恒奧德儀器海洋海上鹽霧濃度儀 激光散射法鹽霧在線監測儀 操作使用說明書

二〇二二年十月

文件演化頁

Rev. A：2022年5月20日，本文件第一版。

Rev. B：2022年10月12日，增加設備電池供電的相關內容。

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聲    明

本資料的使用權僅限于公司的用戶，未經公司的書面許可，不得將本手冊的任何部分或全部以任何形式或以任何手段（電子的或機械的，包括照相、復制或錄制），或為任何目的，進行復制或傳送。

有限擔保：公司保證您所定購的每套設備的硬件材料和工藝在正常使用和服務的情況下，自收到之日起至合同規定的時間范圍內不會出現故障。在擔保時間內，公司有選擇的采用快捷的方式為用戶維修或更換損壞的單元；如果設備出現故障，用戶可以將損壞的單元以任何方式運送至公司

公司對于在使用或不能使用該產品而造成的損失（包括，但不限于，直接的、間接的或附帶的）不承擔任何責任。

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目錄

1.    產品概述      4

1.1. 概述       4

1.2. 技術特點      4

1.3. 技術規格      4

2.    系統結構與主要功能 5

2.1. 外觀       5

2.2. 系統結構      5

2.3. 主要功能      6

2.3.1.     鹽霧濃度的測量  6

2.3.2.     環境參數的測量  6

2.3.3.     數據的記錄  6

2.3.4.     數據的輸出  6

2.3.5.     系統參數配置      7

2.3.6.     系統的指示  7

2.3.7.     工作模式      7

3.    設備操作和使用  7

3.1. 操作       7

3.2. 設備的接口  7

3.2.1.     電源和通訊接口  7

3.2.1.1.  Modbus RTU模式     7

3.2.1.2.  定制模式      8

3.2.2.     USB接口功能     8

3.3. 設備參數的配置  8

4.    安裝與維護  8

4.1. 環境要求      8

4.2. 安裝       8

4.3. 維護       9

4.3.1.     包裝       9

4.3.2.     運輸       9

4.3.3.     儲存       9

5.    技術支持與售后服務 9

附錄1 MODBUS RTU數據通信格式     10

附錄2 主動式串口數據通信協議（樣本）  13

附錄3 使用USB存儲設備進行數據下載與配置 14

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1.    產品概述

1.1. 概述

在海洋環境中，海水的鹽成分如氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣等由于海風海浪的影響，逸散至空氣中形成鹽粒子。這些鹽顆粒中的氯離子是海洋環境中使用的電子電器設備及金屬結構件腐蝕的主要因素之一。針對該情況，目前行業主要采用采氣法收集現場空氣樣本，然后利用硝酸銀分光光度法等方法進行測量，但此方法成本較高，操作較為繁瑣，難以實現自動化和數字化。公司推出的 激光散射法鹽霧在線監測傳感器，可實時在線地測量海洋環境下空氣中地鹽霧粒子含量，并進行記錄和輸出，極大的彌補了

顆激光散射法鹽霧在線監測傳感器（下文簡稱“設備"）采用激光散射原理，通過測量流動空氣中顆粒物（如鹽粒子）等對激光的散射信號得到顆粒物的含量及粒度分布，為目前成熟和應用廣泛的一種顆粒物測量技術，該設備具有設備體積小、測量方便、易于集成等特點。ZRX-30778還同時測量所處環境的溫度、濕度等環境數據，結合所處位置其他環境因素的測量數據，實時給出空氣中鹽霧含量的水平。

ZRX-30778可實現上述測量數據的實時輸出和記錄，其實時測量結果可通過RS-485接口，按照Modbus RTU或定制的協議輸出，也可通過模塊或外置的數據傳輸單元，如LoRa，4G等實現有線或無線方式進行輸出。設備自帶存儲設備可保存1~2年的測量數據（依據記錄時間間隔而定），數據可通過USB接口進行下載。

