JH2004激光水位计

南京江瀚信息工程有限公司河海大学水文水利自动化研究所一、用途JH2004 型激光水位/闸位仪，是一种新型的非接触式测量仪器。采用了领先于同 类的激光测距原理。进口机芯保证了测量精度的长期稳定性。激光水位/闸位仪直接固定在闸门顶部的上方，不需要保护管。测量时，仪器发射 一束红色激光照射到被测物体表面，仪器测出数值后通过 EIA-485 接口输出。测量水位时，只需要垂直或倾斜安装一根直径 100mm 的激光束保护管即可，解 决了建造标准竖井的困难以及经费等问题。二、设备功能特点技术特点：1、精度高，测量精度及长期稳定度高；2、安装简，结构紧凑，设计合理，独特的垂直或倾斜测量方式；3、适应性，环境温度、工作电压检测和电源管理；4、通用的标准 485MODBUS 数字输出接口；5、作为传感器使用，地址 1-255 可以设置，可方便多传感器组网；6、作为监控设备，连接GPRS-DTU，定时采集并发送监测信息；7、现场布线简单及信号传递距离远；8、抗干扰、抗错码能力强，完善的安全措施。性能指标：序号项目指标1测量距离0.270m； 0.2200m2激光类型635纳米一级安全 激光光斑为 宽1mm长3mm3测量精度±2mm4测量频率测量速度快，8秒返回正常数据5通信接口标准485 MODBUS协议6地址范围1 2557工作电压DC12V, 200mA8值守功耗小于2mA9工作环境工作：-10+50°C ；存放：-30+70°C ；湿度：95%RH10外形尺寸100 X170mm11保护等级-10+50°C ；湿度：W98%RH (40C)三、安装调试3.1 安装1、保护管与激光水位/闸位仪的接口处不要密封，留水蒸汽的通道2、眼睛直视激光束是很危险的！3、激光水位/闸位仪的形状见图 1。黄红蓝a八2绿95mm73 mm100 mm80mm图 1 激光水位计3.1.1 安装土建工作激光的特点是测距大，可倾斜安装，最适合在无竖井的水库使用，但要求激光保 护管为直线，土建工艺是比较讲究的。激光保护管内径为大于100mm的PVC管，壁厚大于3mm。安装为直线，因此，在PVC 管下方制作基础，基础上埋设可调节高低抱箍，见图 2。图 2 激光保护管安装结构图3.1.2 激光水位/闸位仪的固定 将激光水位/闸位仪用法兰固定在已建好的激光束保护管上，先通过调节管盖使 激光束处在中心位置，发射激光，再微调法兰上的调平螺丝使激光束打在保护管另一 端的中心位置后，拧紧螺丝，固定好激光水位/闸位仪。3.1.3 接线激光水位/闸位仪输出接口线为5根，两根电源线：红（+12V）、黑（地），两根 485信号线：黄（485A）、蓝（485B）, 1根控制电源输出线：+12V。采集仪到激光传感器的电缆一般用4X0.25mm的屏蔽电缆，激光水位/闸位仪通 电后，闪烁指示灯亮后发射激光，此时红黑线电源正、负两端电压应不低于9V （发射 激光时测量，正常情况为12V），否则激光水位/闸位仪停止发射激光！如果电源线较 长，导线压降大，可以换用0.5mm的电缆，减少导线压降。485输出为数字量，按标准Modbus输出协议。3.1.4 检查及校准 在测量输出信息为距离时，终端显示器上看到的测量值应大于等于保护管水面以 上到传感器的直线距离，如果数值偏小并不随水位的变化而变化，说明激光束打在管 内障碍物或管壁上。可以通过调节激光水位计上的调平螺丝使激光束与保护管平行。 如果显示的数值为 5535，可能是激光没有打到水面的反射板而打到了水里，或打在管 壁上，或距离太远，反射信号微弱。3.2 维护3.2.1 参数设置多台 JH2004 型激光水位/闸位仪组网测量时，每台 JH2004 型激光水位/闸位仪应 当设置成不同的地址。具体为，旋开激光水位 /闸位仪顶盖，按住【右移】键加电进 入参数设置状态，按【数据】键，将前两位功能代码数字改到 5，按【右移】键，再 按【数据】键，将地址修改到设置值。地址的调整范围为0-255,每台JH2004型激光 水位/闸位仪的地址不能重复！即最多可以有 255 台 JH2004 型激光水位/闸位仪在同 一条网线上工作。激光水位/闸位仪上电前，按住“右移”键，再给激光水位 /闸位仪上电，此时进 入到参数设置状态，可按“数据”键选择要修改的选项，“右移”键选择需要修改的 位置，当参数修改完成后，长按“右移”键，看到小数点向右循环移动，同时按下“数 据”键保存修改并退出运行。