持續(xù)降水和暴雨是形成泥石流等自然災(zāi)害的重要因素之一。有效低監(jiān)測暴雨和持續(xù)降水，并開展預(yù)報(bào)預(yù)測工作，是預(yù)防泥石流災(zāi)害的重要工程措施之一。
雨量測量裝置適用于氣象臺(站)、水文站、農(nóng)林、國防等有關(guān)部門用來遙測液體降水量、降水強(qiáng)度、降水起止時(shí)間。用于防洪、供水調(diào)度、電站水庫水情管理為目的水文自動測報(bào)系統(tǒng)、自動野外測報(bào)站等。
目前國內(nèi)常見的測量雨量傳感器有三種：稱重式、翻斗式和虹吸式。這三種傳感器都存在體積大，不能測量雪、凍雨、冰雹，而且注水口容易被樹葉、泥沙堵住而無法測量雨量等缺點(diǎn)。因此常規(guī)雨量測量裝置需要人工定期的維護(hù)清理。
我公司的壓電式雨量傳感器采用沖擊測量原理對單個(gè)雨滴重量進(jìn)行測算，進(jìn)而計(jì)算降雨量。壓電式雨量傳感器具有體積小巧，攜帶、安裝方便，免維護(hù)等特點(diǎn)
- 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理
雨量傳感器的工作原理是利用壓電振子的壓電效應(yīng)，將機(jī)械位移(振動)變成電信號，然后根據(jù)雨滴沖擊的能量轉(zhuǎn)變的電壓波形，而且根據(jù)電壓波形的變化，可以得到雨量的大小，從而實(shí)現(xiàn)對單個(gè)雨滴重量測算，進(jìn)而計(jì)算降雨量。雨滴在降落過程中受到雨滴重量和空氣阻力的作用，到達(dá)地面時(shí)速度為恒定速度，根據(jù)P=mv，測量沖擊即可求出雨滴重量，進(jìn)而得到持續(xù)降雨量。
三、技術(shù)參數(shù)
技 術(shù) 參 數(shù)
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信 號 線 纜 | 線長 | 3米（可制定） | ||
傳感器端接口類型 | 傳感器與信號線纜一體化設(shè)計(jì)，無接口 | |||
材質(zhì)以及線色定義 （信號輸出RS-485） | 采用485信號，4芯連接線， | |||
紅：12V 黑：GND 黃：485A 藍(lán)485B | ||||
安裝配件 | 名稱 | 數(shù)量 | 包裝與標(biāo)識 | |
螺絲配件 | 2 | 安裝底部即可M6螺絲 | ||
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安裝位置 | 雨量傳感器應(yīng)安裝在相距 500-600mm水平面距地面或船甲板高度的支架上。 注意事項(xiàng)：
2、盡量遠(yuǎn)離振動源。 | |||
安 裝 尺 寸 圖 | 1.外形尺寸圖 2.傳感器下方安裝法蘭直徑Ф65mm，四個(gè)安裝孔為Ф6mm，安裝使用法蘭固定安裝，安裝尺寸所下圖：
雨量傳感器尺寸圖
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四、技術(shù)參數(shù)
4.1雨量參數(shù)：
采集時(shí)間：10~600秒 （可設(shè)置）
分辨率：0.1mm
精度：±5%
累積雨量：2000mm~6000mm （可設(shè)置）
抗噪時(shí)間：大于8秒
自動校零時(shí)間：30~3600秒（可配置）
4.2基本參數(shù)：
數(shù)字信號：RS485
可配置波特率： 2400,4800,9600,14400,19200,38400,56000,57600,115200
電源電壓：9～12VDC
平均電流小于50mA（12VDC）
工作溫度范圍-40℃～80℃
工作濕度范圍0～RH 防護(hù) IP66
通訊協(xié)議及指令說明
