1 產(chǎn)品介紹

產(chǎn)品簡(jiǎn)介

電波流速儀是我司自主研制的一款非接觸式流速探測(cè)設(shè)備，可用于監(jiān)測(cè)天然河流、明渠、地下管網(wǎng)等水體表面流速及輔助水處理作業(yè)。

本電波流速儀工作在24GHz ISM頻段，采用CW方式，可全天候?qū)崟r(shí)探測(cè)水體流速信息，不受氣候、溫度、水面水汽及水中污染物影響。產(chǎn)品內(nèi)置高效的后端處理算法，能夠準(zhǔn)確得出水流速度。

本產(chǎn)品提供三種標(biāo)準(zhǔn)物理電路接口：RS232、RS485(默認(rèn))、4~20mA。

產(chǎn)品特點(diǎn)

※ 24GHz CW平面微帶雷達(dá)，帶鎖相環(huán)，頻度穩(wěn)定度高

※ 非接觸式測(cè)量、安全低損、維護(hù)少、不受泥沙等影響

※ 全天候工作，不受溫度影響，抗gan擾能力強(qiáng)

※ 測(cè)量運(yùn)行和休眠模式相結(jié)合，節(jié)能降耗

※ 多種接口方式提供，便于接入平臺(tái)系統(tǒng)

※ IP67防水設(shè)計(jì)，適用各種野外環(huán)境

※ 外觀小巧緊湊，超高性價(jià)bi

※ 安裝簡(jiǎn)單，土建量少

應(yīng)用場(chǎng)景

※ 河道、灌渠、防汛等流速監(jiān)測(cè)

※ 環(huán)保排污、水資源監(jiān)測(cè)

※ 城市防洪、內(nèi)澇等監(jiān)控

※ 山區(qū)暴雨性洪水監(jiān)測(cè)

圖1-2 應(yīng)用安裝圖

產(chǎn)品參數(shù)

參   數(shù)說(shuō)   明

測(cè)速范圍0.1 ~ 15m/s(與水流情況有關(guān))

測(cè)速精度±0.01m/s; ±1%FS

分辨力0.01m/s

有效距離0.5 ~ 30 m

測(cè)量時(shí)間3 ~ 240s

間隔時(shí)間1 ~ 18000s

測(cè)量方向雙向可選

自動(dòng)角度矯正30°~ 60°

通信接口RS-485/ RS-232 / 4-20mA電流環(huán)

接口通訊參數(shù)9600, 8, 1,None

通訊協(xié)議自定義ASCII/MODBUS

工作頻率24.000 ~ 24.250GHz可調(diào)

天線樣式平面微帶陣列天線， 14°× 32°

工作電壓+7~28V  DC

工作電流工作模式，工作電流 ≤ 120mA@12V

低功耗（休眠）模式，工作電流 ≤ 1mA@12V

工作溫度-40 ~60℃

防護(hù)等級(jí)IP67

尺寸(l×w×h)110×110×43 (mm)

外殼材料前蓋賽鋼(白)，后蓋鋁合金(黑)

尺寸信息

流速儀孔位及相關(guān)尺寸如圖1-3所示，單位mm。

2 開機(jī)測(cè)試

2.1出廠配置

流速儀出廠裝箱清單如表2-1：

表2-1 裝箱清單

名稱數(shù)量單位

K波段電波流速儀1臺(tái)

萬(wàn)向軸支架1組

RVV六芯信號(hào)控制線1條

螺絲、工具包1袋

產(chǎn)品操作手冊(cè)1本

保修卡1張

設(shè)備到貨時(shí)，請(qǐng)先依照配件表檢查盒中配件是否齊全，如若有缺少，請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系公司補(bǔ)寄配件。

流速儀出廠通訊及工作模式如表2-2：

表2-2 出廠通訊配置

參數(shù)名稱參數(shù)值單位

通訊接口RS485無(wú)

波特率9600無(wú)

設(shè)備地址1無(wú)

通訊協(xié)議MODBUS無(wú)

