一、產(chǎn)品簡(jiǎn)介
XF-CQ10能見(jiàn)度傳感器是一種通過(guò)光學(xué)手段，測(cè)量地面大氣的能見(jiàn)度（氣象光學(xué)距離）數(shù)據(jù)的氣象觀測(cè)設(shè)備。設(shè)備可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)安裝區(qū)域的能見(jiàn)度條件，能見(jiàn)度測(cè)量數(shù)據(jù)在交通運(yùn)輸、航空、航海、軍事活動(dòng)、大氣污染和大氣物理研究中應(yīng)用廣泛。
1.1原理介紹
大氣能見(jiàn)度是指視力正常的人能從背景（天空或地面）中識(shí)別出具有一定大小的目標(biāo)物的zui大距離，又稱氣象視程。
按觀測(cè)者與目標(biāo)物所在高度和相對(duì)位置，大氣能見(jiàn)度可分為水平能見(jiàn)度、斜視能見(jiàn)度和垂直能見(jiàn)度。氣象觀測(cè)中的能見(jiàn)度一般指水平能見(jiàn)度，即水平方向上的有效能見(jiàn)度（所謂有效能見(jiàn)度是指四周視野中一半以上范圍都能看到的zui大水平距離）。如無(wú)特殊說(shuō)明，本手冊(cè)所指的能見(jiàn)度均為此定義下的水平方向上的有效能見(jiàn)度。
根據(jù)氣象光學(xué)視程的定義
MOR＝ln（0.05）/δ
其中 δ 為消光系數(shù)。
大氣消光系數(shù)主要受空氣中固體小顆粒、氣溶膠粒子和其他大氣分子的影響。光的傳播過(guò)程中，光波被上述物體吸收或散射，造成光的輻射衰減。我們主要利用散射帶來(lái)的影響計(jì)算光在大氣中的衰減系數(shù)，從而推導(dǎo)出大氣能見(jiàn)度。大氣散射是指，光線在空氣中傳播時(shí)，由于固體小顆粒、氣溶膠粒子等對(duì)光的影響，光的傳播方向發(fā)生改變，并以一定的規(guī)律輻射到不同方向，這種散射現(xiàn)象與大氣中的散射粒子半徑和光線波長(zhǎng)是比例關(guān)系的。依據(jù)不同關(guān)系，散射又分為MIE散射和瑞利散射。依據(jù)MIE散射的理論研究，大氣中的散射粒子光的吸收部分對(duì)光衰減系數(shù)的影響可以忽略不計(jì)。MIE散射是我們研究能見(jiàn)度測(cè)量時(shí)的主要研究對(duì)象。
依據(jù)上述理論，我們的能見(jiàn)度傳感器選擇了前向散射原理，散射角35-50°，測(cè)量光譜選定的中心波長(zhǎng)為850nm。
1.2硬件結(jié)構(gòu)
XF-CQ10能見(jiàn)度傳感器是一個(gè)獨(dú)立的設(shè)備，可通過(guò)設(shè)備自帶的安裝配件安裝到合適的立桿上。設(shè)備基本由光學(xué)發(fā)射器、光學(xué)接收器，內(nèi)置加熱組件和控制處理單元四部分組成。
1.3產(chǎn)品尺寸
重量: ＜10kg
1.4電氣參數(shù)
工作電壓DC12V～24V
整機(jī)功耗非加熱 ≤2W
加熱≤6W
輸出信號(hào)形式RS485標(biāo)準(zhǔn)modbus協(xié)議
測(cè)量范圍10m-10km
測(cè)量精度≤2km ±2%；
2km~10km ±5%
數(shù)據(jù)更新間隔15s/60s
1.5環(huán)境要求
工作溫度-40－60℃
工作濕度0-100*RH
儲(chǔ)存溫度-50－85℃
二、測(cè)試和安裝
2.1電纜接口定義
485輸出顏色定義
紅色電源正極
黑色電源負(fù)極
黃色A
藍(lán)色B
2.2安裝位置
能見(jiàn)度傳感器是光學(xué)原理測(cè)量，易受環(huán)境干擾，選擇合適的，有代表性的區(qū)域進(jìn)行安裝對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。選取位置時(shí)，應(yīng)注意以下原則：
1) 選取位置的狀況應(yīng)能代表周圍的天氣狀況，應(yīng)遠(yuǎn)離高大的建筑物（距離不小于100m），安裝點(diǎn)附近不宜有植物遮擋。
2) 選取的地點(diǎn)應(yīng)該沒(méi)有影響光學(xué)測(cè)量的障礙物和反射表面，也沒(méi)有明顯的污染源。
3) 光學(xué)發(fā)射器和光學(xué)接收器的視線內(nèi)沒(méi)有障礙物 。
4）安裝位置避免太陽(yáng)光直射進(jìn)入接收器。在強(qiáng)光下接收機(jī)數(shù)據(jù)可能會(huì)飽和，程序?qū)?huì)輸出警告。強(qiáng)日光還會(huì)提高光學(xué)接收器的噪音水平。
5）在道路環(huán)境中，光學(xué)接收器應(yīng)遠(yuǎn)離車輛。首xuan方向?yàn)檠刂缆贩较颉?/p>
2.3安裝圖
安裝示意圖
三、通訊協(xié)議
3.1 RS485總線
缺省串口設(shè)置：
波特率9600；
校驗(yàn)位 無(wú)；
數(shù)據(jù)位8；
停止位1。
3.2 MODBUS協(xié)議
