气象站 |
使用说明书 |
JXBS-6001-QXZ_Ethernet |
Ver1.0 |
第1章 产品简介
1.1 产品概述
以太网型传感器是使用以太网进行传输,实时测量气象参数,并使用网线进行传输。设备支持主动上传与TCP Modbus两种形式。本系列产品充分利用现成的以太网网络实现不限距离的数据采集与传输与集中控制。
设备采用高灵敏度数字探头,信号稳定,精度高。具有测量范围宽、线形度好、防水性能好、使用方便、便于安装、传输距离远等特点,能够全天候、连续、自动的监测气象的因素,迅速、准确的收集监测数据,并通过网络传输至软件数据平台。
气象站可以广泛应用于用于水产养殖气象监测、机场环境监测、农业气象监测、以及大气环境空气质量在线实时监控。
1.2 产品优势
l 大气环境中粒子数浓度的传感器模组。传感器采用国外进口处理的芯片以及感光元件,通过微处理器进行信号的采集、处理并通过数字接口形式输出,实时准确检测大气环境中不同粒径的质量浓度
l 系统配件均采用高防水材料与设计,适应从南到北的应用环境。
l 专业气象组件,气象组件均由高精度、高可靠性传感器组成。
l 高集成性、产品采用IC级别集成,全部组件为原厂生产,绝非各地集成厂商可比。
l 一致、稳定、可靠
l 零点漂移小,重复性好
l 低功耗、寿命长
l 灵敏度高、响应速度快
l 产品经过EMC和EMI测试,抗干扰能力
1.3 参数指标
1.3.1 以太网参数
参数名称 | 参数内容 |
直流供电 | 12V-24V DC |
POE供电 | 48V标准POE供电(选配) |
传输接口 | RJ45 10M/100M自适应 |
通信协议 | 主动上报/TCP modbus |
DNS动态解析 | 支持 |
工作温度 | -20~50℃ |
工作湿度 | 0~95%(相对湿度)、无凝结 |
1.3.2 传感器参数(任意选配)
技术参数 | 测量范围 | 分辨率 | 精度 | 单位 |
温度 | -40-80 | 0.1 | ±0.2 | ℃ |
湿度 | 0-100 | 0.1 | ±3 | %RH |
风速 | 0-60 | 0.1 | ±0.3 | m/s |
风向 | 16方向 | 1方向 | - | - |
CO2 | 0-5000 | 1 | ±50+3% | ppm |
PM2.5 | 0-999 | 1 | ±10F.s | ug/m3 |
PM10 | 0-999 | 1 | ±10F.s | ug/m3 |
大气压 | 10-1200 | 0.01 | ±0.1 | mbar |
光照度 | 0-200000 | 1 | ±7% | Lux |
噪声 | 30-130 | 0.1 | ±1.5 | dB |
二氧化氮 | 0-20 | 0.1 | ±3F.s | ppm |
二氧化硫 | 0-20 | 0.1 | ±3F.s | ppm |
一氧化碳 | 0-1000 | 0.1 | ±3F.s | ppm |
臭氧 | 0-20 | 0.1 | ±3F.s | ppm |
土壤温度 | -40℃-80℃ | 0.1 | ±0.5 | ℃ |
土壤湿度 | 0-100 | 0.1 | 0-53%范围内为±3%; 53-100%范围内为±5% | %RH |
蒸发量 | 0-200 | 1 | ±1 | mm |
太阳总辐射 | 0-1500 | 1 | ±3F.s | W/m2 |
光合有效辐射 | 0-2000 | 1 | ±3F.s | W/m2 |
紫外线 | 0-1500 | 1 | ±3F.s | W/m2 |
第2章 系统组成
2.1 产品清单
本产品由四部分组成,包括参数检测终端百叶箱、防水LED看板、立杆支架三部分组成。
l 百叶箱传感器(参数自由搭配)
l 485外接传感器(选配)
l LED屏幕(选配,尺寸可订制)