每个参数的修改由 6位七段数码管组成，前两位为功能 代码，后四位为具体显示内容，具体含义如下：功能代码功能意义取值范围0本机地址1 2556输出单位0毫米，1厘米7波特率默认2-96008输出信息0物位，1距离9最大测距默认7000厘米本机地址：是指本传感器通过 RS485 组成网络后本仪器在网络中的地址编号，缺 省值设为 1，也可以根据需要设置成其它的值。输出单位指的是测量数据的分辨率，可选择毫米和厘米两种输出单位。当测量数 据大于 10 米时，由于数码管位数限制，选择毫米为输出单位时，最高位不予显示， 此时应选择厘米为输出单位。波特率：出厂设置为9600bit/s, 9600,n, 8, 1。用户可依据通信需要设置不同的 波特率。波特率 2400， 4800， 9600， 14400， 19200 分别用数字0， 1， 2， 3， 4表示。输出信息：可选择物位（水位）或距离，距离为传感器到被测物理表面的直线距离； 水位为激光水位/闸位仪的“最大测距”减去测量距离后的数值。3.2.2 仪器维护 1、同对待眼镜、照相机、望远镜一样保养激光上的光学镜片。定期吹掉镜子头 上的灰尘，防止灰尘影响测量。2、不要用手摸镜头，只能用软布擦拭仪器，如果必要可蘸一些纯酒精。不要用 其它的清洁药剂，不然会损坏仪器上的塑料部分。用水、湿布或海绵擦去污垢。3.3 水位激光测量原理3.3.1 水位垂直测量 把激光水位/闸位仪固定好并和采集终端连接后，用激光水位/闸位仪测量三次激 光基准面到水面的距离，取平均值L,再从附近水尺上读出当前水位值W,那么激光 水位/闸位仪安装位置基准面的海拔高程为J=L+W。以后，水位值W=JL，即水位等 于激光测量基准值减去激光测量值。见图 3。3.3.2 水位倾斜测量 把激光水位/闸位仪固定好并和终端连接后，用激光水位/闸位仪测量三次激光基 准面到水面的距离，取平均值L，测出保护管与水平面的夹角？激光基准面离水面垂直 距离H=L*Sinp，再从附近水尺上读出当前水位值W,那么激光测量基准面的海拔高程 为J=H+W。以后，水位值W=J-H=J-L*Sin0，即水位等于激光测量基准值减去激光 测量值乘以夹角的正弦值。见图 4。图 3 激光水位计垂直安装示意图IIJ保护管(0200 mm)"测诂原理;H J H J L -SinPW为水位H为激光头离水血髙度（II L-SinP ）J为激光头安装的海拔高度I.为激光测试跖离P为保护管与水平面的夹角秤B：9»时为匪代测就*-X则帀J-L海平而反射板v提供个随水位变化而变化的反射体。探护管:探护激光來免受坏境扰,控制i ?球运动方向; 激光久:发对束杠卷対6临采的红色激比并接收，安装 时可以用激光束对保护借进行准I'L.反射板图 4 激光水位计倾斜安装示意图四、通信协议4.1 MODBUS 协议接口设置：1 位起始，1 位停止，8 位数据位无奇偶位 波特率可设置主机（遥测终端）向从机（激光水位计）发送读数据指令栈号功能码寄存器地寄存器地数据数据CRCCRC栈号03址高8位址低8位高8位低8位低8位高8位备注：数据长度应以字节为单位从机（激光水位计）向主机（遥测终端）发送数据栈号功能码数据数据数据CRCCRC03长度高8位低8位O O O O O。低8位高8位举例：主机发送指令（16 进制）：01 03 00 00 00 01 84 0A； 从机返回数据：01 03 02 00 F0 B8 00水位数据地址为01,返回的数据为（16进制）：00 F0,转成10进制为：240, 表示实际水位为 2.40 米（输出单位为厘米），或 0.24 米（输出单位为毫米）。4.2 CRC 码源代码下面是计算 CRC 码的源代码,传入的 3 个参数分别为：计算的数据字节数,指向源 数据的指针,从源数据的第几个字节开始计算,返回的结果为两字节的 CRC 码。unsigned int CRCcode（unsigned int length,unsigned char *pnt,unsigned char start）/不包含引导码E9 E9unsigned char j;unsigned int i,CRC=0;unsigned char CRCH=0,CRCL=0,temp,tt;for(i=0;i<length;i+)tt=pnt(unsigned char)(start+i);for(j=0;j<8;j+)temp二tt"CRCH;tt=tt<<1;CRC=CRC<<1;CRCH=CRC/256;CRCL=CRC;if(temp&0x80)CRCL"=0x21;CRC=OxlO;CRC=CRCH*256+CRCL;return(CRC);五、设备成套性1 、激光主机1 台2、调平法兰1 只3、固定法兰1 只4、反射浮体1 只