ZRX-30778采用一體式設計，帶有具有一定防護性能的外殼，安裝簡便，可安裝于室內或戶外有遮擋的通風處，如百葉箱內等位置。

1.3. 技術規格

測量

?   鹽霧濃度測量范圍： 0~10mg/m3（以氯離子濃度表示）

?   鹽霧濃度測量精度： 20%或20ug/m3

?   溫度測量范圍：  -20℃~100℃

?   溫度測量精度：  <0.5℃

?   濕度測量范圍：  0%RH~100%RH

?   濕度測量精度：  <2%RH

?   測量數據刷新時間： 約1s（數據穩定后）

測量記錄與數據接口

?   數據記錄內容：  系統時間

設備狀態

鹽霧濃度

粒徑大小及分布

環境參數（溫度、濕度）

?   內部數據存儲量：     >100000組

?   歷史數據下載方式： USB存儲設備（U盤）

?   數據接口：  RS-485（Modbus RTU）

私有協議（可選，可配合客戶系統和環境進行定制，如LoRa、WIFI或4G等）

?   時間準確性：      誤差<1s/天

操作及指示

?   測量結果顯示：  OLED液晶顯示（可選）

電源

?   供電：   電壓：DC9~24V，功率（工作時）<1W

可選：鋰電池供電1)

使用環境要求

?   溫度：   0℃-65℃

?   濕度：   0~100%RH，無凝結

?   電磁兼容性：      符合GB/T 17626相關要求

注：

1)：使用鋰電池供電時，設備處于定時喚醒工作模式，詳見2.3節。

2.    系統結構與主要功能

2.1. 外觀

設備的典型外觀及尺寸如圖1所示：

設備采用一體化設計，使用設備外殼掛耳上螺栓孔進行安裝，建議安裝方向如圖所示。

應當注意的是，隨項目不同，外形和接口位置在具體供貨中可能存在差異，應以項目文件為準。

圖 1 設備外形

1.OLED顯示屏（可選）、2.數據線纜鎖緊頭、3. 安裝螺栓孔、4.排氣口防雨罩、5.進氣口防雨罩。

2.2. 系統結構

系統結構如下圖所示：

2 設備結構

2.3. 主要功能

2.3.1.     鹽霧濃度的測量

本設備中的激光顆粒物傳感器采用激光散射原理進行顆粒物粒徑和濃度的測量。傳感器以一定的流量吸入空氣，當空氣中的顆粒物通過傳感器內部光敏感區域時，照射在顆粒物上的激光光束會產生散射，以一定角度的散射光投射到傳感器上，經過電路處理，可得到顆粒物的粒徑分布。由于在海洋環境或受控的試驗環境下，空氣中的主要顆粒物為鹽霧顆粒，通過相關試驗數據的標定，可以得到鹽霧濃度（以氯離子濃度表示）。

2.3.2.     環境參數的測量

本設備使用獨立的高精度溫濕度感器對環境參數進行測量和記錄，環境參數的測量還用于鹽霧濃度的計算。

2.3.3.     數據的記錄

本設備使用內部存儲芯片保存數據測量結果，存儲量大于100000組，可保存至少約2年的記錄數據（根據測量記錄間隔確定）。數據存儲芯片容量不足時，早期數據將被覆寫。

記錄數據內容包括：測量時間、設備狀態、環境溫、濕度、各粒徑顆粒物濃度（>0.3μm，>0.5μm，>1.0μm， >3.0μm， >5.0μm，>10.0μm），鹽霧濃度等。

可將內部存儲數據復制至USB存儲設備（U盤）上。

2.3.4.     數據的輸出

默認情況下，本設備通過RS-485接口采用Modbus RTU方式進行數據輸出。本設備作為從站，實時刷新數據及狀態，主站可通過標準的Modbus RTU協議，讀取從站寄存器以獲得測量數據和狀態。

另外，該串口還可根據用戶場景和需求來實現擴展的數據輸出方式，如通過內置模塊或外掛數據傳輸單元（DTU）的方式，實現LORA、WIFI或4G等傳輸，實現與用戶系統的連接和遠程監控。數據輸出的頻次、格式可根據需求定制。

