أمر صحيح.

 

مرجع الأوامر

 

يوثق الجدول أدناه جميع الأوامر التي يدعمها مستشعر SDI-12 بالترتيب الأبجدي.
يرجى ملاحظة في الجدول أدناه يتم إستخدام البدائل التالية:

 

a             عنوان المستشعر الحالي

<CR>     حرف العودة الى بدية السطر (القيمة العشرية = 13)

<LF>      حرف الإنتقال للسطر التالي (القيمة العشرية = 10)

 

قد توجد بدائل أخرى وسيتم وصفها لكل أمر حيثما ينطبق ذلك.

Command

Function

Sensor Response

?!

Address Query

a<CR><LF>

Note: only one device can be connected to the SDI-12 port when this command is used.   a<CR><LF>

a!

Acknowledge Active

a<CR><LF>

aAb!

Change Address

b<CR><LF>

where b in the command and in the response is the new address

aC!

 

aCC!

Start Concurrent Measurement

Start Concurrent Measurement-Request CRC

a00105<CR><LF>

 

Reports that measurement takes 1 second and returns 5 values, and then starts the measurement.

aC1!

aC9!

Start Additional Concurrent Measurement

a00000<CR><LF>

No data to be provided in response to this command

aCC1!

aCC9!

Start Additional Concurrent Measurement – Request CRC

a00000<CR><LF>

No data to be provided in response to this command

aD0!

Send data

Sends the contents of the data buffer, which can be populated by the Start Measurement (aM!), Start Concurrent Measurement (aC!), or Start Verification (aV!) commands. See descriptions below.

 

Previous data-generating command:

Sensor Response to aD0!

 

none/abort

 

a<CR><LF>

 

No data generating command has been issued, or a command was aborted.  Data buffer is empty and reports only the address without any data.

 

 

aM!

 

or

 

aC!

a+VV.V+TT.T+PP.P+BBBB+EEEE<CR><LF>

where:   + = + or -, depending on the data

      VV.V = volumetric water content %

      TT.T = soil temperature degrees C

      PP.P = soil permittivity

      BBBB = soil bulk EC in µS/cm

      EEEE = soil pore water EC in µS/cm

 

aMC!

 

or

 

aCC!

a+VV.V+TT.T+PP.P+BBBB+EEEECCC<CR><LF>

where:   + = + or -, depending on the data

      VV.V = volumetric water content %

      TT.T = soil temperature degrees C

      PP.P = soil permittivity

      BBBB = soil bulk EC in µS/cm

      EEEE = soil pore water EC in µS/cm

      CCC = CRC check.  See SDI-12 spec for more info.

 

aM1!…aM9!

aMC1!…aMC9!

aC1!…aC9!

aCC1!…aCC9!

a<CR><LF>

 

The sensor does not report data for these commands. The data buffer is cleared and no data is returned.

 

 

aV!

a+FF+XX.X+YY.Y+TT.T+LLL+EE<CR><LF>

where:   + = + or -, depending on the data

      FF = Error Flags (0 = no errors)

      XX.X = Voltage while sensor is idle

      YY.Y = Voltage while sensor is active

      TT.T = Temperature

      LLL = Waveform Amplitude (0-4095)

      EE = Error Data

aD1!

aD9!

 

a<CR><LF>

No data for these commands.  Some commands may report additional data used for factory purposes. The format or content of this data is not guaranteed.

aI!

Send Identification

aSSVVVVVVPPPPPPVVVxx…xx<CR><LF>

example: 014Acclima TR310W1.320008059<CR><LF>

where: a = sensor address (example = 0)

   SS = SDI-12 protocol version (example = 1.4)

   VVVVVV= Vendor (example = Acclima_)

   PPPPPP= Model (example = TR310W aka TDR-310W)

   VVV= Product Version (Example = 1.3)

   xx…xx= Serial Number (Example = 20008059)

aIC!

 

aICC!

Identify Concurrent Measurement

a00105<CR><LF>

Measurement will take 1 second and returns 5 values.  However, this does not start the measurement.

 

aIC_001!

 

aIM_001!

Identify 1st measurement data point

a,MV,%,Soil Moisture;<CR><LF>

 

Reading Code = MV (Percent Water Volume)

Measurement Units = %

Short Name = Soil Moisture

aIC_002!

 

aIM_002!

Identify 2nd measurement data point

0,TV,C,Soil Temperature;<CR><LF>

 

Reading Code = TV (Soil Temperature)

Measurement Units = C

Short Name = Soil Temperature

aIC_003!