采用了MODBUS-RTU協(xié)議的命令子集，使用讀寄存器命令（03）（06）。
以下不說明默認(rèn)以16進(jìn)制表示。
1數(shù)據(jù)傳輸方式：
8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無校驗(yàn)位。
2數(shù)據(jù)傳輸速率：
默認(rèn)波特率為9600bps，用戶希望使用其他波特率時(shí)，請?jiān)?/span>技術(shù)人員指導(dǎo)下完成。支持波特率：2400,4800,9600,14400,19200,38400,56000,57600,115200。
注：波特率范圍會影響通訊效果。推薦使用9600、4800、2400波特率。波特率過高，通訊線過長，會導(dǎo)致通訊失敗。
3數(shù)據(jù)報(bào)文格式
⑴功能碼0x03---查詢從設(shè)備寄存器內(nèi)容
主設(shè)備報(bào)文 | 從設(shè)備正確報(bào)文 |
從設(shè)備地址 (0x01-0x7F 1字節(jié)) | 從設(shè)備地址 (0x01-0x7F 1字節(jié)) |
功能碼 (0x03 1字節(jié)) | 功能碼 (0x03 1字節(jié)) |
起始寄存器地址 (2字節(jié)) | 數(shù)據(jù)區(qū)字節(jié)數(shù) (2*寄存器個(gè)數(shù)1字節(jié)) |
寄存器個(gè)數(shù) (2字節(jié)) | 數(shù)據(jù)區(qū) (寄存器內(nèi)容2*寄存器個(gè)數(shù)1字節(jié)) |
CRC校驗(yàn)碼 (2字節(jié)) | CRC校驗(yàn)碼 (2字節(jié)) |
⑵功能碼0x06---對從設(shè)備寄存器置數(shù)
主設(shè)備報(bào)文 | 從設(shè)備正確報(bào)文 |
從設(shè)備地址 (0x01-0x7F 1字節(jié)) | 從設(shè)備地址 (0x01-0x7F 1字節(jié)) |
功能碼 (0x06 1字節(jié)) | 功能碼 (0x06 1字節(jié)) |
起始寄存器地址 (2字節(jié)) | 數(shù)據(jù)區(qū)字節(jié)數(shù) (2*寄存器個(gè)數(shù)1字節(jié)) |
寫入寄存器的數(shù)據(jù) (2* 寄存器個(gè)數(shù)1字節(jié)) | 數(shù)據(jù)區(qū) (寄存器 內(nèi)容 2* 寄存器個(gè)數(shù)1字節(jié)) |
CRC校驗(yàn)碼 (2字節(jié)) | CRC校驗(yàn)碼 (2字節(jié)) |
注：1、CRC檢驗(yàn)碼低位在前、高位在后,寄存器地址, 寄存器個(gè)數(shù),數(shù)據(jù)均為高位在前、低位在后; 2、寄存器字長為16bit(兩個(gè)字節(jié));
4寄存器說明與命令格式
4.1參量數(shù)據(jù)寄存器定義表
寄存器地址(Hex) | 寄存器內(nèi)容 | 寄存器個(gè)數(shù) | 寄存器狀態(tài) | 數(shù)據(jù)范圍 |
0x002A | 雨量值 | 1 | 只讀 | 0~20000（可配置） |
0x2000 | 設(shè)備號 | 1 | 讀寫 | 1~127 |
0x2001 | 波特率 | 1 | 讀寫 | 2400,4800,9600,14400,19200,38400,56000, 57600,115200 |
0x4000 | 設(shè)備類型 | 1 | 只讀 | 雨量傳感器固定為3 |
0x4001 | 版本號 | 1 | 只讀 | 傳感器版本號值 |
0x4002 | 清零模式 | 1 | 讀寫 | 0~3 |
