1 產品介紹
產品簡介
電波流速儀是我司自主研制的一款非接觸式流速探測設備，可用于監測天然河流、明渠、地下管網等水體表面流速及輔助水處理作業。
本電波流速儀工作在24GHz ISM頻段，采用CW方式，可全天候實時探測水體流速信息，不受氣候、溫度、水面水汽及水中污染物影響。產品內置高效的后端處理算法，能夠準確得出水流速度。
本產品提供三種標準物理電路接口：RS232、RS485(默認)、4~20mA。
產品特點
※ 24GHz CW平面微帶雷達，帶鎖相環，頻度穩定度高
※ 非接觸式測量、安全低損、維護少、不受泥沙等影響
※ 全天候工作，不受溫度影響，抗干擾能力強
※ 測量運行和休眠模式相結合，節能降耗
※ 多種接口方式提供，便于接入平臺系統
※ IP67防水設計，適用各種野外環境
※ 外觀小巧緊湊，超高性價比
※ 安裝簡單，土建量少
應用場景
※ 河道、灌渠、防汛等流速監測
※ 環保排污、水資源監測
※ 城市防洪、內澇等監控
※ 山區暴雨性洪水監測
圖1-2 應用安裝圖
產品參數
參 數 說 明
測速范圍 0.1 ~ 15m/s(與水流情況有關)
測速精度 ±0.01m/s; ±1%FS
分辨力 0.01m/s
有效距離 0.5 ~ 30 m
測量時間 3 ~ 240s
間隔時間 1 ~ 18000s
測量方向 雙向可選
自動角度矯正 30°~ 60°
通信接口 RS-485/ RS-232 / 4-20mA電流環
接口通訊參數 9600, 8, 1,None
通訊協議 自定義ASCII/MODBUS
工作頻率 24.000 ~ 24.250GHz可調
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℃
防護等級 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
流速儀孔位及相關尺寸如圖1-3所示，單位mm。
2 開機測試
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 數量 單位
K波段電波流速儀 1 臺
萬向軸支架 1 組
RVV六芯信號控制線 1 條
螺絲、工具包 1 袋
產品操作手冊 1 本
保修卡 1 張
設備到貨時，請先依照配件表檢查盒中配件是否齊全，如若有缺少，請及時聯系公司補寄配件。
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
參數名稱 參數值 單位
通訊接口 RS485 無
波特率 9600 無
設備地址 1 無
通訊協議 MODBUS 無
工作模式 查詢上報 無
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。設備端安裝的是六芯航空插座的母座，使用時將母座上套著的保護套撥開，接線端采用航空防水連接器如圖2-1所示:
航空插頭插入的時候兩部分的紅點要對齊，如圖中標記3所示的地方，同時拿住標記1所示的地方用力插入，聽到啪的一聲響即可插好。拔掉的時候，手拿住標記2所示的地方向外拔即可拔掉。
序號 顏色 定義 備注
1 綠 4-20mA 4-20mA輸出
2 黃 232TX/485A 232通信發送/485通信A端
3 紅 VIN 電源輸入正極
4 棕 GND 電源輸入負極
5 藍 232RX/485B 232通信接收/485通信B端
6 橙 預留 暫未使用
表2-3 接口各引腳功能說明
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發送線復用，藍色線為RS485負極/RS232接收線復用，綠色線為Iout(4~20mA)正極。
RS232通信接口最大傳輸距離約為15m；RS485接口最大傳輸距離約為1200m。
連接測試
設備出廠為RS485連線，所以按照RS485通訊連線以及電源線接好，同時通過轉換器將線接到電腦端。連接示意圖如下。
出貨產品如沒有特殊要求，一般默認設置為MODBUS協議。通訊接口設置為RS-485傳輸。
首先將設備按照上述接口定義正確連線，注意設備供電電源范圍為7~28V。
第二步，使用485轉串口線將設備連接到電腦
第三步，接通電源12V，打開串口助手，進行設備正常工作檢查。
串口助手設置為9600，n，8，1
第四步，連接設備，在串口發送框發送指令01 03 00 01 00 01 D5 CA
注意選擇HEX格式發送
第五步，設備將返回01 03 06 XXXX YYYY ZZZZ MMMM (XX為十六進制平均流速信息，YY為當前流速信息，ZZ為信噪比，MM為校驗碼)，可根據十六進制換算得到實際測量值；
