超声波多普勒流速仪使用说明书

            提示：由于产品在不断更新，产品说明书和安装说明书不能保证跟最新的产品一致。产品本身和使用说明如有所变化将不能通知到每一位客户，如有需要请直接跟我公司销售人员联系。变化的部分包含但不限于以下部分：
1.产品的功能、结构、形状、颜色等。
2.软件的功能、结构、显示方式、操作习惯等。

一、产品和技术参数
1.1  产品简介
超声波多普勒流速仪是在管道、渠道或者河流内测量水的流速的设备，主要应用于以下范围：
·洪涝灾害监测
·污水排放
·天然的河溪
·市政给排水
·水量流失/渗入监测
·灌溉流程监测
·河口和潮汐的研究
·渔业/水利
·海岸侵蚀研究
·暗渠流程监测
·道路排水监测
·运河流程研究
·江河流程监测

可以根据需要提供电池供电系统，以便在供电不方便的地区提供电源。
可以根据需要提供GPRS或RTU无线传输套件，以便在后台服务器上查看现场检测到的数据。
1.2技术参数
结构：分体式；
   测量种类：流速、水深、(水温测量是选配功能)
   用途：在线式测量
流速测量范围(传感器以上水深：20cm)：
   正流速是+0.03m/s～+5.00m/s；
   负流速是-1.00m/s～-0.03m/s(选配项)；
   可以订做其他流速范围。
流速测量分辨率：1mm/s；
流速测量精度：测量流速的±2～3% ；
水深测量范围：0.02～3.00m，0.02～10.00m(订货前要确认最大水深)；
水深测量分辨率：1mm
水深测量精度：0.5%；
温度范围：0～60ºC；分辨率：0.1ºC；
流量范围：无流量测量功能
工作电压：常规12～13VDC，最低工作电压是10.3VDC，最高是14VDC。
输出信号：RS485 MODBUS协议；
无线传输(选配件)：GPRS型RTU无线传输器
传感器配套电缆长度：10米；
被测水道类型：管道，渠道，天然的溪流、河流；
液体酸碱度要求：PH值在6～8之间。
液体温度要求：0～60℃,非凝固
液体压力要求：自然环境状态下，1个标准大气压
提示：1.水凝固或者接近凝固状态下无法测量流速。        
            2.默认最大水深不能超过10米，如果要超过10米需要订货前明确告诉厂家。

1.3测量状态和接线
通电后60秒钟以后计算出数据，之后每10～15秒钟计算出一次测量数据。(这里的数据不是主动上传的，是被动上传的，需要上位机发送查询命令才能够得到测量出来的数据。)
超声波多普勒流速仪传感器常规工作供电是12～13VDC，供电电流120mA。
连续最大工作功耗：14V×120ma=14V×0.12A=1.68W。
电缆是四芯屏蔽线，电源两根线，485信号两根线。
电源线红色正，白色负，蓝色是485A，黄色是485B。









超声波多普勒流速仪传感器有一个不锈钢的安装底座，底座上的四个孔是用于跟地面固定，侧面的开口用于抱箍固定传感器用。



二、产品安装
2.1 安装地点的选择
   选择水流平稳处测量。
水流不平稳的地方，多数情况下是紊流，紊流条件下测量到的流速是跳动的，不稳定，误差会很大。


2.2 对上游和下游渠道的要求
理想条件下，流量计安装地点的上游有渠道宽度10倍的直渠道，下游有3倍的直渠道。



上游直渠道的长度越长越好，越长水流就越平稳，流速测量就越接近实际流速。并且这一段不能有任何阻挡物，比如：闸门、堰槽等，保证传感器前端水流流态平稳无紊流。


如果达不到上游10倍直渠道，最少要有渠道宽度5倍，不能低于5倍。
●举例：一条矩形渠道的宽度是2米，那么传感器安装地点的上游和下游的直渠道分别要有多少米长度呢？


●举例：一条梯形渠道的上底边宽度是5米，下底边宽度是2米，高度是2米，那么渠道宽度应该怎么算？

照汛期最高水位的宽度作为渠道的宽度，如果汛期水位超过梯形渠道最高处，那么以梯形渠道的上底边宽度为标准。
如果汛期最高水位宽度是4米，在安装地点上游要有20-40米的直渠道，下游要有12米的直渠道

