1.產(chǎn)品概述
● 原理
雷達(dá)流量計是一種采用微波技術(shù)的水位流速探測儀器，結(jié)合了成熟的雷達(dá)水位計和雷達(dá)流速儀的測量技術(shù),
主要應(yīng)用于江河、水庫閘口、地下水道管網(wǎng)、灌溉渠道等明渠水位流速測量。該產(chǎn)品可有效地監(jiān)控水位流速流量變化狀態(tài)，為監(jiān)測單位提供準(zhǔn)確的流量信息。
● 應(yīng)用范圍
(1) 江河、水庫閘口、地下水道管網(wǎng)，灌溉渠道等水位流速測量。
(2) 輔助水處理作業(yè)，如城市供水、排污監(jiān)測等。
(3) 流量計量、入水排水流量監(jiān)測等。
● 特點(diǎn)：
(1) 基于先進(jìn)的26GHz高頻脈沖雷達(dá)的水位測量技術(shù)，和成熟的24GHz平面雷達(dá)多普勒微波流速測量技術(shù)，高可靠性，高精度，高分辨率；
(2) 非接觸式測量，不易受污水腐蝕，不受泥沙影響，甚至可用于有污染物或沉淀物的復(fù)雜水環(huán)境；
(3) 超低低功耗，超低工作電流和值守電流，更適應(yīng)太陽能供電的無人值守站點(diǎn)；
(4) 雷達(dá)天線方向性好，波束角小，能力集中，具有更強(qiáng)的抗干擾性，大大提高了測量精度和可靠性；
(5) 盲區(qū)更小，波長更短，采用更成熟的脈沖工作方式，發(fā)射功率極低，對人體和環(huán)境無害；
(6) 防水防雷設(shè)計，適用于各種極端天氣環(huán)境，全天候穩(wěn)定工作；
(7) 有指令采集和間隔采集兩種工作模式，具有歷史數(shù)據(jù)和事件記錄，控制靈活；
(8) 標(biāo)配Modbus兩種通訊協(xié)議，兼容國內(nèi)外大部分RTU通訊協(xié)議，可定制通訊方式，組網(wǎng)方便；
(9) 外觀小巧，安裝方便，易于維護(hù)；
 
2.產(chǎn)品參數(shù) S-CL431
流速儀參數(shù)：
供電電流：50mA（工作），＜1mA（休眠）；
工作溫度：-35~65℃；存儲溫度：-40~70℃；
野外防護(hù)等級：IP68。
測速范圍：0.15~21m/s； 測速精度：8.8mm/s；
分辨率：±1mm/s； 方向辨別：上游；
測量持續(xù)時間：2~240s； 采樣間隔：0s~5h；
工作頻率：24GHz； 到水面距離：0.5~35m；
電源：6~30V DC(建議使用12V DC)；通訊:RS485/
Modbus協(xié)議
水位計參數(shù)：
最大量程：0.5~30m
精 度：±3mm
環(huán)境溫度：-35~65℃
重 復(fù) 性：±1mm
天線材質(zhì)：PP
頻率范圍：26GHz
信號輸出：RS485/Modbus協(xié)議 6~30 DC（建議使用
12V DC）
 
S-CL432
供電電壓：12-24V DC
靜態(tài)電流：≤1mA（12V）
工作電流：≤100mA（12V）
水位量程：0-30m
水位準(zhǔn)確度：±3mm
水位分辨率：1mm
水位雷達(dá)頻率：26GHz
水位雷達(dá)天線類型：平面微帶陣列天線
水位雷達(dá)天線結(jié)構(gòu)：密封天線，防露，防凝結(jié)構(gòu)
水位雷達(dá)波束角：10°×１0°
流速測量范圍：0.15-21m/S
流速準(zhǔn)確度：8.8mm/S
流速分辨率：1mm/S
流速雷達(dá)發(fā)射頻率：24GHz
流速雷達(dá)天線類型：平面微帶陣列天線
流速雷達(dá)天線結(jié)構(gòu)：密封天線，防露，防凝結(jié)構(gòu)
流速雷達(dá)波束角：12°×１２°
水面距離：0.5-35m
工作溫度：-35~65℃
存儲溫度：-40~70℃
工作濕度：≤95%
應(yīng)用場合：靜水或動水均可
采集間隔：5s-24h可設(shè)置
數(shù)字接口：RS485(標(biāo)配Modbus)
 