第六步，將測量值和標準值對比，判斷流速儀工作是否正常。
3安裝
環境選擇及干擾
測流河段的選擇與測流準確性有直接的關系，為得到較好的測流結果，測流河段應盡量滿足以下條件：
1.測驗河段內不存在巨大石塊阻水,無大漩渦、亂流、湍流等現象。
2.測驗河段宜水流平順、流速沒有大變化，河段順直。
A 漂浮物干擾
對于較小面積（小于雷達照射區域一半）的或者快速通過雷達照射區域的漂浮物對測量結果影響較小，相反，面積較大、緩慢通過雷達照射區域的漂浮物會對測量產生干擾。出現這種問題可以通過后端處理，結合當前測量的前幾個和后幾個數據結果，對當前測量值進行屏蔽或者處理。
B 降雨干擾
流速儀內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量結果，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，對于偶爾出現的異常數據通過多次測量，對多次測量結果進行后端處理達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
安裝流速儀進行流速測量，需要考慮幾個方面的細節。
A 安裝角度對測流影響
一般都需要將流速儀傾斜，與水面呈一個夾角。
流速儀安裝角度可以在30～60度的范圍內進行適當調整，注意安裝角度指的是流速儀天線平面與水平面的夾角（雷達波束與水平面夾角的余角），在某些河道水流不均勻環境下，大角度容易跳變，且安裝角度越小，對于降雨干擾的抑制越好，信號質量也越好，建議安裝角度30度左右，如圖3-1所示。
B 雷達波束對測流影響
流速儀雷達天線角度為14°×32°，因此使用流速儀進行測量，安裝的水平角度選擇14°還是32°，是有明顯區別的。流速儀照射水面時，照射區域類似一個橢圓區域，如圖3-2所示。因此準確理解雷達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景，如河流兩邊隨風擺動的樹枝。
(a) (b)
圖3-2 雷達傾斜后投影面示意圖
C 安裝高度對測流影響
同樣條件下，安裝高度越高，回波越弱，信號質量越差。安裝過低的話，水面對雷達波束有影響，且水上漲時有淹沒流速儀的可能，所以建議安裝高度在0.5米以上。同時安裝高度會影響雷達的照射區域，安裝越高，雷達波照射區域面積越大,可參考表3-1(實際安裝高度乘以下列值即為實際對應邊界)。
流速儀測速范圍為0.1 ~ 15m/s，對于低速來說，由于波紋小，信號回波弱，所以低速能測到前提是安裝高度不能太高。
表3-1 天線垂直方向角14度邊界計算(高度為1米)
安裝角度 30 45 60
A（m） 0.329 0.499 1.029
B（m） 0.662 0.811 1.147
注：A為橢圓投影的長直徑，B為橢圓投影的短直徑
D 安裝示例及注意事項
流速儀安裝可以采用正向固定安裝、側向固定安裝和纜道安裝多種形式。
圖3-3 正向安裝示例圖
安裝流速計時，流速計前面板不能遮擋，否則會對雷達信號產生衰減，影響測量。
側面安裝時，水平旋轉角建議不要超過45度。
建議雷達波束朝水流來向，即圖3-4所示，雷達傾斜角（雷達波束與水平面夾角的余角）在30度到45度范圍內，推薦30度。
圖3-4 推薦安裝方式
3.3 485網絡終端電阻配置
在RS485總線的實際應用中，當傳輸距離超過一定的長度時，總線的抗干擾能力就會出現下降，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總線的首端的設備的出口和末端的設備的入口上各接一個120Ω的終端電阻，該終端匹配電阻并接在RS485總線的正負兩線之間。如下所示：
圖3-5 終端電阻配置圖
4設置
4.1設置說明
?流速計的通訊接口分別有：RS485，RS232，4-20mA，出廠默認為RS485通訊接口，用戶也可以根據自己需求設定自己想要的通訊方式。通訊接口不同，對本章內容無影響。
?流速計的通訊協議分為ASCII碼和MODBUS的十六進制方式，本章將會將這兩種方式分開示例。
?流速計的工作模式分為連續上報模式，間隔上報模式，休眠查詢上報模式。在間隔上報模式和休眠上報模式是針對低功耗的工作模式，發送指令時需要將指令重復發送兩次，其中以回車分開如下方例子。本章所有設置設定在連續工作模式條件下。
ASCII例： MODBUS例：
指令<回車> FDFDFDFDFDFD指令
指令<回車>
?ASCII通訊協議指令格式：
幀頭 命令號 地址 命令參數 命令尾
ASCII # XXX A XXX （回車）