2.3 在闸门下游安装的要求
如果安装在闸门下游，特别要注意观察水面情况，是否平稳。


如果传感器安装地点离开闸门的距离已经有10倍的渠道宽度，但是水面还是不平稳，那就需要加大传感器距离闸门的距离，只到水流平稳为止。
因为闸门往下一定距离内，一般都有钢筋混凝土做的渠道，比较规整，很多现场为了安装方便，就选择离闸门下游比较近的距离来安装，这种地方一般水流湍急，都是乱流，测量出来的数据跟实际流速相差很大。
这种位置，不适合安装。

2.4 安装高度的选择
首先要确定枯水期水位高度，传感器要比最低水位再低20厘米。
传感器应尽量安装于靠近渠底，如果渠底有很多沉淀物、淤泥、水草或者有石头会滚动，可以抬高安装位置，避免被沉积物与水草覆盖探头，或者被石头冲击探头。
探头距渠底的理想高度为100mm—250mm，具体要根据渠道的最低水位确定。

   当渠道水位比较高，同时最低水位也比较高，为了安装方便可以将探头安装于最低水位以下0.5倍处即可。
●举例：最低水位是1.00米，那么可以安装在从渠道底部往上0.50米处。

2.5 水平安装位置的选择
   20米以下宽度的渠道，如果是矩形渠道，是安装在整个渠道宽度的15-20%处。
   为什么安装在这个位置呢？
   因为安装在这个位置，最接近整个渠道水平方向上的平均流速。


对于梯形渠道，传感器安装在斜坡和底边交界处，又叫做“坡脚”处。


传感器要正对着水流方向，左右偏差不能超过±3°。




2.6 圆形渠道内传感器安装


在圆形管道内，如果有沉积物，把传感器安装在沉积物以上避免沉积物覆盖在传感器上，对测量造成影响。


在没有沉积物的管道内安装，可以直接安装在渠道底部。为了防止水流冲击变动传感器的安装位置，传感器底部有一个基座，专门用来固定在管道上。同时，传感器要装在靠近管道的出口，这样既便于安装，又利于维修和更换。


2.7 矩形渠道内传感器安装
矩形渠道内安装，如果可以断水，让渠道底部露出来，可以在渠道底部做个水泥台，水泥台上固定好4根螺栓，流速仪的安装底座可以用螺母直接固定在螺栓上。
这样安装的优点是：不容易被盗取。
缺点：一旦要维护，要人下渠道去操作。

在有泥沙淤积的渠道内安装，要抬高安装位置，减少泥沙淤积对于测量造成的影响。



   对于不可以断水的渠道，可以使用以下的侧面支架安装。当传感器被淤泥覆盖，或者有大量垃圾覆盖，只要把整个支架跟岸边的固定支架的螺丝拧开，就可以把传感器提出水面清理。

也可以在矩形渠道上架设测量用的小桥，把流速仪用支架固定在小桥上测量。


2.8 梯形渠道内传感器安装
如果可以断水，就可以像2.7.1图中一样安装。如果不可以断水，一般在岸边制作支架，从支架上向下伸出2根悬空杆子，杆子在安装传感器的部位交界，然后把传感器固定在交界处的平台上。
2根悬空的杆子跟立杆之间是通过转轴连接，保证可以上下转动，需要的时候可以把传感器拉出水面来进行维护和处理。





   如果斜坡比较长，用悬空支架法安装，可能不太稳固，可以采用“有轨滑梯”法安装，从梯形渠道顶部铺设有轨滑梯到渠道底部，移动平台通过滑轨跟有轨滑梯固定，并且可以上下移动。传感器就固定在滑梯上。
这种方式特别方便平时的检查和维护。



