一、產(chǎn)品簡(jiǎn)介

隨著(zhù)交通運輸業(yè)不斷發(fā)展，中長(cháng)型隧道在公路建設中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。隧道作為一個(gè)半封閉的柱狀空間，具有縱深長(cháng)、封閉性強等特點(diǎn)。機動(dòng)車(chē)輪胎與地面的摩擦和排放的尾氣，如不及時(shí)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(chē)輛司乘人員和維護工作人員的人身安全。COVI檢測器是用來(lái)在線(xiàn)采集VI(隧道能見(jiàn)度)和CO濃度的設備，可以實(shí)時(shí)監測隧道內的相關(guān)數據，提供給隧道相關(guān)的監管部門(mén)，為隧道通風(fēng)及道路安全通行提供決策依據。

XF-CQ15隧道COVI檢測器利用光學(xué)透射原理，實(shí)時(shí)檢測隧道環(huán)境內的一氧化碳濃度和VI值，可以反應出隧道內車(chē)輛排放廢氣在隧道內的聚集程度。提供不同輸出方式，當數據較高時(shí)，及時(shí)數據報警。

  1.1原理介紹

按照檢測原理不同，能見(jiàn)度檢測儀主要分為透射測量?jì)x和散射測量?jì)x。散射型測量?jì)x根據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，但要求采樣空間內無(wú)障礙物，因此無(wú)法適用于隧道狹窄空間。透射類(lèi)測量?jì)x因其測量直接、計算簡(jiǎn)單、易于實(shí)現且更加適用于對低能見(jiàn)度檢測，針對數據精度要求較高但對儀器體積要求不高的場(chǎng)所，因而更適合隧道特殊環(huán)境。

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

式中：V 為以水平天空為背景的黑色目標物能見(jiàn)度，σ為觀(guān)測方向大氣水平消光系數，ε為視覺(jué)反應閾值，取推薦值 0.05。能見(jiàn)度測量的關(guān)鍵即為如何準確測量大氣消光系數σ。

設光源初始光強為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)兩式即可推導出能見(jiàn)度 V、光學(xué)路徑長(cháng)度L、透過(guò)率τ三者之間關(guān)系：

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

光系數為標準。

依據上述理論，COVI檢測器根據透射原理工作，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(shí)際檢測光程為6米），由存在懸浮顆粒物，接收到的光信號會(huì )有所衰減。接收器根據得到的光信號值，通過(guò)計算，處理為相應的VI值。

1.2產(chǎn)品結構

XF-CQ15隧道COVI檢測器由發(fā)射接收端、反射端，安裝調節支架以及接線(xiàn)盒四部分組成。根據我國《公路隧道通風(fēng)照明設計規范》要求，安裝在隧道頂部或者側壁上。如下圖所示：

1.3產(chǎn)品尺寸  mm

 1.4技術(shù)參數

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標準modbus協(xié)議 輸出

兩路4-20mA輸出，對應當前CO和VI值，zui大負載200歐姆

兩路開(kāi)關(guān)量輸出，可定制，默認為CO和VI超限報警輸出

防護等級 IP65

數據更新間隔 1-120秒可選，默認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(xiàn)盒接口定義

接線(xiàn)盒內為P12端子排，標號為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(xiàn))

5 VI+ (4-20mA) 11 N(零線(xiàn))

6 RelayA1 12 PE(地線(xiàn))

2.2安裝說(shuō)明

COVI檢測器在出廠(chǎng)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(xiàn)盒。其中發(fā)射/接收端+支架部分和接線(xiàn)盒已經(jīng)用線(xiàn)纜連接好?，F場(chǎng)安裝時(shí)只需要固定支架部分，然后進(jìn)行調試對準即可。安裝時(shí)要注意以下幾點(diǎn)： 

  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(huì )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(xiàn)內沒(méi)有障礙物 。

3）建議將COVI檢測器安裝到隧道側墻壁上，且安裝方向和車(chē)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設備調試

1) 初步觀(guān)測，適當調節接收機/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(xiàn)上，固定緊兩邊的螺栓。

