一、產(chǎn)品簡介

隨著交通運輸業(yè)不斷發(fā)展，中長型隧道在公路建設(shè)中發(fā)揮越來越大的作用。隧道作為一個半封閉的柱狀空間，具有縱深長、封閉性強等特點。機動車輪胎與地面的摩擦和排放的尾氣，如不及時合理的排放出去，極易造成CO和懸浮顆粒物的聚集，將直接關(guān)系到行經(jīng)隧道的車輛司乘人員和維護(hù)工作人員的人身安全。COVI檢測器是用來在線cai集VI(隧道能見度)和CO濃度的設(shè)備，可以實時監(jiān)測隧道內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)，提供給隧道相關(guān)的監(jiān)管部門，為隧道通風(fēng)及道路安全通行提供決策依據(jù)。

XF-CQ15隧道COVI檢測器利用光學(xué)透射原理，實時檢測隧道環(huán)境內(nèi)的yi氧化碳濃度和VI值，可以反應(yīng)出隧道內(nèi)車輛排放廢氣在隧道內(nèi)的聚集程度。提供不同輸出方式，當(dāng)數(shù)據(jù)較高時，及時數(shù)據(jù)報警。

??1.1原理介紹

按照檢測原理不同，能見度檢測儀主要分為透射測量儀和散射測量儀。散射型測量儀根據(jù)其測量原理分為前向散射法與后向散射法。前向散射法取樣空間較小，測量結(jié)果的代表性較差；后向散射法取樣空間大，但要求采樣空間內(nèi)無障礙物，因此無法適用于隧道狹窄空間。透射類測量儀因其測量直接、計算簡單、易于實現(xiàn)且更加適用于對低能見度檢測，針對數(shù)據(jù)精度要求較高但對儀器體積要求不高的場所，因而更適合隧道特殊環(huán)境。

氣象學(xué)中，能見度被定義為在一定的大氣透明度下，人眼能發(fā)現(xiàn)的以水平天空為背景的黑色目標(biāo)物的最大距離。水平大氣能見度Koschmieder定律：

? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ??

式中：V?為以水平天空為背景的黑色目標(biāo)物能見度，σ為觀測方向大氣水平消光系數(shù)，ε為視覺反應(yīng)閾值，取推薦值?0.05。能見度測量的關(guān)鍵即為如何準(zhǔn)確測量大氣消光系數(shù)σ。

設(shè)光源初始光強為I0，在光學(xué)路徑L處探測器接收到的光強為I假設(shè)在光的傳輸路徑上大氣均勻分布，則光輻射在大氣中的衰減遵循比爾朗博定律，即：

? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ?

聯(lián)立式(1)、(2)兩式即可推導(dǎo)出能見度?V、光學(xué)路徑長度L、透過率τ三者之間關(guān)系：

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ??

由式(3)可知，能見度距離只與大氣透過率相關(guān)，而大氣透過率由I0和I?計算得到。因此，準(zhǔn)確測得光源發(fā)光的始末光強值，即可計算得到能見度。由于不同人群在不同環(huán)境下的視覺反應(yīng)閾值不同，由此計算得到的能見度計算結(jié)果并不準(zhǔn)確，因此能見度計算以消

光系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)。

依據(jù)上述理論，COVI檢測器根據(jù)透射原理工作，發(fā)射/接收器和反射器對向安裝，在固定好支架并對準(zhǔn)后，光學(xué)部件發(fā)出的高聚焦檢測光束。發(fā)射/接收器和反射器安裝距離間隔3米（往返光路，實際檢測光程為6米），由存在懸浮顆粒物，接收到的光信號會有所衰減。接收器根據(jù)得到的光信號值，通過計算，處理為相應(yīng)的VI值。

1.2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

XF-CQ15隧道COVI檢測器由發(fā)射接收端、反射端，安裝調(diào)節(jié)支架以及接線盒四部分組成。根據(jù)我國《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》要求，安裝在隧道頂部或者側(cè)壁上。如下圖所示：

1.3產(chǎn)品尺寸??mm

?1.4技術(shù)參數(shù)

