持續(xù)降水和暴雨是形成泥石流等自然災害的重要因素之一。有效低監(jiān)測暴雨和持續(xù)降水，并開展預報預測工作，是預防泥石流災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、農林、國防等有關部門用來遙測液體降水量、降水強度、降水起止時間。用于防洪、供水調度、電站水庫水情管理為目的水文自動測報系統(tǒng)、自動野外測報站等。
目前國內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。因此常規(guī)雨量測量裝置需要人工定期的維護清理。
我公司的壓電式雨量傳感器采用沖擊測量原理對單個雨滴重量進行測算，進而計算降雨量。壓電式雨量傳感器具有體積小巧，攜帶、安裝方便，免維護等特點
- 系統(tǒng)結構及工作原理
雨量傳感器的工作原理是利用壓電振子的壓電效應，將機械位移(振動)變成電信號，然后根據雨滴沖擊的能量轉變的電壓波形，而且根據電壓波形的變化，可以得到雨量的大小，從而實現(xiàn)對單個雨滴重量測算，進而計算降雨量。雨滴在降落過程中受到雨滴重量和空氣阻力的作用，到達地面時速度為恒定速度，根據P=mv，測量沖擊即可求出雨滴重量，進而得到持續(xù)降雨量。
三、技術參數(shù)
技 術 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計，無接口 | |||
材質以及線色定義 （信號輸出RS-485） | 采用485信號，4芯連接線， | |||
紅：12V 黑：GND 黃：485A 藍485B | ||||
安裝配件 | 名稱 | 數(shù)量 | 包裝與標識 | |
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：
2、盡量遠離振動源。 | |||
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、技術參數(shù)
4.1雨量參數(shù)：
采集時間：10~600秒 （可設置）
分辨率：0.1mm
精度：±5%
累積雨量：2000mm~6000mm （可設置）
抗噪時間：大于8秒
自動校零時間：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 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）。
以下不說明默認以16進制表示。
1數(shù)據傳輸方式：
8位數(shù)據位，1位停止位，無校驗位。
2數(shù)據傳輸速率：
默認波特率為9600bps，用戶希望使用其他波特率時，請在技術人員指導下完成。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，會導致通訊失敗。
3數(shù)據報文格式
⑴功能碼0x03---查詢從設備寄存器內容
主設備報文 | 從設備正確報文 |
從設備地址 (0x01-0x7F 1字節(jié)) | 從設備地址 (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)據區(qū)字節(jié)數(shù) (2*寄存器個數(shù)1字節(jié)) |
寄存器個數(shù) (2字節(jié)) | 數(shù)據區(qū) (寄存器內容2*寄存器個數(shù)1字節(jié)) |
CRC校驗碼 (2字節(jié)) | CRC校驗碼 (2字節(jié)) |
⑵功能碼0x06---對從設備寄存器置數(shù)
主設備報文 | 從設備正確報文 |
從設備地址 (0x01-0x7F 1字節(jié)) | 從設備地址 (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)據區(qū)字節(jié)數(shù) (2*寄存器個數(shù)1字節(jié)) |
寫入寄存器的數(shù)據 (2* 寄存器個數(shù)1字節(jié)) | 數(shù)據區(qū) (寄存器 內容 2* 寄存器個數(shù)1字節(jié)) |
CRC校驗碼 (2字節(jié)) | CRC校驗碼 (2字節(jié)) |
注：1、CRC檢驗碼低位在前、高位在后,寄存器地址, 寄存器個數(shù),數(shù)據均為高位在前、低位在后; 2、寄存器字長為16bit(兩個字節(jié));
4寄存器說明與命令格式
4.1參量數(shù)據寄存器定義表
寄存器地址(Hex) | 寄存器內容 | 寄存器個數(shù) | 寄存器狀態(tài) | 數(shù)據范圍 |
0x002A | 雨量值 | 1 | 只讀 | 0~20000（可配置） |
0x2000 | 設備號 | 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 | 采集間隔時間 | 1 | 讀寫 | 10~600 |
0x4004 | 降雨強度大閾值 | 1 | 讀寫 | 1000~60000 |
0x4005 | 抗噪時間 | 1 | 讀寫 | 2000~10000 |
0x4006 | 存儲間隔時間 | 1 | 讀寫 | 10~600 |
0x4007 | 數(shù)據大閾值 | 1 | 讀寫 | 100~60000 |