3.安裝
安裝地點(diǎn)的說明
表面流量計需要安裝在特定的場所，下圖為五種典型的安裝地點(diǎn)。
管道安裝示意圖

矩形明渠安裝示意圖 梯形明渠安裝示意圖 橋梁安裝示意圖 堤壩安裝示意圖 安裝調(diào)試注意事項(xiàng)：調(diào)試過程中需要注意傳感器的穩(wěn)定性，以安裝在河流上的情況為例，如果風(fēng)速很大，導(dǎo)致傳感器振動很厲害，則需要停止測量工作;
另一方面，也需要在傳感器上安裝電子羅盤用以測量安裝的姿態(tài)是否發(fā)生變動,如果變動，則需要停止工作，進(jìn)行調(diào)整，否則測量結(jié)果不精確。
傳感器的測量點(diǎn)對于一個合適的測量位置來說，重要的是，傳感器主要測量區(qū)域位于河道
一個有代表性的位置，位置盡量靠近河道中間，并且不受樹葉、隨風(fēng)而動的植物的影響。 注：測量點(diǎn)依賴于安裝高度
 
4.連接S-CL431
通過RS-485總線與流速儀、水位計連接，默認(rèn)參數(shù)如下：
波特率：9600（可修改）；
數(shù)據(jù)位：8；
停止位：1；
奇偶校驗(yàn)：無。
連接方式如圖1所示，圖1的詳細(xì)說明，見圖2。圖2中流速儀電源可以在6V~30V之間選擇，水位計電源可以在6V~30V之間選擇，例如在采用光伏供電的時候，可以采用12V蓄電池供電。 圖1 S-CL431 與計算機(jī)連接示意圖
● S-CL431 —  電氣連接 5. 連接S-CL432
通過RS-485總線與流速儀、水位計連接，默認(rèn)參數(shù)如下：
波特率：9600（可修改）；
數(shù)據(jù)位：8；
停止位：1；
奇偶校驗(yàn)：無。
連接方式如圖1所示，圖1的詳細(xì)說明，見圖2。圖2中電源可以采用12V蓄電池供電，也可以采用24V供電。建議12V DC. 圖 1 S-CL432與計算機(jī)連接示意圖
● S-CL432 —  電氣連接 6.產(chǎn)品尺寸 7. 通信描述
7.1 流速儀 —  通信描述
S-CV430 RS-485通信的幀格式如表 1所示。

名稱	字節(jié)	說明
起始域	2B	發(fā)送數(shù)據(jù)幀的開始標(biāo)志
控制域	1B	通知下位機(jī)執(zhí)行具體的動作
包計數(shù)域	1B	計數(shù)數(shù)據(jù)域的字節(jié)長度，幀中數(shù)據(jù)域固定16個字節(jié)，一般填 為0
數(shù)據(jù)域	16B	數(shù)據(jù)段
地址域	2B	原地址(1b)，目的地址(1b)
備份域	1B	備用
幀校驗(yàn)	1B	CRC校驗(yàn)值

 
表1 通信幀的格式
通信幀，包含了上行的數(shù)據(jù)幀、上行的應(yīng)答幀；下行的指令幀等。都是采用如表1 所示的同一種長度，皆為24個字節(jié)，這樣固定的幀長度有利于數(shù)據(jù)包和指令的解析。下面結(jié)合表1 對幀內(nèi)各個域的定義和功能進(jìn)行詳細(xì)的說明。
 