供電電壓 220V±15%V?AC?50Hz

整機功耗 非加熱?≤5W

加熱??≤10W

測量范圍 VI：0?－?3.5E-2?1/m

CO:?0?－?500?PPM

測量精度 VI：0.0001?1/m

CO:?±1?PPM

通信接口 1路RS485標(biāo)準(zhǔn)modbus協(xié)議?輸出

兩路4-20mA輸出，對應(yīng)當(dāng)前CO和VI值，最大負(fù)載200歐姆

兩路開關(guān)量輸出，可定制，默認(rèn)為CO和VI超限報警輸出

防護(hù)等級 IP65

數(shù)據(jù)更新間隔 1-120秒可選，默認(rèn)30s。

整機重量 ＜?20KG

1.5環(huán)境要求

工作溫度 -40－60℃

工作濕度 0－100%RH

儲存溫度 -50－85℃

二、測試和安裝

2.1接線盒接口定義

接線盒內(nèi)為P12端子排，標(biāo)號為1至12，定義如下：

1 RS485?A 7 RelayA2

2 RS485?B 8 RelayB1

3 CO+?(4-20mA) 9 RelayB2

4 SGND?(4-20mA,公共地) 10 L(火線)

5 VI+?(4-20mA) 11 N(零線)

6 RelayA1 12 PE(地線)

2.2安裝說明

COVI檢測器在出廠前所有部件均裝配成套，分為發(fā)射/接收端+支架、反射端+支架、接線盒。其中發(fā)射/接收端+支架部分和接線盒已經(jīng)用線纜連接好?，F(xiàn)場安裝時只需要固定支架部分，然后進(jìn)行調(diào)試對準(zhǔn)即可。安裝時要注意以下幾點：?

??1)?支架安裝要求上表面在同一水平面，而且要與地面平行。在完成安裝后要保證不會產(chǎn)生位移。支架間距為3米。支架由8顆鋼膨脹螺栓固定于隧道墻面，建議安裝高度為3米(如下圖所示)。

2)?分為發(fā)射/接收端和反射端視線內(nèi)沒有障礙物?。

3）建議將COVI檢測器安裝到隧道側(cè)墻壁上，且安裝方向和車行進(jìn)方向一致。。

2.3安裝圖

安裝支架底板孔位圖如下

整體效果圖如下：

2.4設(shè)備調(diào)試

1)?初步觀測，適當(dāng)調(diào)節(jié)接收機/發(fā)射機和反射機支架底座上的螺栓，使接收機/發(fā)射機和反射機的鏡筒大致在一條直線上，固定緊兩邊的螺栓。

2)?再次確認(rèn)接線無誤后，給設(shè)備接通電源。設(shè)備上電初始化后，接收機/發(fā)射機端鏡筒會發(fā)射出白色可見光(光亮較強，最好帶一個太陽鏡觀測)，光束進(jìn)入反射端。首先調(diào)節(jié)接收機/發(fā)射機支架底座上的調(diào)節(jié)螺栓，使光斑均勻分布在接收機鏡筒周圍后，固定該端的螺栓。接下來需要兩人分工合作，一人調(diào)節(jié)反射機端支架底座上的螺栓，大致觀測到發(fā)射光斑均勻分布在接收機/發(fā)射機端鏡筒周圍，微鎖緊螺栓。另一個人開始在接收機/發(fā)射機端機箱上的觀測鏡口觀測(最好帶太陽鏡)，繼續(xù)調(diào)整接收機/發(fā)射機端螺栓，直至觀測窗口的光束恰好為觀測窗的十字準(zhǔn)心zhong央，鎖緊收機/發(fā)射機端螺栓。至此，設(shè)備VI光路部分調(diào)試基本完成。此部分最好由專業(yè)人員來操作。

????3)?支架底座上的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)如下圖所示。

三、通訊協(xié)議

3.1?RS485總線

缺省串口設(shè)置：

波特率9600；

校驗位?無；

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)長度、數(shù)據(jù)，校驗。

???地址：每臺設(shè)備都可以設(shè)置自己的地址1-255（0x00ff），上位機通過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（讀取多個寄存器），06（寫單個寄存器）。

???數(shù)據(jù)起始地址：即要讀的數(shù)據(jù)地址（注一）。

???數(shù)據(jù)長度：本次要讀的數(shù)據(jù)個數(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：用于判斷接收信息是否出錯，校驗方法采用的是16位冗余循環(huán)碼（CRC16），校驗對象為除去檢驗字節(jié)本身的所有字節(jié)。校驗碼采用低字節(jié)在前，高字節(jié)在后。

???校驗計算方式代碼如下：

??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

{

????????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?<

}

3.2.1、讀取傳感器地址指令

發(fā)送：00?03?00?00?00?01?85?DB

00 03 00?00 00?01 85?DB

保留地址 功能碼 寄存器地址 寄存器數(shù)量 CRC16?校驗位

???????