詳見“系統使用和操作"章節。

2.3.5.     系統參數配置

默認情況下，可通過Modbus RTU讀寫寄存器的方式對本設備的參數進行配置。

也可通過插入包含配置文件的USB存儲設備對設備進行配置。

系統配置將存儲于內部存儲器，配置操作詳見“系統使用和操作"章節。

2.3.6.     系統的指示

如配有OLED顯示屏，系統將實時顯示當前的設備狀態和測量結果。

詳見“系統使用和操作"章節。

2.3.7.     工作模式

系統使用電池供電時，設備處于休眠-喚醒的工作模式，每隔固定時間，設備將喚醒并進行一段時間的測量，并將測量數據進行記錄和輸出，數據輸出將采用定制方式。

應當注意的是，使用電池供電時，根據設備所需的工作時間、喚醒頻次，電池的容量和尺寸將影響設備的尺寸和布局，應參考項目相關文件。

3.    設備操作和使用

3.1. 操作

設備上電后，設備即開始運行。設備需要約10~20秒的時間進行預熱，其后數據將以每1s一次的頻率進行刷新。設備預熱時，顯示和輸出的數據可能不準確，預熱狀態將在OLED和數據接口中指示。

設備出錯自動復位時，將會重新進行預熱過程。

3.2. 設備的接口

3.2.1.     電源和通訊接口

應使用直流9~24V電源進行供電，電源波動范圍應小于10%，供電電流應滿足設備功耗要求（約1W左右）。

設備提供一個RS-485半雙工雙線（A+，B-）串口以進行通訊，電源和通訊接口接線定義如下（線顏色定義以隨機文件為準）：

航插管腳編號      線顏色   定義

1     紅色       系統電源+

2     黑色       系統電源-

3     綠色       485 A+

4     黃色       485 B-

-     屏蔽線   必要時可連接

3.2.1.1.  Modbus RTU模式

當RS-485接口用于Modbus功能時，參數如下：

3.2.1.2.  定制模式

此模式下，通訊參數和數據格式可定制。附錄中給出了一個簡單的例子。

3.2.2.     USB接口功能

用戶可通過設備上的USB接口進行數據下載。默認情況下，用戶需要移除設備表面蓋板，并將專用的USB下載線插入對應的接口，然后將U盤連接至下載線末端進行數據下載。

用戶插入U盤時，監測儀將會把內置存儲器中所有數據及配置文件轉移至用戶U盤中，數據將以制表符分隔的文本文件格式進行保存，文件樣例見附錄。

同時用戶可使用U盤對系統參數進行配置。

用戶U盤應保持可用容量大于128Mb，并為FAT或FAT32文件格式。建議在下載前對U盤進行格式化。

3.3. 設備參數的配置

用戶可配置內容如下：

?   系統時間；

?   數據記錄時間間隔：1分鐘~8小時。

?   串口工作模式（Modbus RTU，或定制模式，可選）

?   串口主動外發數據周期（定制模式下，可選）

可使用的配置方式如下：

1)    通過串口（Modbus RTU或定制模式下的配置指令）；

2)    通過U盤建立配置文件進行配置。

配置方式見相關附錄。

4.    安裝與維護

4.1. 環境要求

設備應應用于室內環境或室外有遮擋的環境，應避免暴露于淋雨或長時間直接日曬的情況下。應當注意的是，鹽霧濃度的測量受其他成分顆粒物的影響，安裝環境應遠離如排氣口、煙囪、人員活動密集場所等位置；同時，應避免將設備安裝在氣流流速過大的空間，如風管、空調出風口等。