工作模式查詢上報(bào)無(wú)

2.2接口定義

電波流速儀與RVV通訊線的硬件連接器選用的是六芯航空插頭。設(shè)備端安裝的是六芯航空插座的母座，使用時(shí)將母座上套著的保護(hù)套撥開，接線端采用航空防水連接器如圖2-1所示:

航空插頭插入的時(shí)候兩部分的紅點(diǎn)要對(duì)齊，如圖中標(biāo)記3所示的地方，同時(shí)拿住標(biāo)記1所示的地方用力插入，聽到啪的一聲響即可插好。拔掉的時(shí)候，手拿住標(biāo)記2所示的地方向外拔即可拔掉。

序號(hào)顏色定義備注

1綠4-20mA4-20mA輸出

2黃232TX/485A232通信發(fā)送/485通信A端

3紅VIN電源輸入正極

4棕GND電源輸入負(fù)極

5藍(lán)232RX/485B232通信接收/485通信B端

6橙預(yù)留暫未使用

表2-3 接口各引腳功能說(shuō)明 

如表2-3及圖2-4所示，紅色線為電源正極輸入，棕色線為電源和串口共用地線，黃色線為RS485正極/RS232發(fā)送線復(fù)用，藍(lán)色線為RS485負(fù)極/RS232接收線復(fù)用，綠色線為Iout(4~20mA)正極。

RS232通信接口zui大傳輸距離約為15m；RS485接口zui大傳輸距離約為1200m。

連接測(cè)試

設(shè)備出廠為RS485連線，所以按照RS485通訊連線以及電源線接好，同時(shí)通過(guò)轉(zhuǎn)換器將線接到電腦端。連接示意圖如下。

出貨產(chǎn)品如沒有特殊要求，一般默認(rèn)設(shè)置為MODBUS協(xié)議。通訊接口設(shè)置為RS-485傳輸。

首先將設(shè)備按照上述接口定義正確連線，注意設(shè)備供電電源范圍為7~28V。

第二步，使用485轉(zhuǎn)串口線將設(shè)備連接到電腦

第三步，接通電源12V，打開串口助手，進(jìn)行設(shè)備正常工作檢查。

串口助手設(shè)置為9600，n，8，1

第四步，連接設(shè)備，在串口發(fā)送框發(fā)送指令01 03 00 01 00 01 D5 CA

注意選擇HEX格式發(fā)送

第五步，設(shè)備將返回01 03 06 XXXX YYYY ZZZZ MMMM (XX為十六進(jìn)制平均流速信息，YY為當(dāng)前流速信息，ZZ為信噪比，MM為校驗(yàn)碼)，可根據(jù)十六進(jìn)制換算得到實(shí)際測(cè)量值；

第六步，將測(cè)量值和標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比，判斷流速儀工作是否正常。

3安裝

環(huán)境選擇及干擾

測(cè)流河段的選擇與測(cè)流準(zhǔn)確性有直接的關(guān)系，為得到較好的測(cè)流結(jié)果，測(cè)流河段應(yīng)盡量滿足以下條件：

1.測(cè)驗(yàn)河段內(nèi)不存在巨大石塊阻水,無(wú)大漩渦、亂流、湍流等現(xiàn)象。

2.測(cè)驗(yàn)河段宜水流平順、流速?zèng)]有大變化，河段順直。

A 漂浮物干擾

對(duì)于較小面積（小于雷達(dá)照射區(qū)域一半）的或者快速通過(guò)雷達(dá)照射區(qū)域的漂浮物對(duì)測(cè)量結(jié)果影響較小，相反，面積較大、緩慢通過(guò)雷達(dá)照射區(qū)域的漂浮物會(huì)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生干擾。出現(xiàn)這種問(wèn)題可以通過(guò)后端處理，結(jié)合當(dāng)前測(cè)量的前幾個(gè)和后幾個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)果，對(duì)當(dāng)前測(cè)量值進(jìn)行屏蔽或者處理。