采用標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS通訊協(xié)議，一幀完整命令地址字節(jié)、命令字節(jié)、數(shù)據(jù)起始地址字節(jié)，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)，校驗(yàn)。
地址：每臺(tái)設(shè)備都可以設(shè)置自己的地址1-255（0x00ff），上位機(jī)通過(guò)不同地址可方位不同設(shè)備。
命令：即功能碼，本軟件中用到的包括03（讀取多個(gè)寄存器），06（寫(xiě)單個(gè)寄存器）。
數(shù)據(jù)起始地址：即要讀的數(shù)據(jù)地址（注一）。
數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：本次要讀的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。
數(shù)據(jù)：有效數(shù)據(jù)，采用高字節(jié)在前，低字節(jié)在后的格式。
校驗(yàn)：用于判斷接收信息是否出錯(cuò)，校驗(yàn)方法采用的是16位冗余循環(huán)碼（CRC16），校驗(yàn)對(duì)象為除去檢驗(yàn)字節(jié)本身的所有字節(jié)。校驗(yàn)碼采用低字節(jié)在前，高字節(jié)在后。
校驗(yàn)計(jì)算方式代碼如下：
int CRC_Check(unsigned char *m_Data,short m_Size)
{
int i0,i1;
char CRC16Lo,CRC16Hi, SaveHi,SaveLo;
CRC16Lo = 0xFF; CRC16Hi = 0XFF;
for(i0=0;i0<m_Size;i0++)
{
CRC16Lo = CRC16Lo ^ *(m_Data+i0);
for(i1=0;i1<8;i1++)
{
SaveHi = CRC16Hi;
SaveLo = CRC16Lo;
CRC16Hi >>=1;
CRC16Lo >>=1; if((SaveHi & 1) == 1)
{
CRC16Lo |=0x80;
}
if((SaveLo & 1) == 1) {
CRC16Hi ^=0XA0;
CRC16Lo ^=1;
}
}
}
return ( CRC16Hi << 8 )| CRC16Lo;
}
3.2.1、讀取傳感器地址指令
發(fā)送：00 03 00 00 00 01 85 DB
000300 0000 0185 DB
保留地址功能碼寄存器地址寄存器數(shù)量CRC16 校驗(yàn)位
回復(fù)：00 03 02 00 FF C5 C4
0003 0200 FFC5 C4
保留地址功能碼寄存器數(shù)量寄存器數(shù)據(jù)CRC16 校驗(yàn)位
數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)為 0x00FF，表示傳感器地址為 0xFF，當(dāng)前傳感器地址取值范圍為 0x01-0xFF，其中 0xFF為默認(rèn)地址。
3.2.2、修改傳感器地址指令（改為 0x01）
發(fā)送：00光學(xué)接收器
000600 0000 0149 DB
保留地址功能碼寄存器地址新di址CRC16 校驗(yàn)位
回復(fù)：00 06 00 00 00 01 49 DB
0006 00 0000 0149 DB
保留地址功能碼寄存器地址新di址CRC16 校驗(yàn)位
回復(fù)與發(fā)送數(shù)據(jù)相同，表示地址修改成功，當(dāng)前傳感器地址為 0x01。
3.2.3、修改傳感器波特率（改為 9600）
設(shè)置波特率為9600，非專業(yè)人士請(qǐng)勿自行更改！！！
發(fā)送：00 06 01 02 00 02 A9 E6
000601 0200 02A9 E6
保留地址功能碼寄存器地址新波特率CRC16 校驗(yàn)位
回復(fù)：00 06 01 02 00 02 A9 E6
000601 0200 02A9 E6
保留地址功能碼寄存器地址新波特率CRC16 校驗(yàn)位
回復(fù)與發(fā)送數(shù)據(jù)相同，表示波特率修改成功，需重啟后生效。
00-06分別代表2400、4800、9600、19200、38400、57600、115200
3.2.4、讀取傳感器數(shù)據(jù)指令 （默認(rèn)地址為0xFF）
發(fā)送：FF 03 00 02 00 02 70 15
FF0300 0200 0270 15
傳感器地址功能碼寄存器地址寄存器數(shù)量CRC16 校驗(yàn)位
回復(fù)：FF 03 04 00 00 15 F4 EA EB
FF03 0400 00 15 DCEA EB
傳感器地址功能碼寄存器數(shù)量寄存器數(shù)據(jù)CRC16 校驗(yàn)位
15s能見(jiàn)度 = 0 + 0x15F4 = 5620m。
15s能見(jiàn)度為 5620m。
注：
地址操作內(nèi)容備注
0x0002只讀15s能見(jiàn)度度值，直讀，單位m.
