激光液位计

JH2004型激光水位计
使用说明书
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；
3、通用的标准485MODBUS数字输出接口和4-20mA标准模拟输出接口；
4、作为传感器使用，地址1-255可以设置，可方便多传感器组网；
5、作为监控设备，连接GPRS-DTU，定时采集并发送监测信息；
6、现场布线简单及信号传递距离远；
7、抗干扰、抗错码能力强，完善的安全措施。

性能指标：
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。

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6根，两根电源线：红（+12V）、黑（地），两个485信号线：黄（485A）、蓝（485B），两根模拟量输出：绿白（4～20mA）。

采集仪到激光传感器的电缆一般用4×0.25mm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。

3.1.4 检查及校准
在水位测量时，终端显示器上看到的水位编码值应大于等于保护管水面以上的长度，如果数值偏小并不随水位的变化而变化，说明激光束打到了保护管内壁上。

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，旋开水位计顶盖，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：
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，通常设为1，也可以根据需要设置成其它的值。

报警上限：是指水位超过此限度后，端输出一个12V电压，外接轰鸣器发音，同理报警下限是指水位低于此限度后，报警端输出一个12 V电压。

模拟输出：当激光水位/闸位仪采用4—20mA信号作为传感器的输出方式时，4mA 代表测量的最小量程0.2m，20mA代表测量距离35m。

输出间隔：0,水位计作为传感器（受控上电），接收上位机的查询指令被动输出，数据采集完毕不主动向外发送，等待上位机发送采样命令，传感器立即回复当前的测量值。

上位机询问命令格式31H、13H、PORT、Sum，PORT表示485地址号，
Sum=31H + 13H + PORT；本仪表应答格式31H、13H、PORT、数据高字节，数据低字节，数据高字节异或数据低字节运算的校验字节。

作为被动仪器时还可以用较通用的MODBUS读命令来采集数据，支持一个数据的MODBUS读、写命令，实现与通用的PLC作上位机相连，（具体MODBUS的内容可向本公司技术部咨询）。

输出间隔：1，指的是本仪器作为主动仪器时（一直上电），每间隔多长时间向外界报告一次测量结果，报告结果的数据格式为：
E9 E9 地址 00 00 00 00 00 02 00 00 02 00 00 数据H 数据L CRCH CRCL
数据H*256 + 数据L=测量的结果（物位或距离）
CRCH*256+CRCL = CRC;(检错码，此CRC码与MODBUS的CRC算法有所不同，如需要可向本公司技术部索取)
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。

出厂设置将所有参数恢复到缺省值。

本机地址=1；报警上限=200.00m；报警下限
=0.00m；4MA=0.20m；20MA=20.00m；输出间隔=0000分钟；输出单位=厘米；波特率=9600；输出信息=水位；最大测距=70.00米。

出厂设置口令：输入3333后退出设置则所有参数回到默认值。

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，那么激光安装位置基准面的海拔高程为J=L+W。

以后，水位值W=J—L，即水位等于激光测量基准值减去激光测量值。

图3 激光水位计垂直安装示意图
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*Sinβ,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*Sinβ，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。

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
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 E9
{
unsigned 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=tt^CRCH;
tt=tt<<1;
CRC=CRC<<1;
CRCH=CRC/256;
CRCL=CRC;
if(temp&0x80)
{
CRCL^=0x21;
CRCH^=0x10;
CRC=CRCH*256+CRCL;
}
}
}
return(CRC);
}。