一般情況下，安裝地點應無爆炸危險，無過量腐蝕性氣體及導電塵埃、無嚴重霉菌、無劇烈震動源，避免陽光直射；場地安全符合 B 類規定；接地電阻符合要求。

4.2. 安裝

應參考圖1，使用Φ4mm的孔進行固定。

設備固定完畢后連接電源后，可通過設備上OLED顯示屏或通過數據輸出接口查看傳感器的運行狀態。

4.3. 維護

為確保其保持正常的使用性能，在包裝、運輸、儲存過程中應注意以下幾點。

4.3.1.     包裝

包裝為具有防塵、防雨、防水、防潮、防震的全封閉包裝箱，內含產品合格證及裝箱單。請務必按照裝箱單仔細核對，如有疑問及時與公司聯系。

4.3.2.     運輸

產品適應于陸運、空運、水運（海運）。運輸裝卸應按包裝箱的標志進行操作，防止劇烈碰撞、搖晃柜體而造成內部連接松動、脫落以及整體結構變形等。

4.3.3.     儲存

產品儲存場所環境溫度-40℃～+85℃，相對濕度不大于85%，應確保產品免受酸、堿、鹽、腐蝕性、爆炸性物質、灰塵以及雨、雪的侵害；長期保存時，應保留原包裝。

5.    技術支持與售后服務

1)    對用戶提出的技術咨詢，給予快捷的答復。

2)    對用戶索要的技術資料、以及產品說明書，由公司的部門負責提供。

3)    產品交付后的技術問題提供電話指導。

4)    公司負責協調提供備品、配件。

附錄1 Modbus RTU數據通信格式

1.    Modbus RTU通信參數：

?   默認為RS-485；

?   波特率：9600；

?   Byte格式：8n1（8位數據位，無校驗位、1位停止位）；

?   監測儀為從站，默認地址0x0A

?   支持功能碼：0x03（讀保持寄存器），0x06（寫單個寄存器）及0x10（寫多個寄存器），Modbus指令格式及返回信息見

2.    Modbus寄存器列表

寄存器地址（十進制）     寄存器地址

（十六進制）      類型       字節順序      參數名稱      解釋       示例

0005      0x05      16位無符號 AB  記錄時間間隔      以秒表示的記錄時間間隔 60=60秒

0006      0x06      16位無符號 AB  Modbus地址      實際使用0~128  10

0016      0x10      16位無符號 AB  設備時間-年 以BCD碼表示的時間 0x0022=2022年

0017      0x11      16位無符號 AB  設備時間-月       0x0005=5月

0018      0x12      16位無符號 AB  設備時間-日       0x0010=10日

0019      0x13      16位無符號 AB  設備時間-時       0x0013=13時

0020      0x14      16位無符號 AB  設備時間-分       0x0025=25分

0021      0x15      16位無符號 AB  設備時間-秒       0x0004=4秒

0022      0x16      16位無符號 AB  設備運行狀態      0：出錯，1：預熱，2：穩定運行  2：穩定運行

0024      0x18      16位有符號 AB  實時濕度      以0.1%RH表示的實時濕度     541=54.1%RH

0024      0x19      16位有符號 AB  實時溫度      以0.1℃表示的實時溫度   243=24.3℃

0034-0035   0x22- 0x23  32位無符號 ABCD    直徑大于0.3μm的粒子數 以個/L表示的粒子個數       3233=3233個/L

0036-0037   0x24- 0x25  32位無符號 ABCD    直徑大于0.5μm的粒子數      

0038-0039   0x26- 0x27  32位無符號 ABCD    直徑大于1.0μm的粒子數 以個/L表示的粒子個數    同前

0040-0041   0x28- 0x29  32位無符號 ABCD    直徑大于3.0μm的粒子數      

0042-0043   0x2A- 0x2B  32位無符號 ABCD    直徑大于5.0μm的粒子數      

0044-0045   0x2C- 0x2D 32位無符號 ABCD    直徑大于10μm的粒子數       

0054-0055   0x36- 0x37  32位無符號 CDAB    鹽霧濃度      以mg/m^3氯離子濃度表示的鹽霧濃度       0.541=0.541mg/m^3