 

aIM_003!

Identify 3rd measurement data point

0,MD, ,Relative Permittivity;<CR><LF>

 

Reading Code = MD (Dielectric Constant)

Measurement Units = [none]

Short Name = Relative Permittivity

aIC_004!

 

aIM_004!

Identify 4th measurement data point

0,MN,uS/cm,Bulk Electrical Conductivity;<CR><LF>

 

Reading Code = MN (Soil Salinity)

Measurement Units = uS/cm

Short Name = Bulk Electrical Conductivity

aIC_005!

 

aIM_005!

Identify 5th measurement data point

0,WS,uS/cm,Pore Water Electrical Conductivity;<CR><LF>

 

Reading Code = WS (Water Salinity)

Measurement Units = uS/cm

Short Name = Pore Water EC

aIM!

 

aIMC!

Identify Measurement

a0015<CR><LF>

Measurement will take 1 second and returns 5 values.  However, this does not start the measurement.

 

aM!

 

 

aMC!

Start  Measurement

 

Start  Measurement – Request CRC

a0015<CR><LF>

Reports that measurement takes 1 second and returns 5 values, and then starts the measurement.

a<CR><LF>

Sensor returns a Service Request after measurement is made. The data can be retrieved using the aD0! command

aM!

aM9!

 

aMC1!

aMC9!

Additional Measurements

 

 

Additional Measurements – Request CRC

a0000<CR><LF>

 

The TDR sensor does not use of these commands.  If the command is received the sensor reports “no data” to be returned.

aV!

 

Start Verification

a0016<CR><LF>

6 data items will be returned in 1 second.

 

a<CR><LF>

The sensor returns a service request after the measurement is made. The data can be retrieved using the aD0! Command.

aXAttt!

 

Get Waveform point

aVVV<CR><LF>

The sensor responds with the waveform amplitude at time ttt where ttt and VVV are in hexadecimal format, and ttt is in 5-picosecond units and VVV has no units.

aXI!

Extended Identify

aFwVer=vv.v.v.v,HwVer=x,MfgDate(D/M/Y)=dd/mm/yy

where: a = sensor address

     vv.v.v.v = Full firmware version

     x = Hardware Version

     dd/mm/yy = Manufacturing completion date

 عنوان حرف البدل

تدعم مستشعرات TDR استخدام عنوان حرف البدل “?” لأي أمر. نظرًا لأن جميع المستشعرات ستستجيب للعنوان “?”، يجب توصيل مستشعر واحد فقط بمنفذ SDI-12 في كل مرة عند استخدام عنوان حرف البدل. ستحتوي استجابة المستشعر دائمًا على عنوان المستشعر الفعلي، بغض النظر عن استخدام حرف البدل أو العنوان الفعلي في الأمر.

اختبار الاتصالات

للتحقق من أن مستشعر TDR يستجيب، استخدم “Send Identification” الأمر “al!” (انظر الجدول أعلاه). يمكن فك تشفير الاستجابة للتحقق من عنوان المستشعر، والطراز، والإصدار، والرقم التسلسلي كما هو موضح في الجدول أعلاه. إذا كان المستشعر الذي يتم اختباره هو المستشعر الوحيد المتصل بمنفذ SDI-12، فيمكن استخدام عنوان حرف البدل “?” إذا كان العنوان الحالي غير معروف.

إجراء القياسات باستخدام مستشعر SDI-12

تولد مستشعرات Acclima TDR بيانات القياس من خلال أمرين مختلفين. البيانات التي يتم إنشاؤها بواسطة أي من الأمرين هي نفسها، ولكن الأوامر نفسها تتصرف بشكل مختلف قليلاً. هذان الأمران هما “بدء القياس” (aM!) “Start Measurement” ،

و”بدء القياس المتزامن” (aC!) “Start Concurrent Measurement”.

إجراء القياس المعياري

نظرًا لارتفاع التيار نسبيًا لمستشعرات Acclima TDR، يُفضل عادةً استخدام طريقة القياس المعيارية هذه لمنع انخفاض الجهد على ناقل SDI-12. ( راجع توصيلات المستشعر في هذا الصفحة لمزيد من المعلومات).

