Lysimeteranlage Datenerfassung  

Datenerfassung

Pro Lysimeter ist ein Datenlogger vorgesehen, der sowohl die Meßdatenerfassung wie auch die automatische Ansteuerung der Drucksteuerung für die Probennahmen (Saugkerzen) durchführt.

Im nebenstehenden Bild ist der modulare Aufbau des Datenloggers gut erkennbar. Für die Lysimeteranwendung wurde ein besonders großer Gehäusetyp verwendet, damit reichlich Platz für zukünftige oder experimentelle Erweiterungen vorhanden ist.

Der Datenlogger basiert auf einem modularen 16-Bit Mikroprozessorsystem (Motorola MC68xxx) in stromsparender CMOS-Technologie. Die in ANSI-Pascal geschriebene Anwendungs-software setzt auf einen marktüblichen Echtzeitkernel (pSOS) auf. Die anwendungsspezifische Konfiguration des Datenloggers ist in einem EEPROM abgelegt.

Neben den üblichen Meßeingängen für passive Sensoren ist der Datenlogger auch für die Kommunikation mit intelligenten Sensoren ausgelegt, zum Beispiel den TDR-Multiplexern für die Bodenfeuchte-Messung. Eine eingebaute Notstromversorgung überbrückt Stromausfälle bis zu vier Stunden bei vollem Funktionsumfang.

Im folgenden Bild sind die softwarerelevanten Elemente der einzelnen Lysimeter in vereinfachter Darstellung zu einem Symbol zusammengefaßt. Dieses simplifizierte Symbol wird in den nachfolgenden Detailbildern zur Beschreibung des System­konzeptes verwendet.

Siehe auch Gesamtübersicht der Datenerfassung

Die Lysimeter-Sonden werden in Parameterdateien definiert, die die spezifischen Eigenschaften der Sonden und ihre Einbindung in das Meßsystem festlegen. Diese Eigenschaften, wie z. B. Kanalzuordnung Meßintervall, Polynome zur Umrechnung in technische Einheiten usw., werden über den Host-PC menügeführt vom Benutzer erstellt und im EEPROM des Datenloggers gespeichert.

Die meteorologischen Sensoren werden ebenso wie die Lysimeter-Sonden in Parameter­dateien definiert und im Datenlogger der Wetterstation gespeichert.

Die Parameter der Drucksteuerung für die Probennahmen mittels Saugkerzen werden über den Host-PC menügeführt vom Benutzer erstellt und in den nichtflüchtigen Speicher des jeweiligen Datenloggers übertragen. Diese Parameter definieren die Startbedingung und das Timing, mit der die Drucksteuerung und in weiterer Folge die Saugkerzen aktiviert werden.

Für die Drucksteuerung ist auch eine manuelle Betriebsart vorgesehen.

Die Datenlogger sind für einen autonomen Betrieb ausgelegt. Sie erlauben sowohl ein unmittelbares Ablesen der Meßwerte über LC-Display vor Ort, wie auch eine Weiterführung des Meßbetriebes bei Ausfall des Rechnernetz-werkes. In einem lokalen Datenbuffer werden die erfaßten Meßwerte zwischengespeichert, bis sie vom Host-PC angefordert werden.

Die Datenerfassung und Verarbeitung erfolgt auf Basis einer Echtzeituhr mit Kalender-funktion. Für die Datenbildung sind individuelle Mittelungs- und Summierungsintervalle wie auch ereignisgesteuerte Bearbeitungen und Meßwert- Verknüpfungen zur Bildung komplexer Meßdaten möglich (z.B. Windvektor oder Bö).

Die Daten werden in einem akkugepufferten Ringspeicher abgelegt, von dem sie über RS232-Schnittstelle zu einer zentralen Datenverarbeitung transferiert werden. Die Datenlogger haben eine ausreichende Speicherkapazität (ca. 3-4 Tage), um bei Ausfall des Host-PC die Daten zwischen­speichern zu können. Ist der Ringbuffer voll, so werden die ältesten darin befindlichen Werte überschrieben.

Über den Schnittstellenserver, im gegebenen Fall ein handelsüblicher Terminalserver, werden die verteilten Datenlogger zu einem Meßnetz zusammengefaßt und auf eine Ethernet-Schnittstelle konzentriert. Damit ist über ein TCP/IP Standard-Protokoll der direkte Zugriff auf die Datenlogger über das Rechnernetz und somit im Prinzip auch über externe Datenverbindungen (Modem usw.) möglich.

Die Parametrierung des Terminalservers erfolgt über den Host-PC.

Der im Lysimeterkeller befindliche Host-PC ist die zentrale Schnittstelle zwischen den Datenloggern der Lysimeteranlage und der Datenbank auf dem Unix-Server. Der Host-PC hat folgende Aufgaben:

Auf dem UNIX-Server befindet sich die vorgesehene Datenbank, im konkreten Fall eine relationale Datenbank Oracle 7 (Release 7.1). Die Netzwerkanbindung erfolgt über TCP/IP und SQL*Net, sowie clientseitig (d.h. auf dem Host-PC) mittels ODBC.

Die Definition der Datenbank kann nicht vom Host-PC erfolgen, sie muß durch den DB-Administrator auf der Konsole der Workstation durchgeführt werden. Der Aufbau der Tabellen erfolgt jedoch vom Host-PC. Die Anwender­software ist so ausgelegt, daß alle Aufgaben von Host-PC´s ausgeführt werden können. Systemaufgaben wie Backup der Unix-Dateien, Archivierung und Löschen älterer Daten aus der Datenbank usw., werden vom Unix-Systemadministrator unter Verwendung der Standardwerkzeuge des Betriebssystems bzw. der Datenbank, durchgeführt.

Die Verbindung zwischen Unix-Server (Datenbank) und Lysimeteranlage (Host-PC) erfolgt über einen lokalen Lichtwellenleiter.

Austrian Research Center
A-2440 Seibersdorf