1 产品简介
本产品是一种采用微波技术的非接触式物位探测仪器， 专用于
监测天然水体或辅助水处理作业。
本雷达水位计采用 FMCW 调制方式，以三角波为调制信号，
天线波束 11°× 11°，工作在 24GHz（ISM 标准波段），全天候实
时探测内部雷达天线平面与水平面之间的距离。具体工作时，水位
计探测平面与水平面呈平行状态，通过发射连续波至水平面，并对
水平面反射回波进行分析，随后通过多次测量和内部计算，输出产
品探测平面与水平面之间的精确距离值。
本雷达水位计有三种标准物理电路接口：RS232/RS485、4~20mA、SDI-12（预留）。
本手册将介绍 HR-31A 型产品的具体操作方法，其为 MODBUS-RTU 通讯协议版本。
2 产品安装
2.1接口安装
如图 1 所示，航空插头插入的时候两部分的红点要对齐，如图中 3 标示的地方，同时拿住 1 所表示的
地方使劲插入，听到啪的一声响即插好。拔掉的时候，手拿住 2 所示的地方向外拔即可拔掉。
表 1 接口各引脚功能说明
图 1 接口实物图
引脚 说明
棕 电源输入（7V~28V DC）
蓝 GND
黄 TXD-A (RS232TX/ RS485 R+)
橙 RXD-B (RS232RX/ RS485 R-)
绿 IOUT(4~20mA)
红 SDI-12(预留)
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水文监测雷达系列：雷达水位计 HR- 31A
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SHENZHEN HUARU TECHNOLOGY CO.,LTD. 版本 V 1.0 产品手册
2.2现场安装
请参照下图，采用支架进行安装。
图 2 现场安装图
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3 使用物理接口（RS232/RS485），MODBUS-RTU 通讯协议
3.1连线要求
如下图所示，TXD-A 为水位计 RS232 输出接口或 RS485 正极，RXD-B 为水位计 RS232 输入接口
或 RS485 负极；RS232 通信接口传输距离约为 15m；RS485 接口传输距离约为 1500m。
棕色线为电源正极输入，黄色线为雷达水位计串口输出端口，橙色线为雷达水位计串口接收端口，蓝
色线为电源和串口共用地线。
传感器说明
HR-31A 采用 MODBUS-RTU 标准协议。相关说明如下：
 本型号雷达水位计可有两种模式：工作模式和低功耗模式。工作模式和低功耗模式交替进行。
 低功耗模式下，传感器被动采样。传感器低功耗模式下一直等待外部串口指令，一旦接收到外部
任意有效值后系统立即唤醒进入工作模式。
 系统唤醒后需等待约 4 秒的系统启动时间，然后传感器进行正常通讯过程（查询水位计信息还
需等待信号处理完成后传感器才响应，等待时间根据平滑次数决定）。
 每次唤醒，可进行多次参数设置和读取指令操作，如果功能码、数据域或 CRC 任一项出错将返
回错误指令，如果没有任何返回，可以重试，如果仍然不成功，检查指令格式是否正确，其他故障请参考
故障信息。
 测试方法
1）请认真检查水位计电源输入和通信线的连接是否正确。
2）打开串口调试助手或上位机，并连接成功。
3）发送区和接收区都设置为 16 进制格式。
4）连接电源后传感器立即进入休眠，发送任意字符唤醒传感器。
 名词解释
 采集平滑次数(响应时间)：一次雷达信号处理的时间约为 60ms，当采样平滑次数为 5 次时，信
号处理时间为 300ms，即一次结果输出的响应时间。
 自动唤醒（间隔时间）：该时间只有在自动唤醒模式下才生效，该参数只做预留，MODBUS 协
议一般为被动唤醒模式。
3.4MODBUS-RTU 通讯协议报文
3.4.1 RTU 帧结构
在 RTU 模式中，新的信息总是以至少 3.5 个字符的静默时间开始，紧接着传送个域： 地址域。
整帧的信息必须以一个连续的数据流进行传输，如果信息结束前存在超过 1.5 个字符以上的间隔时间，则
出错。
起始 设备地址 功能代码 数据 CRC 校验 结束
T1-T2-T3-T4 8Bit 8Bit n 个 8Bit 16Bit T1-T2-T3-T4
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 地址域：从机（目标地址）的有效地址范围为 1～247，支持广播收发地址 0xFF 和广播只收地
址 0xFE，使用广播地址时应保证只接有一支传感器，否则会导致数据出错或硬件损坏。
 功能域：有效编码为 1～255。雷达水位计支持 0x03、0x06 和 0x10 功能码。
 数据域：数据域由多组这样的数据构成 ——两个十六进制数为一组，范围在 00～FF 之间。
 CRC 校验：CRC 生成后，低字节在前，高字节在后。
 T1、T2、T3、T4 代表每个字节的传输时间长度，共为四个字节传输延迟时间。
3.4.2 雷达水位计寄存器变量状态表
[基地址：1000] U16：无符号 16 位整型 S16：有符号 16 位整型
地址 变量 长度 单位 格式 说明
0 水位 16bit mm U16 只读
1 间隔时间 16bit S U16 读写
2 采集平滑次数 16bit 次 U16 读写
3 传感器地址 16bit 无 U16 读写
4 通讯波特率 16bit 无 U16 读写
5 偏置校准 16bit mm S16 读写
6 最小量程 16bit cm U16 读写
7 量程 16bit cm U16 读写
8 版本号 16bit 无 U16 只读
9 预留
3.4.3 MODBUS-RTU 指令详解(命令和响应均为 16 进制格式)
0x03 功能码 （支持广播收发地址 0xFF）
命令格式：设备地址（1 字节）+ 03 + 起始地址（2 字节）+ 读取寄存器个数（2 字节）