化验数据管理系统及其与Sartorious电子天平通讯实例分析

张富春 陈明 李文西

摘要    對化验数据管理系统的结构功能进行了介绍，并以Sartorious电子天平（BAS系列）为例，介绍了其与化验数据管理系统数据通讯过程中的程序设计以及参数设定，通过RS232数据协议双向传输功能将称样数据自动采集到实验室数据管理系统，有效避免了人为输入过程中的失误，极大地提高了工作效率。

关键词    化验数据管理系统;电子天平;数据通讯;参数设定

中图分类号    S216        文献标识码    A        文章编号   1007-5739（2018）23-0290-02

测土配方施肥是以土壤测试和肥料田间试验为基础，根据作物需肥规律、土壤供肥性能和肥料效应，在合理施用有机肥料的基础上，提出氮、磷、钾及中微量元素等肥料的施用数量、施肥时期和施用方法，是近年来全国大力推广的一种精准施肥技术[1-2]。化验测试是制定肥料配方、科学指导施肥的重要依据之一，通过化验测试，了解土壤供肥能力状况及作物需肥状况，是测土配方施肥得以实现的基本手段。近年来，随着测土施肥等项目的大力推广，对化验分析的需求越来越多。化验分析过程相对复杂，涉及样品的制备、流转、称样、测试、结果计算、量值信息传递以及质量溯源等环节，需要产生一系列数据记录。这些数据记录通过人工方式管理，工作量大，检索困难，量值传递不便，效率低下，且经常在人为传递过程中出现差错。

基于此，扬州市耕地质量保护站根据土壤化验流程及工作需要开发了化验数据管理系统[3]，并成功实现其与Sartorious 电子天平的数据交换。

1    化验数据管理系统简介

化验室数据管理系统是基于VB运行环境的软件系统，该系统由扬州市耕地质量保护站自主研发，采用CS架构，主要用于实验室数据采集、处理、分析、传递、应用、保存以及质量控制、量值溯源。系统主要由五大模块构成，具体如图1所示。

1.1    数据库设定模块

用户在该模块中可以按照年份、行政单位等信息对数据库进行设定，从而实现数据规范化管理，可以设定系统当前工作默认的数据库。

1.2    数据采集模块

用户可以在该模块中录入化验数据并可以对数据进行编辑、删除等操作，形成可追溯的信息。用户也可以在此模块中设置外部数据采集设备的连接参数，使系统可以和外部数据设备进行数据通讯。系统支持存储多套设备的连接参数，在使用中可以任意切换。具体如图2所示。

1.3    数据处理模块

带计算功能仪器设备的测试结果，可以通过局域网直接发送到该模块与样品其他信息匹配;不带计算功能及数据通讯功能的仪器设备，可以将测试结果及工作曲线等计算参数录入系统模块，由系统直接计算赋值。模块预留接口，可存储多套设定。

1.4    质量控制模块

通过提取参比标准样品的测试结果，按照预先设定规则绘制质量控制图，以判断测试结果的准确性、有效性。具体如图3所示。

1.5    数据整合模块

该模块可以实现系统数据与本地数据关联整合;可以按照用户的个性化需求批量导出数据，满足数据的多元化应用需求。

2    通讯程序设计

2.1    通讯协议

Sartorious电子天平（BAS系列）是目前市场占有率较高的精密天平，该系列天平采用了Modbus协议和计算机进行通讯，Modbus协议目前已经成为全球工业领域最流行的通讯协议[4]。在我国，已经将Modbus协议作为国家标准（GB/T 19582—2008）。Modbus协议标准开放，可以免费使用，得到了全球众多厂商的支持。协议数据帧结构简单、紧凑，开发维护方便。

本研究中的系统采用了Modbus协议以及CRC16校验方式与天平进行数据通讯，使速度和安全性均得到了有效保证。

本研究中的天平端口连接参数如下：波特率为1 200 bps，奇偶校验为奇校验，数据位为7数据位，停止位为1停止位。

2.2    通讯流程

通讯流程如图4所示。

2.3    关键性指令

本研究的天平使用的关键性指令为读取数据指令，其数据帧结构如图5所示[5]。返回的数据长度为22位，第6位为正负符号位;第8—16位为数据位。

3    系统参数设定

本研究使用的天平与系统的参数设定如图6所示，其中端口、波特率、奇偶校验、数据位、停止位参数可通过天平使用说明书获取，序号、标题用户自定义，主要用于多台设备之间的识别与切换。

4    结语

化验室数据管理系统极大地提高了实验室数据管理效率，使数据处理、信息传递、数据检索、量值溯源更加方便快捷，使数据存储更加规范;按照以上设定及程序实验室实现了Sartorious电子天平BAS224S以及CAP224S与化验数据管理系统的数据通讯与切换，极大地提高了称样数据录入系统的效率，并有效降低了数据错误率，促进了实验室质量目标的实现。

5    参考文献

[1] 高祥照，马常宝，杜森编.测土配方施肥技术[M].北京：中国农业出版社，2005.

[2] 张福锁.测土配方施肥技术要览[M].北京：中国农业大学出版社，2006.

[3] 李正开，魏剑巍，姬小兵.基于MCView开发的化验室数据管理系统[J].工业控制计算机，2011，24（6）：50.

[4] 史运涛，孙德辉，李志军，等.基于Modbus协议的通讯集成技术研究[J].化工自动化及仪表，2010（4）：67-72.

[5] 王健.基于VB的电子秤通讯实例[J].电脑编程技巧与维护，2010（22）：105-107.