● 上行、下行通用格式
上位機(jī)軟件下發(fā)數(shù)據(jù)簡稱為下行，下位機(jī)即 S-CV430 上傳或應(yīng)答數(shù)據(jù)簡稱為上行，后文統(tǒng)一稱上行和下行。結(jié)合上行、下行特點(diǎn)，說明各自不同的地方。
幀起始
幀起始用于標(biāo)記一個傳輸?shù)拈_始，將0xFE作為幀起始。
應(yīng)答幀采用相同的通信格式，區(qū)別通過表 1中的控制域來體現(xiàn)。
0xFE、0xFE：起始標(biāo)記；
控制域
控制域用于說明數(shù)據(jù)幀的功能與含義，后文結(jié)合上行、下行分別加以介紹。
計數(shù)域
計數(shù)數(shù)據(jù)域的字節(jié)長度，幀中數(shù)據(jù)域固定16個字節(jié)，一般填為0。
 
數(shù)據(jù)域
數(shù)據(jù)域是上位機(jī)軟件和下位機(jī)軟件通信數(shù)據(jù)交互段，不同的控制碼會下發(fā)對應(yīng)的數(shù)據(jù)，后文將結(jié)合控制域解釋數(shù)據(jù)的具體含義。
地址域
地址域分為源地址和目的地址，S-CV430 設(shè)備地址范圍為1-99，0為廣播地址。
校驗(yàn)
本文采用8位的CRC校驗(yàn)，如表 1所示，將前23個字節(jié)進(jìn)行CRC校驗(yàn)的結(jié)果填寫在第24個字節(jié)中,也就是幀的結(jié)尾，S-CV430 采用包頭和CRC校驗(yàn)兩種措施保證傳輸數(shù)據(jù)的正確性。
CRC8的校驗(yàn)程序如下所示：
unsigned char GetCrc8(unsigned char *ptr, unsigned short len)
{
unsigned char crc = 0;
unsigned char ii;
while(len--)
{
crc^=*ptr++;
for(ii=0;ii<8;ii++)
{
if(crc&0x01)
{
crc=(crc>>1)^0x8C;
}
else
{
crc >>= 1;
}
}
}
return crc;
}
 
● 上行數(shù)據(jù)格式
上行數(shù)據(jù)的格式相對單一，分為上傳測量結(jié)果、下行指令應(yīng)答兩種情況。這里結(jié)合上行控制域介紹上行數(shù)據(jù)格式。
上行幀的控制域
上行幀的控制域如表2所示。

控制碼	名稱	數(shù)據(jù)字段	說明
0x0	上報測量數(shù)據(jù)	測量數(shù)據(jù)段
0x01	上報配置數(shù)據(jù)	配置數(shù)據(jù)段
0x02	上報校正參數(shù)	校正參數(shù)數(shù)據(jù)段
0x03	上報系統(tǒng)信息A	系統(tǒng)信息A數(shù)據(jù)段
0x04	上報系統(tǒng)信息B	系統(tǒng)信息B數(shù)據(jù)段
0x10	指令執(zhí)行正確	——
0x11	指令執(zhí)行錯誤	——

表2 上行幀的控制域碼
數(shù)據(jù)域
數(shù)據(jù)域不管上行還是下行數(shù)據(jù)域固定16個字節(jié),不同的控制域?qū)?yīng)的數(shù)據(jù)域不同,詳細(xì)介紹下上傳測量數(shù)據(jù)碼0x00、指令執(zhí)行正確0x10、指令執(zhí)行錯誤0x11的數(shù)據(jù)段。
上傳測量結(jié)果即控制域?yàn)?x00對應(yīng)的數(shù)據(jù)具體內(nèi)容如表3所示:

偏移量	類型	字段	單位	備注
0	Int16	流速	0.001m/s
2	Int16	譜寬	0.001m/s
4	UInt8	俯仰角	°	0~90°
5	UInt8	設(shè)備狀態(tài)		- 待機(jī) - 工作 255 - 故 障
6	UInt16	SNR	db	信噪比
8	UInt32	信號強(qiáng)度
12	UInt32	數(shù)據(jù)時戳	s	數(shù)據(jù)產(chǎn)生時的RTC時間 （自1970-01-01零點(diǎn)開始的秒數(shù)）