0060      0x3C      16位無符號 AB  指令       指令寄存器，寫入，先寫參數

0061-0062   0x3D-0x3E  32位無符號 ABCD    參數       指令參數寄存器，寫入    

3.    參數配置

用戶可通過寫入單個寄存器指令0x06或0x10按照特定的順序，將指令和數據寫入特定的寄存器來實現參數的配置。一般過程如下：

1)    在寄存器61、62中寫入需要配置參數的數據，數據以32位的ABCD順序寫入。

2)    在寄存器60中寫入對應的指令以觸發參數配置。

2)    在寄存器60中寫入指令21觸發操作。

注：請確保指令在可接受范圍，并避免寫入除60~62寄存器以外的寄存器。

4.    Modbus配置指令表

指令功能      寄存器[60]   寄存器[61-62]（表示均為ABCD） 是否立即生效

設置日期      21   BIN表示的日期，如21年2月1日為210201  Y

設置時間      22   BIN表示的時間  Y

設置記錄時間間隔     24   1=1秒，范圍為60~8*3600    Y

Modbus地址      31   1~128    N

串口功能選擇      32   1=串口為Modbus RTU模式，0=串口為自定義模式 N

重啟設備      97   99   Y

附錄2 主動式串口數據通信協議（樣本）

注：本附錄為協議樣本，主動式串口數據通訊的協議應參考具體項目文件。

1.    串口參數：

?   默認為RS-485；

?   波特率：9600；

?   Byte格式：8n1（8位數據位，無校驗位、1位停止位）；

串口數據通信格式如下：

2.    數據輸出（從監測儀到外部設備，每次數據刷新后輸出）

 每次檢測數據為一幀，每幀以字符串"$"起始，換行符"\n"結束，每幀內部各個字段之間以","分割，各字段含義如下：

字段號   樣例       含義       備注

1     $PSM31 頭部       固定

2     22/05/16      日期      

3     11:28:00 時間      

4     1     設備狀態      0表示錯誤，1表示預熱，2表示數據穩定

5     22.91     溫度       單位為攝氏度

6     54.24     濕度       單位為%RH

7     0.531     鹽霧濃度      單位為mg/m^3

8     未表示   結束       字符\r\n

3.    配置：

通過串口直接發送相應指令和參數進行配置，指令和參數之間以“="連接，如：

設置日期：S_Date=220101（設置時間為22年01月01日）

指令如下：

指令功能      指令       參數       是否立即生效

設置日期      S_Date   BIN表示的日期，

設置時間      S_Time  BIN表示的時間  Y

設置記錄時間間隔     S_RecordInterval 1=1秒，范圍為60~8*3600    Y

Modbus地址      S_ModbusADD   1~128    N

串口功能選擇      S_ModbusEN      1=串口為Modbus RTU模式，0=串口為自定義模式 N

重啟設備      S_SystemReset    99   Y

附錄3 使用USB存儲設備進行數據下載與配置

1.    一般要求

應使用USB2.0接口的USB存儲設備（U 盤），U盤容量不應格式化為FAT32格式，并且取消寫保護，推薦在每次進行數據下載或配置前格式化U盤。

2.    數據下載

當U 盤插入設備時，數據將自動下載至U盤，文件將以設備的ID_當前的日期和時間命名，如“S0003101101_220216111106.txt"，格式為使用制表符分割的文本文件，可直接復制內容至表格工具（如Excel，WPS表格等）。數據文件格式如下：

配置文件第一行應固定為“CFG=NEW"，否則將被忽略。從第二行起為配置指令和配置參數，以“配置指令=配置參數"格式，每行僅進行一個指令的配置，最后一行之后必須有一個空行。上例中，第二行為配置記錄時間間隔為60秒，支持的配置指令如下：

指令功能      指令       數據范圍      是否立即生效

設置日期      S_Date   BIN表示的日期，

設置時間      S_Time  BIN表示的時間  Y

設置記錄時間間隔     S_RecordInterval 1=1秒，范圍為60~8*3600    Y

Modbus地址      S_ModbusADD   1~128    N

串口功能選擇      S_ModbusEN      1=串口為Modbus RTU模式，0=串口為自定義模式 N

重啟設備      S_SystemReset    99   Y