16進制 0x23 -- -- -- 0x0D 0x0A
?MODBUS通訊協議指令格式：
起始 設備地址 功能代碼 數據 CRC校驗 結束
T1-T2-T3-T4 8Bit 8Bit N個8Bit 16Bit T1-T2-T3-T4
響應 說明
01 83 01 80 F0 功能碼出錯
01 83 02 C0 F1 寄存器地址出錯
01 83 03 01 31 寄存器數量或數值出錯
01 83 04 40 F3 CRC校驗出錯
FF為公共地址，03為查詢功能碼，06為設置功能碼
?指令詳細列表分別在協議代碼。
?若需要其他設置方法，請聯系本公司。
4.2流速查詢
4.2.1 MODBUS協議流速查詢
1.以16進制格式發送：01 03 00 01 00 01 D5 CA
2.以16進制查看響應：01 03 06 00 77 00 79 00 30 04 B3
3.返回結果為6個字節，其中平均數據為0x0077，表示1.19m/s，實時數據為0x0079，表示1.21m/s。
4.2.2 ASCII協議流速查詢
1.以ASCII格式發送：# 124 1 0<回車>
2.以ASCII格式查看響應流速。
4.3 通訊接口設置
通訊接口參數定義：1 （RS485），2（RS232）
4.3.1 MODBUS協議設置接口為RS232
1.以16進制格式發送：01 06 00 09 00 02 D8 09
2.以16進制查看響應是否和發送指令相同：01 06 00 09 00 02 D8 09（成功）
3.將接口按照RS232連接。
4.3.2 ASCII協議設置接口為RS232
1.以ASCII格式發送：# 115 1 2<回車>
2.以ASCII格式查看響應：Y（成功） N（失敗）
3.若成功，將接口按照RS232連接
4.4波特率設置為115200
MODBUS協議波特率參數：1：4800 2：9600 3：14400 4：19200 5：38400 6：56000 7：57600 8：115200 9：128000
4.4.1 MODBUS協議設置接口波特率為115200
1.以16進制格式發送：01 06 00 0A 00 08 A8 0E
2.以16進制查看響應是否和發送指令相同：01 06 00 0A 00 08 A8 0E（成功）
3.將串口波特率設置為115200再次連接。
4.4.2 ASCII協議設置接口波特率為115200
1.以ASCII格式發送：# 128 1 8<回車>。
2.以ASCII格式查看響應：Y（成功） N（失敗）。
3.若成功，將串口波特率設置為115200再次連接。
4.5 將通訊協議切換
通訊協議參數：1：ASCII協議, 3：MODBUS-RTU。
4.5.1 MODBUS協議轉換為ASCII協議
1.以16進制格式發送：01 06 00 08 00 01 C9 C8
2.以16進制查看響應是否和發送指令相同：01 06 00 08 00 01 C9 C8（成功）
3.將接受格式轉為ASCII格式。
4.5.2 ASCII協議轉換為MODBUS協議
1.以ASCII格式發送：# 134 1 3<回車>。
2.以ASCII格式查看響應：Y（成功） N（失敗）。
3.若成功，將串口上位機配置接受和發送格式轉為16進制。
4.6測量時間設定
測量時間流速計測量計算的時間，時間越長，誤差越小，參數范圍（3-257）
4.6.1 MODBUS 協議設置測量時間為10s
1.以16進制格式發送：01 06 00 04 00 0A 48 0C
2.以16進制查看響應是否和發送指令相同：01 06 00 04 00 0A 48 0C（成功）
3.測量時間設置為10s。
4.6.2 ASCII 協議設置測量時間為10s
1.以ASCII格式發送：# 107 1 10<回車>。
2.以ASCII格式查看響應：Y（成功） N（失敗）。
3.若成功，測量時間設置為10s。
4.7 地址設定及查詢
地址設定范圍為1-253,254為ASCII公共查詢地址,255(FF)為MODBUS廣播地址
4.7.1 MODBUS協議地址查詢
1.以16進制格式發送：FF 03 00 02 00 01 30 14
2.以16進制查看響應：FF 03 02 00 01 50 50（成功）
3.地址為1。
4.7.2 將MODBUS協議地址設置為2
1.以16進制格式發送：01 06 00 02 00 02 A9 CB
2.以16進制查看響應是否和發送指令相同：01 06 00 02 00 02 A9 CB（成功）
3.MODBUS協議地址設置為2。
4.7.3 ASCII協議地址查詢