表3 上傳測量結(jié)果數(shù)據(jù)段具體內(nèi)容
● 下行數(shù)據(jù)格式
下行指令對應(yīng)具體含義和功能如下表4所示：

控制碼	名稱	數(shù)據(jù)字段	應(yīng)答	備注
0x81	設(shè)置測量配置	配置數(shù)據(jù)段	上報配置數(shù)據(jù)	如執(zhí)行成功，下位機(jī)按新的配置上報配置數(shù)據(jù)
0x90	連接設(shè)備	——	四條數(shù)據(jù)包	下位機(jī)收到指令后連續(xù)上報四條數(shù)據(jù)包：配置數(shù)據(jù)、系統(tǒng)信息A、系統(tǒng)信息B、校正參數(shù)
0x91	開啟測量	——	指令執(zhí)行 正確/錯誤
0x92	停止測量	——	指令執(zhí)行 正確/錯誤
0x93	重新啟動	——	指令執(zhí)行正確/錯誤	下位機(jī)如能成功執(zhí)行重啟，須先應(yīng)答；上位機(jī)收到執(zhí)行正確 應(yīng)答后，自動斷開連接
0x94	斷開設(shè)備	——	——	無需應(yīng)答,上位機(jī)自動斷開連接
0x95	測量觸發(fā)	——	指令執(zhí)行正確/錯誤	僅在指令觸發(fā)模式下發(fā)送
0x96	上報觸發(fā)	——	應(yīng)答測量結(jié)果數(shù)據(jù)	僅在指令輸出模式下發(fā)送（間隔為測量時間+上報時間）;如下發(fā)上報觸發(fā)指令前未收到上 一條上報數(shù)據(jù)，則上位機(jī)自動斷開連接。
0x97	出廠設(shè)置	——	指令執(zhí)行正確/錯誤	下位機(jī)如能成功執(zhí)行重啟，須先應(yīng)答;上位機(jī)收到執(zhí)行正確應(yīng)答后，自動斷開連接;

表4 下行數(shù)據(jù)幀的控制碼
設(shè)置測量配置(0x81)：此命令主要對 S-CV430 工作方式進(jìn)行設(shè)置，如測量時間、上報時間、安裝朝向等。
連接設(shè)備0x90：S-CV430 傳感器功耗較低，因此，一般情況下處于睡眠狀態(tài)，此指令：一是喚醒 S-CV430，其實(shí)任何一條下行指令都可以喚醒S-CV430；二是可同時獲取下位機(jī)的設(shè)備信息: 配置數(shù)據(jù)、系統(tǒng)信息A、系統(tǒng)信息B、校正參數(shù)。
開啟測量：0x91：S-CV430 處于默認(rèn)設(shè)置是不工作的，一直是處于睡眠狀態(tài),需要發(fā)送這條指令讓S-CV430自動定時測量，指令應(yīng)答顯示執(zhí)行正確或者錯誤。
停止測量0x92這個指令的作用讓 S-CV430 停止定時測量，指令應(yīng)答顯示執(zhí)行正確或者錯誤。
重新啟動0x93：將 S-CV430 傳感器進(jìn)行重啟(注意以前配置參數(shù)不會丟失)可以在設(shè)置新的設(shè)備參數(shù)后，重新啟動使其按照新的參數(shù)重新執(zhí)行。
測量觸發(fā)0x95：S-CV430 工作方式有兩種：一種是自動測量，一種是指令觸發(fā)測量，當(dāng)工作在指令觸發(fā)測量時，每發(fā)送一條測量觸發(fā)指令，S-CV430 就測量一次，否則不執(zhí)行測量工作。
 
注意：測量觸發(fā)命令只有在 S-CV430 工作方式設(shè)置為指令觸發(fā)方式并且S-CV430 處于工作狀態(tài)時才會有效，應(yīng)答指令執(zhí)行正確或者錯誤。
上報觸發(fā)0x96：S-CV430 測量輸出有兩種方式，一種是測量完成后立即輸出，另一種是命令輸出。當(dāng)需要測量結(jié)果時，發(fā)送上報觸發(fā)指令獲取測量數(shù)據(jù)，命令執(zhí)行成功應(yīng)答顯示上報測量數(shù)據(jù)，指令執(zhí)行失敗應(yīng)答顯示指令執(zhí)行錯誤。
 