2) 再次確認接線(xiàn)無(wú)誤后，給設備接通電源。設備上電初始化后，接收機/發(fā)射機端鏡筒會(huì )發(fā)射出白色可見(jiàn)光(光亮較強，最hao帶一個(gè)太陽(yáng)鏡觀(guān)測)，光束進(jìn)入反射端。首先調節接收機/發(fā)射機支架底座上的調節螺栓，使光斑均勻分布在接收機鏡筒周?chē)?，固定該端的螺栓。接下?lái)需要兩人分工合作，一人調節反射機端支架底座上的螺栓，大致觀(guān)測到發(fā)射光斑均勻分布在接收機/發(fā)射機端鏡筒周?chē)?，微鎖緊螺栓。另一個(gè)人開(kāi)始在接收機/發(fā)射機端機箱上的觀(guān)測鏡口觀(guān)測(最hao帶太陽(yáng)鏡)，繼續調整接收機/發(fā)射機端螺栓，直至觀(guān)測窗口的光束恰好為觀(guān)測窗的十字準心中央，鎖緊收機/發(fā)射機端螺栓。至此，設備VI光路部分調試基本完成。此部分最hao由專(zhuān)業(yè)人員來(lái)操作。

    3) 支架底座上的調節結構如下圖所示。

三、通訊協(xié)議

3.1 RS485總線(xiàn)

缺省串口設置：

波特率9600；

校驗位 無(wú)；

數據位8；

停止位1。

3.2 MODBUS協(xié)議

采用標準的MODBUS通訊協(xié)議，一幀完整命令地址字節、命令字節、數據起始地址字節，數據長(cháng)度、數據，校驗。

   地址：每臺設備都可以設置自己的地址1-255（0x00ff），上位機通過(guò)不同地址可方位不同設備。

   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）。

   數據起始地址：即要讀的數據地址（注一）。

   數據長(cháng)度：本次要讀的數據個(gè)數。

   數據：有效數據，采用高字節在前，低字節在后的格式。

   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本身的所有字節。校驗碼采用低字節在前，高字節在后。

   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<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

00 03 00 00 00 01 85 DB

保留地址 功能碼 寄存器地址 寄存器數量 CRC16 校驗位

回復：00 03 02 00 FF C5 C4

00 03 02 00 FF C5 C4

保留地址 功能碼 寄存器數量 寄存器數據 CRC16 校驗位

數據段數據為 0x00FF，表示傳感器地址為 0xFF，當前傳感器地址取值范圍為 0x01-0xFF，其中 0xFF為默認地址。

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：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

回復與發(fā)送數據相同，表示地址修改成功，當前傳感器地址為 0x01。

3.2.3、修改傳感器波特率（改為 9600）

設置波特率為9600，非專(zhuān)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：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

回復與發(fā)送數據相同，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、讀取傳感器數據指令 （默認地址為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 寄存器數量 CRC16 校驗位

回復：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 寄存器數量 寄存器數據 CRC16 校驗位

CO濃度：

取數據區的前兩個(gè)字節。十六進(jìn)制為：0x0064 轉換為10進(jìn)制數為100，即當前CO的濃度為100PPM。15s能見(jiàn)度為 5620m。

VI值：

取數據區的后四個(gè)字節。每個(gè)寄存器數據高位在前，組合為3C449BA6，轉換為浮點(diǎn)數為0.012，即當前的VI值為0.012 1/m。

注：

地址 操作 內容 備注

0x0001 只讀 CO濃度值，直讀，單位PPM。

0x0002

0x0003 只讀 VI值，四字節浮點(diǎn)格式，只讀，單位 1/m。

Ox004 只讀 CO濃度超限報警，數據0x0001表示報警，0x0表示無(wú)報警。

0x0005 只讀 VI超限報警，數據0x0001表示報警，0x0表示無(wú)報警。

CO和VI的報警值默認為zui大值，可通過(guò)指令配置修改。

3.3 配置協(xié)議(ASCII格式)

3.3.1 CO和VI的報警設置

CO報警值設置：

發(fā)送：

ALMCO=300\r\n

回復：

OK\r\n

注：\r\n 表示回車(chē)換行符。設置CO的報警值為300ppm，報警值的取值范圍為0-500PPM，報警值設置成功回復OK。

CO報警值設置：

發(fā)送：

ALMVI=0.015\r\n

回復：

OK\r\n

注：\r\n 表示回車(chē)換行符。設置VI的報警值為0.015 1/m，報警值的取值范圍為0-0.035 1/m，報警值設置成功回復OK。

3.3.2讀取報警參數設置

發(fā)送：

ALM?\r\n

回復：

CO:300,VI:0.012\r\n

注：\r\n 表示回車(chē)換行符。當前CO的報警值為300 ppm，VI的報警為0.012 1/m

四、設備常見(jiàn)問(wèn)題及解決辦法

現象 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

數據異常 檢查鏡頭是否被異物污染

檢查周?chē)欠裼衅叫械陌l(fā)光源

檢查設備是否發(fā)出白色可見(jiàn)光

如故障仍無(wú)法排除請聯(lián)系廠(chǎng)家 

私自拆開(kāi)設備將不再享受質(zhì)保，涉及侵權必將追究法律責任！