l 联动中控显示箱(选配)
中控箱配置一个7寸超大触控屏幕(界面显示可订制),用来实时显示系统状态并设置联动功能、微调相关参数。
l 立杆
我司使用的高碳钢材的立杆支架,稳定、牢固,质量高,如图所示:
注:立杆的规格有多种,可联系我司客服或者在官网查看,根据需求选择购买
l 太阳能系统(选配)
太阳能供电系统包括18W太阳能电池板(默认)、一块7Ah(默认)大容量蓄电池、太阳能控制器,以及中控箱(内部放置太阳能控制器以及蓄电池)。
安装设备前请检查设备清单:
| 名称 | 数量 |
| 传感器(选配) | |
| 中控箱(选配) | 1个 |
太阳能系统(选配) | 太阳能控制器 | 1个 |
太阳能电池板 | 1块 |
蓄电池 | 1块 |
LED屏幕(中英文) | 3*3(默认) | 选配 |
4*4 |
6*6 |
2.2 产品外观尺寸
设备分为普通DC电源适配器供电型与POE集中供电型,具体接口如下所示。
| 样式 | 说明 |
电源 | 圆口DC头 | 12-24V直流供电 |
网口 | RJ45接口 | 连接10/100M网线 |
如上图所示为普通供电版本设备,分为一个DC口供电口和一个防水RJ45网线口。
普通供电方式的传感器需要在接好网线的同时接上直流电源。出厂提供默认50cm线材。
| 样式 | 说明 |
网口 | RJ45接口 | 连接10/100M网线标准POE网线 |
如上图所示为POE供电版本设备,外设一个防水RJ45口。 POE供电时网络传感器仅有一个网络接口,您只需要使将POE网线插入网口即可。
注意,本设备仅支持标准48V国标POE交换机,并不支持24V非标交换机,如果有特殊需求请联系厂商。本POE供电兼容1236和4578两种供电模式。
2.3 安装说明
本产品配有一个默认的RJ45防水接头以适应室外的使用,如下图所示,请将网线穿过防水头后,再压制水晶头,然后插入网线并拧紧防水接头即可。
如果您对防水没有要求,可以不使用防水保护套,直接插入成品网线使用即可。
第3章 硬件连接
3.1 传感器说明
3.1.1百叶箱
百叶箱底部有两个航空插口,位于中间的3P航空插口用来连接供电设备,5V供电,用户可根据需求选择屏幕或者5V电源适配器来给百叶箱供电。4P航空插口通过一根一拖多的连接线来连接各种485传感器(例如风速、风向、雨雪、雨量等485设备),如下图所示:
温馨提示:部分订单含有气体类传感器,有可能会有两个百叶箱,届时按照线上贴的“接另一个百叶箱”标签接好即可。
3.1.2 485传感器
485传感器根据订单需求不同,种类也不同,主要有风速、风向、雨量、雨雪、蒸发量、太阳总辐射、光合有效辐射、土壤三合一、紫外线、土壤氮磷钾、叶面温湿度等各种485传感器可供客户选择。
下图以雨雪传感器为例:
连接485设备通常都配有一根一拖多的连接线,一端为4P航空头,连接百叶箱的传感器接口,另一端为多根末端为螺纹的线,用于连接485传感器。
将485设备的螺纹接头接到对应的一拖多线上即可。
3.2 太阳能供电系统连接说明
太阳能供电系统包括18W太阳能电池板(默认)、一块7Ah(默认)大容量蓄电池、太阳能控制器,以及太阳能控制箱(用于放置太阳能控制器以及蓄电池)。太阳能控制箱内通常会配有太阳能控制器的接线图,按图接线即可。
3.3 中控箱(内含7寸触摸彩屏)说明
触摸屏控制板上面标有电源、联动1和联动2、以及连接百叶箱的通讯线,如下图所示:
中控箱内置一个交流220V转直流12V的模块,用户按照线上贴的标签连接220V电源即可。
第4章 产品安装
4.1 产品安装步骤
4.1.1 有LED屏幕设备安装
l 百叶箱、风速风向传感器
取出横杆和铁片,使用配套的螺丝将横杆固定在立杆上;然后再使用配套的螺丝将传感器固定在横杆上;同时使用螺丝将避雷针固定在立杆顶端。