回復(fù)：00?03?02?00?FF?C5?C4

00 03 ?02 00?FF C5?C4

保留地址 功能碼 寄存器數(shù)量 寄存器數(shù)據(jù) CRC16?校驗位

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?06?00?00?00?01?49?DB

00 06 00?00 00?01 49?DB

保留地址 功能碼 寄存器地址 新地址 CRC16?校驗位

???????

回復(fù)：00?06?00?00?00?01?49?DB

00 06 ?00?00 00?01 49?DB

保留地址 功能碼 寄存器地址 新地址 CRC16?校驗位

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)人士請勿自行更改?。?！

發(fā)送：00?06?01?02?00?02?A9?E6

00 06 01?02 00?02 A9?E6

保留地址 功能碼 寄存器地址 新波特率 CRC16?校驗位

???????

回復(fù)：00?06?01?02?00?02?A9?E6

00 06 01?02 00?02 A9?E6

保留地址 功能碼 寄存器地址 新波特率 CRC16?校驗位

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?01?00?03?41?D5

FF 03 00?01 00?03 41?D5

傳感器地址 功能碼 寄存器地址 寄存器數(shù)量 CRC16?校驗位

???????

回復(fù)：FF?03?06?00?64?9B?A6?3C?44?C6?ED

FF 03 ?06 00?64?9B?A6?3C?44 C6?ED

傳感器地址 功能碼 寄存器數(shù)量 寄存器數(shù)據(jù) CRC16?校驗位

CO濃度：

取數(shù)據(jù)區(qū)的前兩個字節(jié)。十六進(jìn)制為：0x0064?轉(zhuǎn)換為10進(jìn)制數(shù)為100，即當(dāng)前CO的濃度為100PPM。15s能見度為?5620m。

VI值：

取數(shù)據(jù)區(qū)的后四個字節(jié)。每個寄存器數(shù)據(jù)高位在前，組合為3C449BA6，轉(zhuǎn)換為浮點數(shù)為0.012，即當(dāng)前的VI值為0.012?1/m。

注：

地址 操作 內(nèi)容 備注

0x0001 只讀 CO濃度值，直讀，單位PPM。

0x0002

0x0003 只讀 VI值，四字節(jié)浮點格式，只讀，單位?1/m。

Ox004 只讀 CO濃度超限報警，數(shù)據(jù)0x0001表示報警，0x0表示無報警。

0x0005 只讀 VI超限報警，數(shù)據(jù)0x0001表示報警，0x0表示無報警。

CO和VI的報警值默認(rèn)為最大值，可通過指令配置修改。

3.3?配置協(xié)議(ASCII格式)

3.3.1?CO和VI的報警設(shè)置

CO報警值設(shè)置：

發(fā)送：

ALMCO=300

回復(fù)：

OK

注： ?表示回車換行符。設(shè)置CO的報警值為300ppm，報警值的取值范圍為0-500PPM，報警值設(shè)置成功回復(fù)OK。

CO報警值設(shè)置：

發(fā)送：

ALMVI=0.015

回復(fù)：

OK

注： ?表示回車換行符。設(shè)置VI的報警值為0.015?1/m，報警值的取值范圍為0-0.035?1/m，報警值設(shè)置成功回復(fù)OK。

3.3.2讀取報警參數(shù)設(shè)置

發(fā)送：

ALM?

回復(fù)：

CO:300,VI:0.012

注： ?表示回車換行符。當(dāng)前CO的報警值為300?ppm，VI的報警為0.012?1/m

四、設(shè)備常見問題及解決辦法

現(xiàn)象 解決方法

沒有通訊 檢查電源

檢查電纜

檢查通訊配置參數(shù)

數(shù)據(jù)異常 檢查鏡頭是否被異物污染

檢查周圍是否有平行的發(fā)光源

檢查設(shè)備是否發(fā)出白色可見光

如故障仍無法排除請聯(lián)系廠家?

私自拆開設(shè)備將不再享受質(zhì)保，涉及侵權(quán)必將追究法律責(zé)任！

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