三、产品使用注意事项
1.  传感器和其他设备之间的通过电缆连接，应沿着渠道底部或者渠道内壁由传感器下游方向引出水面。
2.  电缆必须套管保护(PVC、PR、镀锌管等)，不能让水流直接冲击电缆，套管要跟支架或者渠道壁固定。
3.  传感器所自带的一段通信电缆线内有通气导管，因此注意不得将其弯折。当通信电缆线引出水面后，可接普通的电缆线，此时应使通气导管开口方向朝下，防止水及异物进入通气管，或者堵塞通气管。
   连接传感器上的485或者12VDC电源的电缆，必须使用0.5平方毫米以上的屏蔽电缆。
4.  在灌溉渠道内使用无线传输器，天线必须引出仪表箱外，同时要做好避雷措施，以免让天线变成雷电击打的目标。
5.  不要人为拉扯、甩动电缆，也不要撞击传感器壳体。
6.  不要把连接电缆作为承重线，用连接电缆来悬挂重物。电缆必须是固定在渠道的水泥壁上，不能晃动。
7. 供电只能用电池供电，或者太阳能供电。如果使用220VAC等市电供电，要用线性电源来转化为12VDC直流电，不能使用开关电源。

超声波多普勒流速仪MODBUS通讯协议V1.7版

MODBUS—RTU方式通讯协议
1、硬件采用RS—485，主从式半双工通讯，其他设备呼叫从机地址，从机应答方式通讯。
2、数据帧 10位，1个起始位，8个数据位，1个停止位，无校验。
波特率：1200 2400 4800 9600（默认为9600）
3、功能码03H：读寄存器值
其他设备发送：

第1字节ADR：   从机地址码（001～254）
第2字节03H：   读寄存器值功能码
第3、4字节：   要读的寄存器开始地址
第5、6字节：   要读的寄存器数量
第7、8字节：   从字节1到6的CRC16校验

当从机接收正确时，从机回送：

第1字节 ADR： 从机地址码（001～254）
第2字节 03H： 返回读功能码
第3字节    ： 从4到M（包括4及M）的字节总数
第4到M字节： 寄存器数据
第M+1、M+2字节：从字节1到M的CRC16校验

当从机接收错误时，从机回送：

第1字节 ADR：从机地址码（001～254）
第1字节 83H：读寄存器值出错
第3字节 信息码：见信息码表
第4、5字节：从字节1到3的CRC16校验

4、功能码06H：写单个寄存器值
其他设备发送：

当从机接收正确时，从机回送：

当从机接收错误时，从机回送：

第1字节 ADR：从机地址码（001～254）
第1字节 86H： 写寄存器值出错功能码
第3字节 信息码：见信息码表
第4、5字节：从字节1到3的CRC16校验

5、功能码10H：连续写多个寄存器值
其他设备发送：

当从机接收正确时，从机回送：

当从机接收错误时，从机回送

第1字节 ADR：    从机地址码（001～254）
第1字节 90H：    写寄存器值出错功能码
第3字节 信息码： 见信息码表
第4、5字节：     从字节1到3的CRC16校验

6、寄存器定义表：（注：寄存器地址编码为16进制）

①IEEE—754标准的单精度浮点数

S符号位，“1”表示负，“0”表示正。
E为阶码
M为尾数的小数点部分
例如：浮点数 124.75 = 42F94000H，在内存中的存放格式为：

 8字节双精度（double型）：符合IEEE—754标准
例如：浮点数 38414.4 =40E2C1CCCCCCCCCC H，在内存中的存放格式为：

②波特率：  0—2400；1—4800；2—9600；3—19200
③ 寄存器分区域执行读写操作
第一区域 0010 — 001D 只读
第二区域 0022 — 0033 读写
第三区域 0034 — 004B 读写
同一区域内，可单次读（或写）某一参数，也可以批读（或写）本区域内所有参数，不允许跨区域进行读写操作。
④ 所有保留寄存器目前无定义，保留将来升级兼容。

7、信息码表

8、通讯指令举例说明：
1、读取温度：
发送指令 ： 01 03 00 0A 00 02 E4 09
返回指令 ： 01 03 04 41 E8 80 00 0F FB  
红色十六进制数字部分通过转浮点数软件可得温度为：29.06 ℃。
2、读取水深：
发送指令 ： 01 03 00 00 00 02 C4 0B
返回指令 ： 01 03 04 3E 8A DA BA 0C A6  
红色十六进制数字部分通过转浮点数软件可得水深为：0.27m
3、读取流速：
发送指令 ： 01 03 00 0C 00 02 04 08
返回指令 ： 01 03 04 3E D7 8B 37 60 81  
红色十六进制数字部分通过转浮点数软件可得流速为：0.42 m/s 。