风向传感器安装时,传感器底部有标识“N”,标识安装时正对着“北”
l LED屏幕
将LED大屏幕正面朝下放置在地面上,此时传感器已经安装到了横杆上注意不要磕碰地面损坏传感器
LED灯板是有强力磁铁吸附在屏幕上,在安装过程中可能会因为剧烈晃动会导致屏幕脱落,无需担心只需要将脱落的屏幕灯板原样放回即可,磁铁自动吸附
用抱箍将LED屏幕将固定到立杆上,注意要拧紧螺丝。如下图所示:
4.1.2 太阳能供电系统设备安装
l 百叶箱、风速风向传感器
取出横杆和铁片,使用配套的螺丝将横杆固定在立杆上;然后再使用配套的螺丝将传感器固定在横杆上;同时使用螺丝将避雷针固定在立杆顶端。
风向传感器安装时,传感器底部有标识“N”,标识安装时正对着“北”
l 雨量传感器
取出雨量支架,使用我司赠送的螺丝,将雨量固定在支架上(保持水平),再取出抱箍,使用螺丝将支架固定在立杆合适的位置
l 太阳能板、中控箱
取出抱箍和螺丝,将太阳能板和中控箱固定在合适的位置
按照上述步骤,组装完成,如图所示:
注:传感器之间的接线请参考第二章的接线说明即可。
4.1.3 固定立杆
l 将立杆竖起,按照立杆底部过空的方位在平坦坚硬的水泥地面上用钻孔机钻入四个可放入膨胀螺丝的孔,不宜太大影响固定。
l 用膨胀螺丝压上垫片夹紧立杆拧入打好的孔,注意要拧紧膨胀螺丝。如图所示:
第5章配置软件安装及使用
我司提供配套的“以太网软件配置调试工具”,可以方便的使用电脑对以太网传感器进行设置,修改网路信息,读取传感器数值等。
5.1软件基本使用与设备搜索
首先您需要将我们的传感器解压到单独文件夹中,不要漏掉文件,请确保您电脑的.Net版本是2.0及以上,Win7SP1版本以上的都已经预装了.Net2.0版本,XP或者早期的Win7请安装.Net2.0。
软件界面分为如下几部分,如图,左边为设备搜索和操作信息显示区域,中间为配置区域,可以进行设备的基本配置,传感器的调试与固件升级。
请注意,使用时首先选择正确的网卡,尤其注意您的电脑有有线网卡和无线网卡时注意选择。然后点击搜索设备,此时会在设备列表中显示全部在线的设备,然后双击设备列表中您需要访问的设备,可以获取设备当前的基本配置。请注意每一步操作前都要首先搜索设备并双击设备,如下图。
您可以修改指定的参数,修改过参数后点击
5.2传感器的网络配置
设备的基本设置主要包括以下几个方面:
基础网络设置 |
设备名称 | 客户用来标示自己的设备名称,自行修改,长度不大于10个汉字或者20个英文。 |
设备IP | 以太网传感器自身的静态IP,在没有勾选DHCP时使用本IP。 |
设备网关 | 以太网传感器自身的网关,在没有勾选DHCP时使用本网关。 |
子网掩码 | 以太网传感器自身的子网掩码,在没有勾选DHCP时使用本子网掩码。 |
DHCP | 自动搜寻IP,会根据您网络中的路由器自动获取IP,网关,子网掩码。 如果路由器中没有开启DHCP,则1分钟后会使用静态IP。 |
TCPmodbus设置 |
启动 TCPmodbs | 勾选本选项后设备以TCPmodbus从机方式工作。TCPmodbus和主动上传只能二选一 |
本地TCP modbus端口 | 监听的TCP端口号。 |
主动上报设置 |
服务器地址类型 | 可以选择上传到指定IP或者指定域名。 IP形式或者域名形式二选一。 |
目标IP/域名 | 需要上传到的指定IP或者域名。域名长度不能超过14个英文。 |
目标端口 | 需要上传到的指定端口。 |
主通信模式 | 主动上传使用的TCP协议或者UDP协议。 |
5.3传感器参数设置
在传感器调试页面可以设置一些参数,注意设置这些参数的时候,设备必须工作在TCP modbus模式,不能工作在主动上传模式。
TCPmodbus配置设置 |
TCPmodbus从机地址 | 可以设置TCPmodbus的从机地址,范围0-253,其中254是广播地址。 |