يبدأ قياس المستشعر عن طريق إصدار أمر بدء القياس (aM!). لا يقوم هذا الأمر بالإبلاغ عن بيانات القياس ولكنه يُبلغ عن مقدار الوقت الذي سيستغرقه جمع البيانات، وعدد نقاط البيانات التي سيتم إرجاعها، ثم يبدأ القياسات. ينتظر مسجل البيانات بعد ذلك الوقت المحدد قبل العودة لجمع البيانات. ومع ذلك، إذا كان المستشعر جاهزًا للإبلاغ عن البيانات قبل انقضاء الوقت، فسيصدر رد طلب خدمة (a<CR><LF>). يمكن لمسجل البيانات بعد ذلك جلب البيانات على الفور دون انتظار الوقت المتبقي.

مثال على القياس، حيث يكون عنوان المستشعر ‘5’:

Step

Data Recorder

TDR Sensor

Description

1

5M!

 

Data recorder issues Start Measurement command

2

 

50015<CR><LF>

Sensor reports: in 1 second there will be 5 data points available

3

 

 

Wait until ready.  New commands will abort measurement.

4

 

5<CR><LF>

Sensor sends a service request — the measurement is ready

5

5D0!

 

Data recorder requests the data

6

 

5+23.4+12.3+…

Sensor reports the measurement values

عند جمع بيانات المستشعر مستشعر واحد في كل مرة (وهي الطريقة الموصى بها)، فإن استخدام إجراء القياس المعياري هذا سيوفر الوقت وطاقة البطارية بسبب طلب الخدمة – مما يلغي الحاجة إلى انتظار أطول مدة قياس في أسوأ الحالات.

عند بدء القياس، يمكن طلب تضمين فحص CRC مع البيانات التي تم إرجاعها للتحقق من عدم تلف البيانات أثناء الإرسال. يتم ذلك عن طريق إدراج الحرف ‘C’ بعد الحرف ‘M’ في أمر بدء القياس على النحو التالي: aMC! سيؤدي ذلك إلى تضمين فحص CRC في نهاية قياس البيانات المبلغ عنها. لمزيد من المعلومات حول عمليات التحقق من CRC، راجع مواصفات SDI-12 المتوفرة على www.sdi-12.org.

 

إجراء القياس المتزامن

عند قياس العديد من أجهزة الاستشعار في وقت واحد، يمكن الحفاظ على الوقت وعمر البطارية من خلال جعل جميع أجهزة الاستشعار تجري قياساتها في وقت واحد. يفي أمر (بدء القياس المتزامن) بهذا الغرض. يجب الحرص على أن تكون الأسلاك ومصدر الطاقة قادرين على التعامل مع الحمل الناجم عن قيام العديد من أجهزة الاستشعار بإجراء القياسات في نفس الوقت. ( راجع توصيلات المستشعر في هذا المستند لمزيد من المعلومات).

 

عند استخدام أمر القياس المتزامن، لا يقوم المستشعر بإرسال طلب خدمة عندما تكون البيانات جاهزة للاسترجاع. بدلاً من ذلك، يُطلب من المُسجل انتظار متطلبات وقت القياس في أسوأ الحالات قبل جمع البيانات – كما هو مذكور في الاستجابة للأمر. يسمح ذلك للمسجل بإجراء اتصالات أخرى إلى أجهزة أخرى أثناء قيام المستشعر بإجراء القياس وإعداد البيانات.

مثال على القياس، حيث يكون عنوان المستشعر “G”:

 

Step

Data Recorder

TDR Sensor

Description

1

GC!

 

Data recorder issues Start Concurrent Measurement command

2

 

G00105<CR><LF>

Sensor reports: in 1 second there will be 5 data points available

3

 

 

The Data recorder waits for at least 1 full second.  Communications with other SDI-12 sensors is allowed.

4

GD0!

 

Data recorder requests the data

5

 

G+23.4+12.3+…

Sensor reports the measurement values

عند بدء إجراء قياس متزامن، يمكن طلب تضمين فحص CRC مع البيانات التي تم إرجاعها للتحقق من عدم تلف البيانات أثناء الإرسال. يتم ذلك عن طريق إدراج الحرف “C” بعد الحرف “C” في أمر بدء القياس المتزامن على النحو التالي: aCC! سيؤدي ذلك إلى تضمين فحص CRC في نهاية قياس البيانات المبلغ عنها. لمزيد من المعلومات حول عمليات التحقق من CRC، راجع مواصفات SDI-12 المتوفرة على www.sdi-12.org.