B 降雨干擾

流速儀內(nèi)部集成了抑制降雨干擾的算法，可以有效降低降雨干擾，但要得到盡可能好的測(cè)量結(jié)果，可以配合采用以下措施：

1.安裝角度采用α = 30°安裝，如圖3-1所示。

2.在降雨情況下，對(duì)于偶爾出現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)通過(guò)多次測(cè)量，對(duì)多次測(cè)量結(jié)果進(jìn)行后端處理達(dá)到屏蔽異常值的目的。

圖3-1 流速儀30度安裝示意圖

3.2安裝方式

安裝流速儀進(jìn)行流速測(cè)量，需要考慮幾個(gè)方面的細(xì)節(jié)。

A 安裝角度對(duì)測(cè)流影響

一般都需要將流速儀傾斜，與水面呈一個(gè)夾角。

流速儀安裝角度可以在30～60度的范圍內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，注意安裝角度指的是流速儀天線平面與水平面的夾角（雷達(dá)波束與水平面夾角的余角），在某些河道水流不均勻環(huán)境下，大角度容易跳變，且安裝角度越小，對(duì)于降雨干擾的抑制越好，信號(hào)質(zhì)量也越好，建議安裝角度30度左右，如圖3-1所示。

B 雷達(dá)波束對(duì)測(cè)流影響

流速儀雷達(dá)天線角度為14°×32°，因此使用流速儀進(jìn)行測(cè)量，安裝的水平角度選擇14°還是32°，是有明顯區(qū)別的。流速儀照射水面時(shí)，照射區(qū)域類似一個(gè)橢圓區(qū)域，如圖3-2所示。因此準(zhǔn)確理解雷達(dá)波的照射范圍有助于選擇合適的地方安裝，避免一些容易被干擾的場(chǎng)景，如河流兩邊隨風(fēng)擺動(dòng)的樹枝。

(a)                            (b)

圖3-2 雷達(dá)傾斜后投影面示意圖

C 安裝高度對(duì)測(cè)流影響

同樣條件下，安裝高度越高，回波越弱，信號(hào)質(zhì)量越差。安裝過(guò)低的話，水面對(duì)雷達(dá)波束有影響，且水上漲時(shí)有淹沒流速儀的可能，所以建議安裝高度在0.5米以上。同時(shí)安裝高度會(huì)影響雷達(dá)的照射區(qū)域，安裝越高，雷達(dá)波照射區(qū)域面積越大,可參考表3-1(實(shí)際安裝高度乘以下列值即為實(shí)際對(duì)應(yīng)邊界)。

流速儀測(cè)速范圍為0.1 ~ 15m/s，對(duì)于低速來(lái)說(shuō)，由于波紋小，信號(hào)回波弱，所以低速能測(cè)到前提是安裝高度不能太高。

表3-1 天線垂直方向角14度邊界計(jì)算(高度為1米)

安裝角度304560

A（m）0.3290.4991.029

B（m）0.6620.8111.147

  注：A為橢圓投影的長(zhǎng)直徑，B為橢圓投影的短直徑

D 安裝示例及注意事項(xiàng)

流速儀安裝可以采用正向固定安裝、側(cè)向固定安裝和纜道安裝多種形式。

圖3-3 正向安裝示例圖

安裝流速計(jì)時(shí)，流速計(jì)前面板不能遮擋，否則會(huì)對(duì)雷達(dá)信號(hào)產(chǎn)生衰減，影響測(cè)量。

側(cè)面安裝時(shí)，水平旋轉(zhuǎn)角建議不要超過(guò)45度。

建議雷達(dá)波束朝水流來(lái)向，即圖3-4所示，雷達(dá)傾斜角（雷達(dá)波束與水平面夾角的余角）在30度到45度范圍內(nèi)，推薦30度。

圖3-4 推薦安裝方式

3.3 485網(wǎng)絡(luò)終端電阻配置

在RS485總線的實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)傳輸距離超過(guò)一定的長(zhǎng)度時(shí)，總線的抗gan擾能力就會(huì)出現(xiàn)下降，在這種情況下，就要在RS485總線的首尾兩端接入120Ω的終端電阻，以保證RS485總線的穩(wěn)定性。