0x4003 | 采集間隔時(shí)間 | 1 | 讀寫 | 10~600 |
0x4004 | 降雨強(qiáng)度大閾值 | 1 | 讀寫 | 1000~60000 |
0x4005 | 抗噪時(shí)間 | 1 | 讀寫 | 2000~10000 |
0x4006 | 存儲間隔時(shí)間 | 1 | 讀寫 | 10~600 |
0x4007 | 數(shù)據(jù)大閾值 | 1 | 讀寫 | 100~60000 |
0x4008 | 零點(diǎn)漂移閾值 | 1 | 讀寫 | 0~1000 |
0x4009 | 數(shù)據(jù)鎖定時(shí)間 | 1 | 讀寫 | 30~3600 |
注：此處地址為寄存器的地址，有些modbus測試軟件地址是從1開始，測試時(shí)地址應(yīng)該加1。例如：如果表中設(shè)備號modbus地址是0x2000，在使用modbus測試軟件時(shí)輸入的地址應(yīng)該為0x2001。 | ||||
4.2地址定義說明
1）雨量值 （0x002A）
單位為0.1mm。即如果讀出數(shù)值為 100（或0x64）則表示雨量值為 10.0mm
2）設(shè)備號（0x2000）
范圍：1~127 。修改設(shè)備號后，數(shù)據(jù)僅做保存，不立即生效，重啟后生效。
3）波特率（0x2001）
可配置波特率：2400,4800,9600,14400,19200,38400,56000,57600,115200。修改后，數(shù)據(jù)僅做保存，不立即生效，重啟后生效。
4）清零模式（0x4002）
清零模式定義：
0斷電清零：配置為斷電清零，傳感器斷電重啟后雨量值為0。配置為其他模式時(shí)，傳感器定時(shí)保存數(shù)據(jù)，重啟后恢復(fù)雨量數(shù)據(jù)。
1溢出清零：配置為溢出清零，傳感器真值到達(dá)30000后，自動清零，重新累計(jì)值。配置為其他模式時(shí)，真值保持30000不變。
2讀取清零：配置為讀取清零，每次讀取數(shù)據(jù)后，雨量值自動清零。配置為其他模式，讀取后數(shù)據(jù)不清零
3寫入清零：配置為寫入清零，手動向0x002a地址寫入任意數(shù)據(jù)，雨量值清零。配置為其他模式，寫入數(shù)據(jù)無效果。
6）采集間隔時(shí)間（0x4003）
單位：秒。范圍10~600秒。采集周期時(shí)間，即采集雨量并上傳一次數(shù)據(jù)的周期時(shí)間。
7）降雨強(qiáng)度大閾值（0x4004）
采集間隔時(shí)間內(nèi)，允許的雨量強(qiáng)度數(shù)據(jù)大值（此值僅為相對參考值，非雨量值）。
8）抗噪時(shí)間（0x4005）
單位：毫秒。范圍：2000-10000。抗噪時(shí)間內(nèi)如果無雨滴落下，則認(rèn)為此次采集間隔時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)為噪聲干擾，數(shù)據(jù)無效。
9）存儲間隔時(shí)間（0x4006）
單位：秒。范圍10~600 秒。
如果清零模式（0x4002）配置為非0時(shí)，則每個(gè)存儲間隔時(shí)間存儲一次數(shù)據(jù)。
10）數(shù)據(jù)大閾值（0x4007）
單位：0.1mm。范圍100~60000（即10.0~6000.0mm）。傳感器能累積的大雨量值。雨量值超過大于此值時(shí)，會自動清零或保持不變（見清零模式）。
11）零點(diǎn)漂移閾值（0x4008）
單位： 0.01mm 范圍：0~1000（即0~10mm）