1.以ASCII格式發送：# 100 254 0<回車>。
2.以ASCII格式查看響應地址。
4.7.4 ASCII協議地址設置為2
1.以ASCII格式發送：# 100 1 2<回車>。
2.以ASCII格式查看響應：Y（成功） N（失敗）。
3.若成功，地址設置為2。
5 Q&A
Q：流速儀時不時出0？
A：1）請檢查設備傾斜角是否為建議的30°-45°。
2）請檢查水面波紋情況，是否為靜止無波紋。若波紋較少，可適當延長測量時間。
3）檢查設備前面板是否有遮擋。
4）若設備架設高度超過30m，請將測量時間延長為20s以上。
5）請檢查雷達波束范圍內是否有水草，或水位過低露出河底泥沙。可將設備移到干擾物范圍以外
Q：流速儀不出數據？
A：1）請檢查電源電路是否輸入正確，電壓是否過低，接入電源是否為直流，確認后請重新上電
2）串口號和串口波特率是否設置正確。
3）檢查通訊接口是否和設置的一致。
4）設備是否處于休眠模式或間隔模式，設備處于間隔模式則在間隔時間段無數據返回，設備若處于休眠模式需要查詢流速需要喚醒設備。
5）設備是否在MODBUS協議下，此協議下需要發送指令查詢流速。
6）檢查通訊協議，通訊地址，確認發送指令和工作狀態，重新上電，如果仍然無法正常通訊，請聯系售后。
Q：流速值跳變較大，且頻繁發生跳變？
A：1）檢查電源電壓是否過低。
2）測量范圍內是否常有其他漂浮物出現。
3）安裝位置是否固定，雷達波束是否對準待測物體。
4）設置適當跳變抑制，參考參數設置。
6協議代碼
6.1 MODBUS協議
6.11 雷達流速儀寄存器表
地址 變量 長度 單位 格式 說明 寄存器地址
0 流速測量值 16bit m/s U16/S16 只讀 00 01
1 傳感器地址 16bit 無 U16 讀寫 00 02
2 水流傾斜角 16bit 次 U16 讀寫 00 03
3 測量時間 16bit 秒 U16 讀寫 00 04
4 水平旋轉角 16bit 度 U16 讀寫 00 05
5 發射頻率 16bit MHz U16 讀寫 00 06
6 平均數目 16bit 無 U16 讀寫 00 07
7 協議選擇 16bit 無 U16 讀寫 00 08
8 通訊接口選擇 16bit 無 U16 讀寫 00 09
9 波特率設置 16bit 無 U16 讀寫 00 0A
12 最大速度限制 16bit m/s U16 讀寫 00 0D
13 測量模式選擇 16bit 無 U16 讀寫 00 0E
15 4mA對應流速設定 16bit m/s U16 讀寫 00 10
16 20mA對應流速設定 16bit m/s U16 讀寫 00 11
17 4-20mA接口控制 16bit 無 U16 讀寫 00 12
18 數據輸出模式 16bit 無 U16 讀寫 00 13
19 方向設置 16bit 無 U16 讀寫 00 14
21 平均流速 16bit m/s U16/S16 只讀 00 16
22 實時流速 16bit m/s U16/S16 只讀 00 17
23 信噪比 16bit 無 U16 只讀 00 18
24 流速計傾斜角 16bit 度 U16 只讀 00 19
25 增益控制 16bit 無 U16 讀寫 00 1A
26 計算頻譜 16bit 無 U16 讀寫 00 1B
32 命令響應模式 16bit 無 U16 讀寫 00 21
37 雷達發射功率控制 16bit 無 U16 讀寫 00 26
43 信噪比有效閾值 16bit 無 U16 讀寫 00 2C
46 測流方向選擇 16bit 無 U16 讀寫 00 2F
48 有效信噪比數據占比閾值 16bit 無 U16 讀寫 00 31
6.2 ASCII通訊協議
6.2.1 指令表格
100 地址設定 命令格式 # 100 A PARA<回車>
響應 Y/N(成功Y,失敗N)
地址查詢 命令格式 # 254 100 0<回車>
響應 地址（1-253）
107 測量時間 命令格式 # 107 A PARA<回車>
響應 Y/N(成功Y,失敗N)
108 間隔時間 命令格式 # 108 A PARA<回車>
響應 Y/N(成功Y,失敗N)
111 參數輸出 命令格式 # 111 A PARA<回車>
響應 P參數值A/ERRORPARA(成功P參數值A,失敗ERRORPARA)，PARA為135時，輸出為P參數值AC特征值 U。
115 通訊接口選擇 命令格式 # 115 A PARA<回車>
響應 Y/N(成功Y,失敗N)
117 輸出數據選擇 命令格式 # 117 A PARA<回車>
響應 Y/N(成功Y,失敗N)