注意：上報觸發(fā)指令只有在 S-CV430 輸出方式設(shè)置為命令請求模式并且S-CV430 處于工作狀態(tài)才有效。
恢復(fù)出廠設(shè)置0x97：即令傳感器恢復(fù)出廠時的配置,應(yīng)答指令顯示執(zhí)行正確或者錯誤。
 
常用命令列舉:
連接命令:
fe fe 90 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 fa
開始工作:
fe fe 91 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 10
停止工作:
fe fe 92 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 37
重啟:
fe fe 93 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 dd
出廠設(shè)置:
fe fe 97 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 5e
測量觸發(fā):
fe fe 95 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 93
上報觸發(fā):
fe fe 96 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 b4
 
7.2 水位計 —  MODBUS通訊協(xié)議說明 7.3.流量計— MODBUS通訊協(xié)議說明
一、硬件及數(shù)據(jù)格式
硬件接口：RS485
波特率： 9600
數(shù)據(jù)格式RTU 8N1
校驗(yàn)CRC16
二、信息幀格式及說明
1、主機(jī)的命令格式由從機(jī)地址、功能碼、  寄存器起始地址、讀取點(diǎn)數(shù)及CRC碼組成如表1所示。
表1 主機(jī)命令

站號(1B）	功能碼 （1B）	寄存器起始地址 （2B）	讀取點(diǎn)數(shù) （2B）	CRC （2B）
01	03/06	00 XX	00 XX	XX XX

主機(jī)命令詳細(xì)說明
站號：從機(jī)地址（0-99）；
功能碼：03讀取寄存器的數(shù)值；
06 更改寄存器的數(shù)值；
寄存器起始地址：兩個字節(jié)，具體描述詳見表3
讀取點(diǎn)數(shù)：2個字節(jié)，若讀取十六位整型數(shù)據(jù)，則設(shè)為0001，讀取32為整型數(shù)據(jù)，則設(shè)為0002；
CRC:校驗(yàn)碼，兩個字節(jié)；
2、從機(jī)響應(yīng)有兩種格式，當(dāng)功能碼為03時，其格式由站號、功能碼、數(shù)據(jù)長度，數(shù)據(jù)區(qū)及CRC碼，如表2；當(dāng)功能碼為06時，其格式與主機(jī)命令幀相同，如表1所以。
表2 功能2從機(jī)應(yīng)答:

站號(1B）	功能碼 （1B）	返回數(shù)據(jù)長度	數(shù)據(jù)（nB）	CRC （2B）
01	03	n	XX XX XX ...	XX XX

 
站號（地址）：一個字節(jié)，返回主機(jī)發(fā)送的地址；
功能碼：一個字節(jié)，返回主機(jī)發(fā)送功能碼；
應(yīng)答數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù):后面跟的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)；
數(shù)據(jù)：針對主機(jī)命令返回對應(yīng)的數(shù)據(jù)，高字節(jié)在前，低字節(jié)在后；
CRC:校驗(yàn)碼，兩個字節(jié)。

寄存器地址	描述
0x001E	讀取當(dāng)前水位值，單位為cm（只讀）
0x001F	讀取當(dāng)前流速值，單位為mm/s（只讀）
0x0020	讀取當(dāng)前流量值，單位為m3/S（只讀）
0x0021	讀取累計流量值（32位無符號整形數(shù)據(jù)，高字節(jié)在前），單位為m3（只讀）
0x0023	模塊地址 （讀寫）
0x0024	槽堰模式：0X01-圓形槽 0X02-矩形槽 0X03-梯形槽 （讀寫）
0X0025	管道半徑       CM （讀寫）
0X0026	矩形槽槽寬    CM （讀寫）
0X0027	梯形槽下底寬 CM （讀寫）
0X0028	梯形槽上底寬 CM （讀寫）
0X0029	梯形槽高度    CM （讀寫）

 
物聯(lián)網(wǎng)流量流速水位監(jiān)測系統(tǒng)界面：