降雨停止之后 ，數(shù)據(jù)鎖定時(shí)間后數(shù)據(jù)會被鎖定。每個(gè)數(shù)據(jù)鎖定時(shí)間周期會判斷降雨差值是否超過零點(diǎn)漂移閾值，如果超過零點(diǎn)漂移閾值則認(rèn)為是有效數(shù)據(jù)，如果沒有，則認(rèn)為是零點(diǎn)漂移，恢復(fù)后數(shù)據(jù)鎖定的值。
12）數(shù)據(jù)鎖定時(shí)間（0x4009）
單位：秒 。 范圍30~3600秒
降雨停止后，鎖定數(shù)據(jù)時(shí)間。數(shù)據(jù)鎖定以后
注意：0x4002~0x4009配置值，出廠已經(jīng)配置好。無特殊情況不允許修改，否則會造成傳感器工作異常。如果需要修改，請聯(lián)系技術(shù)人員。
4.3命令舉例：
命令中所有寄存器地址字節(jié)、寄存器個(gè)數(shù)字節(jié)、數(shù)據(jù)字節(jié)高位在前，低位在后；CRC校驗(yàn)碼低位字節(jié)在前，高位字節(jié)在后；
1）讀取傳感器值
從設(shè)備地址02號，波特率為9600，N,8,1
主機(jī)發(fā)送：
從設(shè)備地址 | 功能碼 | 起始寄存器地址 | 寄存器個(gè)數(shù) | CRC-L | CRC-H | ||
0x02 | 0x03 | 0x00 | 0x2A | 0x00 | 0x01 | 0xA5 | 0xF1 |
從設(shè)備回應(yīng)：
從設(shè)備地址 | 功能碼 | 數(shù)據(jù)區(qū)字節(jié)數(shù) | 寄存器數(shù)據(jù) | CRC-L | CRC-H | |
0x02 | 0x03 | 0x02 | 0x00 | 0x00 | 0xFC | 0x44 |
2）修改設(shè)備號
從設(shè)備地址02號，修改為03號
從設(shè)備地址 | 功能碼 | 起始寄存器地址 | 修改后數(shù)據(jù) | CRC-L | CRC-H | ||
0x02 | 0x06 | 0x20 | 0x00 | 0x00 | 0x03 | 0xc2 | 0x38 |
從設(shè)備地址 | 功能碼 | 起始寄存器地址 | 修改后數(shù)據(jù) | CRC-L | CRC-H | ||
0x02 | 0x06 | 0x20 | 0x01 | 0x00 | 0x60 | 0xD3 | 0xD1 |
3）修改波特率為9600
波特率為100的整數(shù)倍，例如9600波特率則應(yīng)該設(shè)置為96，即0x60
注：修改波特率和設(shè)備地址，斷電重啟后才能生效。
設(shè)備測試方法：
設(shè)備啟動后，連續(xù)敲擊傳感器外殼（不要使用尖銳和堅(jiān)硬物體，避免損傷外殼），敲擊時(shí)間超過采集間隔時(shí)間（0x4003地址設(shè)置值）。敲擊力度盡量偏大，以不損傷外殼為準(zhǔn)。
正常現(xiàn)象：有數(shù)據(jù)變化
錯(cuò)誤現(xiàn)象：無數(shù)據(jù)變化
注意事項(xiàng)：
- 請參照使用說明書的要求正確使用說明書，接線有誤有可能導(dǎo)致儀器損壞。
- 確保設(shè)備安裝牢固，不能有松動。
- 設(shè)備安裝時(shí)，請遠(yuǎn)離振動源
- 不要用揮發(fā)性液體擦拭儀器，否則可能導(dǎo)致儀器變色變形；軟布擦拭，避免儀器外部保護(hù)膜劃傷，延長儀器使用壽命。
- 儀器應(yīng)輕拿輕放，不得摔落或重壓，否則將導(dǎo)致儀器變形、內(nèi)部電路板損壞。
- 不要在儀器帶電的情況下觸摸感應(yīng)部位，以影響量結(jié)果或?qū)е聝x器內(nèi)部電路的損壞。
- 請勿私自拆卸和改裝本儀器，以免對儀器造成損壞。
- 儀器使用時(shí)應(yīng)用螺絲牢固固定，否則有可能損壞儀器。
- 定期檢查儀器電源電壓，確保儀器正常運(yùn)行