协议类型 | 可以选择主动上传协议类型,0代表不主动上传,1代表使用系统默认协议主动上传,2代表使用其他协议主动上传。 |
上报间隔 | 主动上传的上报间隔,单位1s,范围1-65535秒。 |
5.4主动上传与TCPmodbus模式的切换
系统出厂默认使用TCP modbus方式工作,如果需要切换到主动上传模式,请按照以下步骤操作,注意步骤顺序不要错乱,否则会导致配置失败。
①在传感器调试页面设置上报协议为1,修改上报间隔为您期望的间隔。
②在传感器配置页面,将启动TCPmodbus的选项取消勾选,并设置主动上报设置,保存配置。
如果您需要切换回TCPmodbus模式,请按照以下步骤操作,注意步骤顺序不要错乱,否则会导致配置失败。
①在传感器配置页面,将启动TCPmodbus的选项勾选,保存配置。
②在传感器调试页面设置上报协议为0。
第6章通信协议(TCP modbus)
6.1TCP modbus基本通信格式
TCP Modubs由两部分组成,由MBAP头和PDU数据包组成。
其中MBAP数据头包含以下几部分:
区域 | 长度 | 描述 | 客户端 (主机) | 服务器 (从机) |
传输标志 | 2字节 | MODBUS请求和响应传输过程中序列号,一般每一次传输自增1。 | 客户端生成 | 应答时复制该值 |
协议标志 | 2字节 | Modbus协议默认为0 | 客户端生成 | 应答时复制该值 |
长度 | 2字节 | 剩余部分的长度 | 客户端生成 | 应答时由服务器端生成 |
单元标志 | 1字节 | 从机标志(从机地址) | 客户端生成 | 应答时复制该值 |
其中PDU数据组成如下,相较于Modbus-RTU协议,少了校验码。
从机应答帧结构:
功能码 | 有效字节数 | 第一数据区 | 第二数据区 | 第N数据区 |
1字节 | 2字节 | 2字节 | 2字节 | 2字节 |
6.2寄存器地址(表内之外的参数可联系公司售后技术支持)
寄存器地址 | PLC组态地址 | 内容 | 单位 |
0000H | 40001 | 湿度 | 0.1%RH |
0001H | 40002 | 温度 | 0.1℃ |
0002H | 40003 | 土壤湿度 | 0.1%RH |
0003H | 40004 | 土壤温度 | 0.1℃ |
0004H | 40005 | PM2.5 | 1ug/m3 |
0005H | 40006 | CO2浓度 | 1ppm |
0006H | 40007 | 气体浓度 | 0.1ppm |
0007H | 40008 | 光照度高位 | 1Lux |
0008H | 40009 | 光照度低位 | 1Lux |
0009H | 4000a | PM10浓度 | 1ug/m3 |
000aH | 4000b | 大气压力高位 | 0.01kpa |
000bH | 4000C | 大气压力低位 | 0.01kpa |
000cH | 4000D | 噪声值 | 0.1dB |
6.3通讯协议示例以及解释(若设备为二氧化硫、温湿度)
6.3.1读取设备地址0x01的SO2值
问询帧
传输标志 | 协议标志 | 长度 |
0x00 0x01 | 0x00 0x00 | 0x00,0x06 |
单元标志 | 功能码 | 起始地址 | 数据长度 |
0x01 | 0x03 | 0x00,0x06 | 0x00,0x01 |
应答帧(例如读到SO2的值为1.89ppm)
传输标志 | 协议标志 | 长度 |
0x00 0x01 | 0x00 0x00 | 0x00,0x05 |
单元标志 | 功能码 | 有效字节数 | SO2值 |
0x01 | 0x03 | 0x02 | 0x00 0xBD |
SO2:
00BD H(十六进制)=189=>SO2=1.89ppm
6.3.2读取设备地址0x01的温湿度值
问询帧
传输标志 | 协议标志 | 长度 |
0x00 0x01 | 0x00 0x00 | 0x00,0x06 |
单元标志 | 功能码 | 起始地址 | 数据长度 |
0x01 | 0x03 | 0x00,0x00 | 0x00,0x02 |
应答帧(例如读到温度为17.5℃,湿度为25.4%RH)
传输标志 | 协议标志 | 长度 |
0x00 0x01 | 0x00 0x00 | 0x00,0x07 |
单元标志 | 功能码 | 有效字节数 | 湿度值 | 温度值 |
0x01 | 0x03 | 0x04 | 0x00 0xFE | 0x00 0xAF |
温度:
00AF H(十六进制)=175=>温度=17.5℃
湿度:
00FE H(十六进制)=254=>湿度=25.4%RH
6.3.3读取设备地址0x01温湿度、SO2浓度值
问询帧
传输标志 | 协议标志 | 长度 |
0x00 0x01 | 0x00 0x00 | 0x00,0x06 |
单元标志 | 功能码 | 起始地址 | 数据长度 |
0x01 | 0x03 | 0x00,0x00 | 0x00,0x07 |
应答帧(例如读到温度为28.3℃,湿度为78.8%RH,二氧化硫的值为0.4ppm)
传输标志 | 协议标志 | 长度 |
0x00 0x01 | 0x00 0x00 | 0x00,0x09 |
单元标志 | 功能码 | 有效字节数 | 湿度值 | 温度值 | SO2值 |
0x01 | 0x03 | 0x06 | 0x03 0x14 | 0x01 0x1B | 0x00 0x28 |
温度:
011B H(十六进制)=283=>温度=28.3℃
湿度:
0314 H(十六进制)=788=>湿度=78.8%RH
SO2:
0028 H(十六进制)=40=>SO2=0.4ppm
第7章主动上报协议
7.1主动上报方式
设备可以采用TCP或者UDP方式主动上报,上报均采用Client方式,其中TCP采用长连接形式,设备具有KeepAlive机制,会主动保持和服务区的连接并且进行无限次的断线重连。
7.2协议基本组成
协议的基本组成如下:
其中帧头2字节,固定为0xfe 0xdc。
设备版本号1字节,在本协议中为0x01。
设备ID为6字节,出厂内部固定,每一个本设备均有一个唯一的设备ID,客户可以使用该ID区分不同的设备。
传输Session为4字节,由设备指定,每次发送自增1,用来标识设备的传输顺序。
命令字节,长度,内容见下文。
校验和1字节,本协议中校验和不使用,此处固定为0。
7.3主动上报协议
主动上报的命令字节,长度,内容如下文所示。
命令字节 | 长度 | 内容 |
0x03 | 0x30(48) | 见下文数据上报内容 |
数据上报内容:
数据1内容(4字节) | 数据2内容(4字节) | .. | 数据12内容(4字节) |
7.4主动上报协议实例
如下文是一个设备主动上传的数据:
fe dc 01 25 ab 4e a3 25 00 00 00 0503 003000 00 00 2800 00 003a00 00 012700 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
其中fe dc为固定帧头,01位版本号,设备唯一id为ab4ea325,本条指令的session为00000005,本条数据长度为0030也就是48个字节。
上传的第一组数00000028代表二氧化硫0.4ppm,0000003a代表5.8℃,00000127代表29.5%RH。剩下9组数据均为00000000不用,最后一个00为校验和。
00000028(16进制)转换成40(10进制)。