RS485通信終端匹配電阻的正確接法是在RS485總線的首端的設(shè)備的出口和末端的設(shè)備的入口上各接一個(gè)120Ω的終端電阻，該終端匹配電阻并接在RS485總線的正負(fù)兩線之間。如下所示：

圖3-5  終端電阻配置圖

4設(shè)置

4.1設(shè)置說(shuō)明

?流速計(jì)的通訊接口分別有：RS485，RS232，4-20mA，出廠默認(rèn)為RS485通訊接口，用戶也可以根據(jù)自己需求設(shè)定自己想要的通訊方式。通訊接口不同，對(duì)本章內(nèi)容無(wú)影響。

?流速計(jì)的通訊協(xié)議分為ASCII碼和MODBUS的十六進(jìn)制方式，本章將會(huì)將這兩種方式分開示例。

?流速計(jì)的工作模式分為連續(xù)上報(bào)模式，間隔上報(bào)模式，休眠查詢上報(bào)模式。在間隔上報(bào)模式和休眠上報(bào)模式是針對(duì)低功耗的工作模式，發(fā)送指令時(shí)需要將指令重復(fù)發(fā)送兩次，其中以回車分開如下方例子。本章所有設(shè)置設(shè)定在連續(xù)工作模式條件下。

ASCII例：                         MODBUS例：

指令<回車>                        FDFDFDFDFDFD指令

指令<回車>

?ASCII通訊協(xié)議指令格式：

幀頭命令號(hào)地址命令參數(shù)命令尾

ASCII#XXXAXXX（回車）

16進(jìn)制0X23------0X0D 0X0A

?MODBUS通訊協(xié)議指令格式：

起始設(shè)備地址功能代碼數(shù)據(jù)CRC校驗(yàn)結(jié)束

T1-T2-T3-T48Bit8BitN個(gè)8Bit16BitT1-T2-T3-T4

響應(yīng)說(shuō)明

01 83 01 80 F0功能碼出錯(cuò)

01 83 02 C0 F1寄存器地址出錯(cuò)

01 83 03 01 31寄存器數(shù)量或數(shù)值出錯(cuò)

01 83 04 40 F3CRC校驗(yàn)出錯(cuò)

FF為公共地址，03為查詢功能碼，06為設(shè)置功能碼

?指令詳細(xì)列表分別在協(xié)議代碼。

?若需要其他設(shè)置方法，請(qǐng)聯(lián)系本公司。

4.2流速查詢

4.2.1 MODBUS協(xié)議流速查詢

1.以16進(jìn)制格式發(fā)送：01 03 00 01 00 01 D5 CA

2.以16進(jìn)制查看響應(yīng)：01 03 06 00 77 00 79 00 30 04 B3

3.返回結(jié)果為6個(gè)字節(jié)，其中平均數(shù)據(jù)為0x0077，表示1.19m/s，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為0x0079，表示1.21m/s。

4.2.2 ASCII協(xié)議流速查詢

1.以ASCII格式發(fā)送：# 124 1 0<回車>

2.以ASCII格式查看響應(yīng)流速。

4.3 通訊接口設(shè)置

通訊接口參數(shù)定義：1 （RS485），2（RS232）

 4.3.1 MODBUS協(xié)議設(shè)置接口為RS232

1.以16進(jìn)制格式發(fā)送：01 06 00 09 00 02 D8 09

2.以16進(jìn)制查看響應(yīng)是否和發(fā)送指令相同：01 06 00 09 00 02 D8 09（成功）

3.將接口按照RS232連接。

 4.3.2 ASCII協(xié)議設(shè)置接口為RS232

1.以ASCII格式發(fā)送：# 115 1 2<回車>

2.以ASCII格式查看響應(yīng)：Y（成功）  N（失?。?/span>

3.若成功，將接口按照RS232連接

4.4波特率設(shè)置為115200

MODBUS協(xié)議波特率參數(shù)：1：4800   2：9600  3：14400  4：19200 5：38400  6：56000  7：57600  8：115200  9：128000