120 測量模式選擇 命令格式 # 120 A PARA<回車>
響應 Y/N(成功Y,失敗N)
124 查詢流速 命令格式 # 124 A 0<回車>
響應 輸出流速值及其他參數。
128 設置波特率 命令格式 # 128 A PARA<回車>
響應 Y/N(成功Y,失敗N)
134 協議選擇 命令格式 # 134 A PARA<回車>
響應 Y/N(成功Y,失敗N)
154 命令響應模式 命令格式 # 154 A PARA<回車>
響應 Y/N(成功Y,失敗N)
164 測流方向選擇 命令格式 # 164 A PARA<回車>
響應 Y/N(成功Y,失敗N)
300 復位 命令格式 # 300 A PARA<回車>
響應 Y/N(成功Y,失敗N)
參數說明 A為當前儀器地址（1-253）。
PARA為復位參數，取值0, 1,2表示基本參數恢復，300為出廠參數恢復，基本參數是除通訊及工作模式等以外的其他參數。
示例 # 300 1 1031<回車> 示例
7 MODBUS RTU通訊協議
一、通信協議硬件接口參數
水位計采用串口通信，默認參數如下：
通信參數 串口電平 波特率/bps 奇偶校驗 數據長度/bit 停止位/bit
串口 TTL 9600 無（none） 8 1
每幀間隔超時時間50ms。
二、通信協議格式
水位計對外通信采用ModbusRTU通信協議，每一個完整的數據幀
包含：地址域、功能碼、數據和校驗。其中校驗為數據幀的CRC16 校
驗數據，低字節在前，高字節在后。水位計雷達出廠默認地址為1。
請求命令格式和雷達回復數據格式說明如下：
（1）查詢參數格式：功能碼0x03
請求：
設備地址 功能碼 起始地址 寄存器數量 CRC
（1字節） （1字節） （2字節） （2字節） （2字節）
回復：
設備地址 功能碼 數據長度 寄存器值 CRC
（1字節） （1字節） （1字節） （2xN字節） （2字節）
N：寄存器數量
（2）查詢參數格式：功能碼0x04
請求：
設備地址 功能碼 起始地址 寄存器數量 CRC
（1字節） （1字節） （2字節） （2字節） （2字節）
回復：
設備地址 功能碼 數據長度 寄存器值 CRC
（1 字節） （1 字節） （1 字節） （2xN 字節） （2 字節）
N：寄存器數量
（3）設置參數格式：功能碼0x10
請求
設備地址 功能碼 起始地址 寄存器數量 數據長度 寄存器值 CRC
（1字節） （1字節） （2字節） （2字節N） （1字節） （2N字節） （2字節）
回復：
設備地址 功能碼 數據長度 寄存器值 CRC
（1字節） （1字節） （1字節） （2xN字節） （2字節）
三、通信協議命令說明
以下對每個命令進行詳細說明：
1、設置指令：功能碼0x10
讀取命令：功能碼0x03
起始地址0x2000
偏移地址 命令名稱 數據格式 單位
0 低位調整 0-65000 mm
1 高位調整 0-65000 mm
2 量程 0-65000 mm
注釋：每一個參數占用一位寄存器地址，數據為U16或I16格式
舉例：
讀低位調整命令如下：
設備地址 功能碼 起始地址 寄存器數量 CRC
0x01 0x03 0x2000 1 （2字節）
寫低位調整命令如下：
設備地址 功能碼 起始地址 寄存器數量 CRC
0x01 0x10 0x2000 1 （2字節）
CRC 碼的計算規則：
預留16位寄存器為十六進制FFFF(即全為1)。稱此寄存器位CRC 奇存器;
把第
一位8位數據與16 位CRC 寄存器的地位相異或，把結果放于CRC 寄存器：
檢查最低位是否為0，如為。則把寄存器的內容右移一位（朝低位），用填補高位;
如為1把寄存器的內容右移一位（朝低位），用填補高位，然后CRC 奇存器與多項式A001
(1010 0000 0000 0001) 進行異或；4.3.4、重復步驟3，直到右移8次，這樣整個8位數據全部進行了處理：
重復步驟2 到步驟4，進行下一個8位數據的處理；
最后得到的CRC 奇存器即為CRC碼。將CRC 結果放入信息幀時，將高地位交換，低位在前。
通訊協議范例：
主機發送數據：
站號 功能碼 起始地址 讀取點數 校驗碼 意義
01 03 0000 0001 840A 讀取空高，單位cm
01 03 0001 0001 D5CA 讀取空高，單位mm
01 03 0002 0001 25CA 讀取液位高，單位cm
01 03 0003 0001 740A 讀取液位高，單位mm
質保及售后：
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