1.產(chǎn)品概述
● 原理
雷達流量計是一種采用微波技術(shù)的水位流速探測儀器，結(jié)合了成熟的雷達水位計和雷達流速儀的測量技術(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：
(1) 基于*的26GHz高頻脈沖雷達的水位測量技術(shù)，和成熟的24GHz平面雷達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；
(4) 雷達天線方向性好，波束角小，能力集中，具有更強的抗干擾性，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；
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)：
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
水位準確度：±3mm
水位分辨率：1mm
水位雷達頻率：26GHz
水位雷達天線類型：平面微帶陣列天線
水位雷達天線結(jié)構(gòu)：密封天線，防露，防凝結(jié)構(gòu)
水位雷達波束角：10°×１0°
流速測量范圍：0.15-21m/S
流速準確度：8.8mm/S
流速分辨率：1mm/S
流速雷達發(fā)射頻率：24GHz
流速雷達天線類型：平面微帶陣列天線
流速雷達天線結(jié)構(gòu)：密封天線，防露，防凝結(jié)構(gòu)
流速雷達波束角：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(標配Modbus)
3.安裝
安裝地點的說明
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。
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：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，進行調(diào)整，否則測量結(jié)果不精確。
傳感器的測量點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：無。
連接方式如圖1所示，圖1的詳細說明，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：無。
連接方式如圖1所示，圖1的詳細說明，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)幀的開始標志 |
| 控制域 | 1B | 通知下位機執(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 | 1B | CRC校驗值 |
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行詳細的說明。
● 上行、下行通用格式
上位機軟件下發(fā)數(shù)據(jù)簡稱為下行，下位機即 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，說明各自不同的地方。
幀起始
幀起始用于標記一個傳輸?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)域是上位機軟件和下位機軟件通信數(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
本文采用8位的CRC校驗，如表 1所示，將前23個字節(jié)進行CRC校驗的結(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校驗兩種措施保證傳輸數(shù)據(jù)的正確性。
CRC8的校驗程序如下所示：
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)果即控制域為0x00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
- 工作
255 - 故 障 |
| 6 | UInt16 | SNR | db | 信噪比 |
| 8 | UInt32 | 信號強度 | | |
| 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 | 下位機如能成功執(zhí)行重啟，須先應(yīng)答；上位機收到執(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)，則上位機自動斷開連接。 |
| 0x97 | 出廠設(shè)置 | —— | 指令執(zhí)行正確/錯誤 | 下位機如能成功執(zhí)行重啟，須先應(yīng)答;上位機收到執(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CRC16
二、信息幀格式及說明
1、主機的命令格式由從機地址、功能碼、 寄存器起始地址、讀取點數(shù)及CRC碼組成如表1所示。
表1 主機命令
| 站號(1B） | 功能碼
（1B） | 寄存器起始地址
（2B） | 讀取點數(shù)
（2B） | CRC
（2B） |
| 01 | 03/06 | 00 XX | 00 XX | XX XX |
主機命令詳細說明
站號：從機地址（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:校驗碼，兩個字節(jié)；
2、從機響應(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，其格式與主機命令幀相同，如表1所以。
表2 功能2從機應(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)，返回主機發(fā)送的地址；
功能碼：一個字節(jié)，返回主機發(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： 