استرجاع البيانات

لاسترداد البيانات المطلوبة من خلال أوامر “Start Measurement” // “بدء القياس” (aM!), أو “Start Concurrent Measurement” // “بدء القياس المتزامن” (aC!) أو “Start Verification” // “بدء التحقق” (aV!)، يصدر مسجل البيانات أمر “Send Data” // “إرسال البيانات” (aD0!). يجب إصدار هذا الأمر بالتسلسل الصحيح ويمكن تكراره في أي وقت بعد اكتمال القياس. راجع قسمي بدء القياس وبدء التحقق في هذا المستند لمزيد من المعلومات حول التسلسل. إذا تم إصدار هذا الأمر قبل ملء المخزن المؤقت للبيانات، أو بعد إبطال القياس، فلن يقوم بعرض أي بيانات. يصف مرجع الأوامر في هذا المستند هذه الشروط.

عند اكتمال أمر “Start Measurement” أو “Start Concurrent Measurement”، سيحتوي المخزن المؤقت للبيانات في المستشعر على بيانات قياس المستشعر. في مستشعرات Acclima TDR، سينشئ أي من هذين الأمرين نفس البيانات. ستتألف هذه البيانات من 5 قياسات. عندما يتم إصدار أمر “إرسال البيانات” (aD0!) سيقوم المستشعر بالإبلاغ عن البيانات على النحو التالي

 

 

مثال بالبيانات الفعلية التي تم إرجاعها من المستشعر سيبدو هكذا

 

 

يتم فك تشفير هذه الأرقام بهذه الطريقة:

Measurement

Coded

Example

Units

Sensor Address

a

2

Volumetric Water Content

+VV.V

+24.5

%

Soil Temperature

+TT.T

+19.5

°C

Relative Permittivity

+PP.P

+12.6

Bulk Electrical Conductivity

+BBBB

+534

uS/cm

Pore Water Conductivity

+EEEE

+2345

uS/cm

Data response complete

<CR><LF>

<CR><LF>

بدء التحقق

تحتوي مستشعرات Acclima TDR على فحص داخلي يُمكنه من اكتشاف المشاكل والإبلاغ عنها. يُستخدم الأمر “Start Verification” لتشغيل فحص ذاتي والإبلاغ عن النتائج.

 

يكون إجراء تشغيل اختبار التحقق الذاتي على النحو التالي. يفترض هذا المثال أن عنوان المستشعر هو “4”.

StepData RecorderTDR SensorDescription
14V! Data recorder issues Start Verification command
2 40016<CR><LF>Sensor reports: in 1 second there will be 6 data points available
3  Wait until ready.  New commands will abort measurement.
4 4<CR><LF>Sensor sends a service request — the verification is complete
54D0! Data recorder requests the data
6 4+0+11.9+…Sensor reports the verification results

البيانات التي تم جمعها استجابةً لأمر “Send Data” // “إرسال البيانات” (aD0!) لها التنسيق التالي بعد اكتمال أمر “Start Verification” // “بدء التحقق”

مثال بالبيانات الفعلية التي تم إرجاعها من المستشعر سيبدو كالتالي

                                                                                           (لم يتم الإبلاغ عن أي أخطاء)

يتم فك تشفير هذه الأرقام بهذه الطريقة:

DataCodedExampleUnits
Sensor Addressa4
Error Flags+FF+0
Idle Voltage+XX.X+11.9V
Active Voltage+YY.Y+11.5V
Temperature+TT.T+20.2°C
Waveform Amplitude+LLLL+3021units
Error Data+EE+0
Data response complete<CR><LF><CR><LF>

علامات الخطأ هي كما يلي:

Error flagbitValueCorrective action
Measurement Math Error664If there are no other errors, report the Error Data value to Acclima for help.
High Conductivity Error532Remove metal that is touching the sensor rods or remove the sensor from the very high conductivity medium.
Temperature out of range416The sensor is beyond operating temperature range, or the temperature sensor has been damaged.
Active Voltage error38The input voltage is not within operating parameters when the sensor is active.  Are you providing adequate power?  Do you have high resistance losses in the battery or cable?
Idle Voltage error24The input voltage is not within operating parameters when the sensor is idle.  Check power source.
Incident wave does not rise12Waveform error.  Check for conductivity problems.
Incident wave starts high01Waveform error, possible dead sensor.

لفك تشفير الأخطاء، قم بطرح أعلى قيمة إشارة خطأ ممكنة من إشارات الخطأ المبلغ عنها. استمر في هذا الإجراء حتى تصبح قيمة علم الخطأ صفرًا. كل قيمة علم مطروحة هي خطأ تم الإبلاغ عنه. مثال:

Reported Error FlagsSubtracted Error FlagMeaning
96 Error flags reported by the sensor
 -64Measurement error.  Other errors exist that can be resolved, so no need to call Acclima yet.
32 New error flags value – errors still exist
 -32High conductivity error
0 No more errors.