0x4008 | 零點漂移閾值 | 1 | 讀寫 | 0~1000 |
0x4009 | 數(shù)據鎖定時間 | 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，測試時地址應該加1。例如：如果表中設備號modbus地址是0x2000，在使用modbus測試軟件時輸入的地址應該為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）設備號（0x2000）
范圍：1~127 。修改設備號后，數(shù)據僅做保存，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，傳感器定時保存數(shù)據，重啟后恢復雨量數(shù)據。
1溢出清零：配置為溢出清零，傳感器真值到達30000后，自動清零，重新累計值。配置為其他模式時，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)據后，雨量值自動清零。配置為其他模式，讀取后數(shù)據不清零
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，雨量值清零。配置為其他模式，寫入數(shù)據無效果。
6）采集間隔時間（0x4003）
單位：秒。范圍10~600秒。采集周期時間，即采集雨量并上傳一次數(shù)據的周期時間。
7）降雨強度大閾值（0x4004）
采集間隔時間內，允許的雨量強度數(shù)據大值（此值僅為相對參考值，非雨量值）。
8）抗噪時間（0x4005）
單位：毫秒。范圍：2000-10000?？乖霑r間內如果無雨滴落下，則認為此次采集間隔時間內的數(shù)據為噪聲干擾，數(shù)據無效。
9）存儲間隔時間（0x4006）
單位：秒。范圍10~600 秒。
如果清零模式（0x4002）配置為非0時，則每個存儲間隔時間存儲一次數(shù)據。
10）數(shù)據大閾值（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，會自動清零或保持不變（見清零模式）。
11）零點漂移閾值（0x4008）
單位： 0.01mm 范圍：0~1000（即0~10mm）
降雨停止之后 ，數(shù)據鎖定時間后數(shù)據會被鎖定。每個數(shù)據鎖定時間周期會判斷降雨差值是否超過零點漂移閾值，如果超過零點漂移閾值則認為是有效數(shù)據，如果沒有，則認為是零點漂移，恢復后數(shù)據鎖定的值。
12）數(shù)據鎖定時間（0x4009）
單位：秒 。 范圍30~3600秒
降雨停止后，鎖定數(shù)據時間。數(shù)據鎖定以后
注意：0x4002~0x4009配置值，出廠已經配置好。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)、寄存器個數(shù)字節(jié)、數(shù)據字節(jié)高位在前，低位在后；CRC校驗碼低位字節(jié)在前，高位字節(jié)在后；
1）讀取傳感器值
從設備地址02號，波特率為9600，N,8,1
主機發(fā)送：
從設備地址 | 功能碼 | 起始寄存器地址 | 寄存器個數(shù) | CRC-L | CRC-H | ||
0x02 | 0x03 | 0x00 | 0x2A | 0x00 | 0x01 | 0xA5 | 0xF1 |
從設備回應：
從設備地址 | 功能碼 | 數(shù)據區(qū)字節(jié)數(shù) | 寄存器數(shù)據 | CRC-L | CRC-H | |
0x02 | 0x03 | 0x02 | 0x00 | 0x00 | 0xFC | 0x44 |
2）修改設備號
從設備地址02號，修改為03號
從設備地址 | 功能碼 | 起始寄存器地址 | 修改后數(shù)據 | CRC-L | CRC-H | ||
0x02 | 0x06 | 0x20 | 0x00 | 0x00 | 0x03 | 0xc2 | 0x38 |
從設備地址 | 功能碼 | 起始寄存器地址 | 修改后數(shù)據 | 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波特率則應該設置為96，即0x60
注：修改波特率和設備地址，斷電重啟后才能生效。
設備測試方法：
設備啟動后，連續(xù)敲擊傳感器外殼（不要使用尖銳和堅硬物體，避免損傷外殼），敲擊時間超過采集間隔時間（0x4003地址設置值）。敲擊力度盡量偏大，以不損傷外殼為準。
正常現(xiàn)象：有數(shù)據變化
錯誤現(xiàn)象：無數(shù)據變化
注意事項：
- 請參照使用說明書的要求正確使用說明書，接線有誤有可能導致儀器損壞。
- 確保設備安裝牢固，不能有松動。
- 設備安裝時，請遠離振動源
- 不要用揮發(fā)性液體擦拭儀器，否則可能導致儀器變色變形；軟布擦拭，避免儀器外部保護膜劃傷，延長儀器使用壽命。
- 儀器應輕拿輕放，不得摔落或重壓，否則將導致儀器變形、內部電路板損壞。
- 不要在儀器帶電的情況下觸摸感應部位，以影響量結果或導致儀器內部電路的損壞。
- 請勿私自拆卸和改裝本儀器，以免對儀器造成損壞。
- 儀器使用時應用螺絲牢固固定，否則有可能損壞儀器。
- 定期檢查儀器電源電壓，確保儀器正常運行