0x0004只讀60s能見(jiàn)度度值，直讀，單位m.
3.3 ASCII碼協(xié)議
3.3.1設(shè)備啟動(dòng)
儀器啟動(dòng)后能見(jiàn)度傳感器輸出：
Power ON!┘
Soft Version 230101.00┘
如無(wú)回傳，則檢查通訊線纜連接是否正確。
3.3.2波特率設(shè)置
默認(rèn)波特率為9600
UART ID BPS 0/1/2/3/4/5/6┘
發(fā)送：
UART 001 BPS 2┘
0-6分別代表2400、4800、9600、19200、38400、57600、115200
設(shè)備回復(fù)：
UART 001 BPS 2┘
OK┘
3.3.3讀地址
發(fā)送：
ID ?┘
回復(fù)：
ID 255┘
地址范圍：001-255，默認(rèn)為255。
3.3.4寫(xiě)地址
發(fā)送：
ID 255 001┘
回復(fù)：
ID 001┘
修改地址為 001。
3.3.5報(bào)警設(shè)置
發(fā)送：
LMT1 500┘
回復(fù)：
LMT1 500┘
發(fā)送：
LMT2 5000┘
回復(fù)：
LMT2 5000┘
發(fā)送：
LMT SET┘
成功后送出：
LMT OK┘
否則送出：
LMT ERROR┘
要求必須LMT1<LMT2，用戶可將這兩位設(shè)置成最關(guān)心的能見(jiàn)度變化點(diǎn)，從而將能見(jiàn)度分為三個(gè)警戒段：>LMT2為正常段，LMT1—LMT2為警戒段1，< LMT1為警戒段2。
3.3.6讀數(shù)據(jù)
DRAW ID DATA┘
發(fā)送：
DRAW 001 DATA┘ 詢問(wèn)設(shè)備地址為001的設(shè)備數(shù)據(jù)。
回復(fù)：
DATA VM 001 04500 04800 01 00┘
15s能見(jiàn)度為 4500m,60s能見(jiàn)度為 4800m,報(bào)警狀態(tài)為1，預(yù)留狀態(tài)為0
報(bào)警狀態(tài) 00 60s能見(jiàn)度>LMT2
01 LMT1 < 60s能見(jiàn)度 < LMT2
02 60s能見(jiàn)度<LMT1
3.3.7切換為主動(dòng)上報(bào)
DRAW ID DATA AUTO┘
發(fā)送：
DRAW 001 DATA AUTO┘ 詢問(wèn)設(shè)備地址為001的設(shè)備數(shù)據(jù)。
回復(fù)：
DATA VM 001 04500 04800 01 00┘
設(shè)備以每分鐘一次的頻率自動(dòng)上傳數(shù)據(jù)。
四、設(shè)備常見(jiàn)問(wèn)題及解決辦法
現(xiàn)象解決方法
沒(méi)有通訊檢查電源
檢查電纜
檢查通訊配置參數(shù)
數(shù)據(jù)異常檢查傳感器是否被異物污染
檢查周圍是否有反射面
檢查附近是否有紅外發(fā)射設(shè)備（例如紅外攝像機(jī)）
如故障仍無(wú)法排除請(qǐng)聯(lián)系廠家
私自拆開(kāi)設(shè)備將不再享受質(zhì)保，涉及侵權(quán)必將追究法律責(zé)任！