4.4.1  MODBUS協(xié)議設(shè)置接口波特率為115200

1.以16進(jìn)制格式發(fā)送：01 06 00 0A 00 08 A8 0E

2.以16進(jìn)制查看響應(yīng)是否和發(fā)送指令相同：01 06 00 0A 00 08 A8 0E（成功）

3.將串口波特率設(shè)置為115200再次連接。

4.4.2 ASCII協(xié)議設(shè)置接口波特率為115200

1.以ASCII格式發(fā)送：# 128 1 8<回車>。

2.以ASCII格式查看響應(yīng)：Y（成功）  N（失敗）。

3.若成功，將串口波特率設(shè)置為115200再次連接。

4.5 將通訊協(xié)議切換

通訊協(xié)議參數(shù)：1：ASCII協(xié)議, 3：MODBUS-RTU。

4.5.1 MODBUS協(xié)議轉(zhuǎn)換為ASCII協(xié)議

1.以16進(jìn)制格式發(fā)送：01 06 00 08 00 01 C9 C8

2.以16進(jìn)制查看響應(yīng)是否和發(fā)送指令相同：01 06 00 08 00 01 C9 C8（成功）

3.將接受格式轉(zhuǎn)為ASCII格式。

4.5.2 ASCII協(xié)議轉(zhuǎn)換為MODBUS協(xié)議

1.以ASCII格式發(fā)送：# 134 1 3<回車>。

2.以ASCII格式查看響應(yīng)：Y（成功）  N（失?。?。

3.若成功，將串口上位機(jī)配置接受和發(fā)送格式轉(zhuǎn)為16進(jìn)制。

4.6測(cè)量時(shí)間設(shè)定

測(cè)量時(shí)間流速計(jì)測(cè)量計(jì)算的時(shí)間，時(shí)間越長(zhǎng)，誤差越小，參數(shù)范圍（3-257）

4.6.1 MODBUS 協(xié)議設(shè)置測(cè)量時(shí)間為10s

1.以16進(jìn)制格式發(fā)送：01 06 00 04 00 0A 48 0C

2.以16進(jìn)制查看響應(yīng)是否和發(fā)送指令相同：01 06 00 04 00 0A 48 0C（成功）

3.測(cè)量時(shí)間設(shè)置為10s。

4.6.2 ASCII 協(xié)議設(shè)置測(cè)量時(shí)間為10s

1.以ASCII格式發(fā)送：# 107 1 10<回車>。

2.以ASCII格式查看響應(yīng)：Y（成功）  N（失?。?/span>

3.若成功，測(cè)量時(shí)間設(shè)置為10s。

4.7 地址設(shè)定及查詢

地址設(shè)定范圍為1-253,254為ASCII公共查詢地址,255(FF)為MODBUS廣播地址

4.7.1 MODBUS協(xié)議地址查詢

1.以16進(jìn)制格式發(fā)送：FF 03 00 02 00 01 30 14

2.以16進(jìn)制查看響應(yīng)：FF 03 02 00 01 50 50（成功）

3.地址為1。

4.7.2 將MODBUS協(xié)議地址設(shè)置為2

1.以16進(jìn)制格式發(fā)送：01 06 00 02 00 02 A9 CB

2.以16進(jìn)制查看響應(yīng)是否和發(fā)送指令相同：01 06 00 02 00 02 A9 CB（成功）

3.MODBUS協(xié)議地址設(shè)置為2。

4.7.3 ASCII協(xié)議地址查詢

1.以ASCII格式發(fā)送：# 100 254 0<回車>。

2.以ASCII格式查看響應(yīng)地址。

4.7.4 ASCII協(xié)議地址設(shè)置為2

1.以ASCII格式發(fā)送：# 100 1 2<回車>。

2.以ASCII格式查看響應(yīng)：Y（成功）  N（失?。?/span>

3.若成功，地址設(shè)置為2。