[发明专利]一种协同多个独立测量仪器自动工作的方法

说明书

技术领域

本发明涉及大型测量仪器控制系统，尤其是指需要多个独立测量仪器系统组成的仪器群组协同工作时使用计算机自动控制的方法。

背景技术

在科研院所中，现代化的测量仪器是推动科研发展的重要基础。以地球科学为例，通常使用的大型仪器包括各类无机质谱仪、X荧光仪、电子探针、离子探针、激光探针等，来研究矿物、岩石的化学成分，讨论地质构造。各种仪器的功能不同，测量使用软件不同，生产公司也不同。

目前，样品分析越来越趋向于原位化(在一整块样品的某个精准位置进行分析，一般精确到微米级别，区别于传统的全颗粒平均分析)，而更高的要求就是在同一次测量中得到尽可能多的样品信息。这样，多台仪器同时测量一个样品点就成为科学家的一种必要手段。

现有的大型仪器自身自动化程度很高，大部分仪器具有独立的嵌入式实时计算机进行测量和仪器控制，同时又有一台安装有Windows视窗操作系统的计算机进行数据采集和人机交互，大多可编程自动运行，但是不同仪器相互之间却很难沟通，由于软件语言的不同和厂家的不同，很难得到完整的通讯协议而另外进行控制。所以，大型仪器联机测量时，要求实验人员对各个独立的仪器分别进行操作，用人工的方式实现各个仪器的协同工作，大大增加了实验人员的工作负担。

很多大型实验室由于仪器本身昂贵，实验机时也很宝贵，需要24小时不间断运转，实验人员也不得不轮班通宵操作仪器，造成了很大的健康隐患；而且由于长期疲劳操作，很容易出现操作失误，造成实验数据失真或错误，一方面做了很多无用功，另一方面浪费了宝贵样品，这样事倍功半，得不偿失。

以往也有尝试对不同仪器进行联机自动化的案例，主要的方法是从仪器自带的控制软件的底层通讯协议或接口入手，去调用原有软件的功能或者由于找不到原有控制软件的协议或接口而放弃原有软件重新编写系统运行软件，这种方法虽然能对仪器进行随心所欲的深入控制，但是由于在软件编写过程中不可避免的出现疏漏，而越复杂的软件一般隐藏的问题就越多，从而造成仪器运行不稳定，自动化后效果并不理想，需要很长的周期才能调试成功。

例如在中国科学院地质与地球物理研究所Ar-Ar年代学实验室进行的改造中，要联合两台激光器、一台高温石墨炉和VG5400惰性气体质谱仪进行自动分析。该项目由于原VG5400没有Windows视窗操作系统而不得已从系统通讯协议开始入手重新编写，自动化小组历经三年多的探索，才最终把几台仪器的通讯协议和控制方法完全理清，编制出全新的控制软件，实现了自动分析。但是，这样的软件仅仅适合于这两种仪器使用，不能移植到其他类型的仪器组合中去。

也就是说，这种方法追求控制的全面性，丧失了灵活性，使得一个案例只适用于有限的几种仪器，而且费时费力，软件制作成本非常高，经济效益和社会效益并不十分明显。

一种低成本而有效的，具有良好适用性的，由计算机程序控制的多仪器协同工作方法成为很多大型分析实验室和实验者追求的一条通往高数据质量和低劳动强度的捷径。

发明内容

本发明的目的在于以最小的硬件改动和广泛的适用性实现不同仪器厂家生产的、具有不同测量软件的多台安装有Windows操作系统的仪器组成的仪器群组协同自动分析样品，降低实验人员的劳动强度，减小实验中的人为差错，提高实验效率。

本发明的技术方案是：

对所有仪器控制计算机加装第二块网卡，并通过路由器或者网关等网络设备进行硬件联接。应当声明的是，用局域网进行硬件连接是多种计算机通讯硬件总线的一种选择，不排除如使用RS232集线器等其他方法进行计算机硬件连接的可能性。计算机硬件连接只是实施本方法的一种基础保障，并不属于本方法的特有形式。

区别于其他的针对特定仪器群，以每台仪器的测量软件或硬件的通讯协议、控制接口、程序调用等入手，而重新编写控制软件以适用于特定仪器群联机自动测量的方法。本方法以仪器控制计算机上原有的控制软件的Windows界面为控制对象，代替人工操作时对控制软件所做的键盘和鼠标操作过程，从而达到自动控制的目的。应当声明的是，该方法适合的控制对象只限于安装有Windows操作系统，并在单机进行样品分析时，所有操作都可以通过计算机界面完成的仪器群。

本方法代替的人工操作只限于鼠标操作和键盘操作，由于没有对仪器本身的硬件进行改造，故不能完成人工操作时所作的除鼠标键盘操作外的其他仪器操作，即，本方法可能受仪器本身的自动化程度限制。

如上所述，本方法适用性要求为：安装有Windows操作系统的，测量时实验人员操作只限于鼠标和键盘操作的仪器群。