 استرجاع الشكل الموجي لمستشعر TDR

تم تطوير أجهزة استشعار TDR من Acclima كأجهزة لقياس سماحية التربة ومحتوى الرطوبة في المجال الزمني ولكن لها تطبيقات في العديد من التخصصات البحثية الأخرى. تحتوي الأشكال الموجية لمستشعر TDR على بيانات أكثر بكثير من محتوى رطوبة التربة. ويمكن تحديد الموصلية الكهربائية للتربة منها. كما أن هناك خواص أخرى للتربة لها تأثير على خصائص الشكل الموجي – ومن ثم فمن المناسب لبعض الباحثين استخدام الأشكال الموجية لـ TDR في توصيف هذه الخصائص الإضافية. يتم الحفاظ على المحتوى الطيفي لأشكال موجات Acclima TDR بشكل جيد نظرًا لعدم وجود مرشح تمرير منخفض (كابل محوري) بين الدليل الموجي وجهاز التحويل الرقمي. وتوفر هذه العوامل فرصة لإجراء تحليلات إضافية للمجال الزمني ومجال التردد لشكل الموجة التي يمكن أن تسفر عن خصائص إضافية للوسط. يتم توفير أوامر خاصة لتنزيل الأشكال الموجية لاستخدامها لهذه الأغراض.

تتمثل الطريقة الأكثر ملاءمة لالتقاط الشكل الموجي في استخدام قارئ Acclima SDI-12. ستؤدي ضغطة زر بسيطة إلى قيام المستشعر بجمع الشكل الموجي وضغطه لتوفير الوقت في توصيله ثم إرساله عبر كابل SDI12 بمعدل باود مرتفع. تستغرق العملية بأكملها حوالي 6 ثوانٍ – معظمها وقت الاتصالات. يمكن بعد ذلك استرجاع شكل الموجة من ذاكرة القارئ باستخدام منفذ USB الخاص به. يتم تخزين نقاط شكل الموجة بتنسيق .csv.

يمكن استرجاع الشكل الموجي بدون قارئ Acclima SDI12 باستخدام الأمر SDI-12 الموسع:

aXAtttt! :code

حيث “a” هو عنوان الجهاز، و”XA” هو رمز الأمر الموسع للإبلاغ عن نقطة على الشكل الموجي، و”ttt” هو إحداثي زمني سداسي عشري بوحدات 5 بيكو ثانية و”!” هو فاصل الأمر. يقوم هذا الأمر بإرجاع سلسلة سداسية عشرية تمثل الإحداثي الزمني لسعة الشكل الموجي المحدد.

مثال: طلب سعة الشكل الموجي عند الزمن 1100 بيكو-ثانية:

  1. تحويل الوقت إلى وحدات 5ps: 1100 / 5 = 220.
  2. تحويل الوقت 5 ثوانٍ إلى سداسي عشري: 220 => 0DC.
  3. نقل الطلب (بافتراض أن العنوان = 1): 1XA0DC.
  4. احصل على سلسلة الاستجابة – على سبيل المثال: 18E6<CR><LF>.
  5. احذف العنوان (1) والفاصل <CR><CR><LF> = 8E6.
  6. حوِّل الرمز من سداسي عشري إلى عشري: 8E6 => 2278 وحدة سعة.

يمكن تنزيل شكل الموجة بالكامل عن طريق طلب نقاط متتالية في الوقت المناسب. ستستغرق هذه العملية عدة دقائق، ويجب أن يظل المستشعر ثابتًا تمامًا طوال العملية، حيث يتم قياس كل نقطة في وقت الطلب.

يمكن الحصول على الأشكال الموجية بسرعة أكبر باستخدام جهاز إلتقاط البيانات(DataSnap) من Acclima مع برنامج SnapView، أو باستخدام قارئ المستشعر Acclima SDI-12. تعمل هذه المنتجات على تسريع وقت التنزيل بشكل كبير عن طريق ضغط البيانات باستخدام معدلات بيانات اتصال متزايدة غير متوافقة مع SDI-12. وبسبب معدلات البيانات المرتفعة، لا يعمل هذا النوع من الحصول على الشكل الموجي عادةً بشكل جيد عبر الكابلات الطويلة (أكبر من 10-20 مترًا).

 

تواصل معنا عبر [email protected] اذا كان لديكم أي سؤال.

Acclima, Inc.
1763 West Marcon Lane, Ste. 175
Meridian, ID 83642 USA

حقوق النشر ©Acclima, Inc كل الحقوق محفوظة