压电十二要素传感器使用指南

一、概述

压电十二要素传感器是一款高度集成的多参数监测设备，采用先进的压电技术与超声波传感技术，可同时测量和识别多种气象与环境要素。该传感器通常可监测PM2.5、PM10、CO、SO₂、NO₂、O₃六项污染物参数，以及空气温度、相对湿度、风速、风向、大气压力和压电雨量共计12项参数，功能主要针对空气中的常规污染因子和气象辅助参数进行24小时连续在线的监测。可选配硫化氢（H₂S）、挥发性有机污染物（VOC）、日照辐射、噪声等扩展参数。

压电十二要素传感器广泛应用于城市网格化环境监测、智慧路灯、景区环境监测、工厂或矿场、建筑工地（工地扬尘监测）、城市道路、高速公路、公共场所等涉空气质量监测的场所。此外，在气象监测、风力发电、航海船舶、航空机场、桥梁隧道等领域也有广泛应用。

二、产品特点

顶盖隐藏式超声波探头：避免雨雪堆积的干扰，避免自然风遮挡

超声波测风原理：发射连续变频超声波信号，通过测量相对相位来检测风速风向

高集成度设计：PM2.5、PM10、CO、SO₂、NO₂、O₃、温度、湿度、风速、风向、大气压力、压电雨量十二要素一体式

实时测量：采用先进的传感技术，无启动风速

抗干扰能力强：具有看门狗电路，自动复位功能，保证系统稳定运行

免维护设计：无移动部件，零磨损，无需现场校准

优质外壳：采用ASA工程塑料，室外应用常年不变色

多种通讯接口：标配RS485通讯接口（MODBUS协议）；可选配232、USB、以太网接口，支持数据实时读取

无线传输：可选配无线传输模块，最小传输间隔1分钟

卡扣式探头设计：解决了运输、安装过程中松动不准的问题

三、主要技术参数

参数项目	测量范围	精度
风速	0～60 m/s	±0.1 m/s
风向	0～360°	±2°
空气温度	-40～60℃	±0.3℃
空气湿度	0～100% RH	±3% RH
大气压力	30～110 kPa	±0.25%
PM2.5	0～1000 μg/m³	±10%
PM10	0～1000 μg/m³	±10%
压电雨量	0～4 mm/min	±4%
一氧化碳（CO）	0～10 ppm	±5% F.S.
二氧化硫（SO₂）	0～5 ppm	±5% F.S.
二氧化氮（NO₂）	0～5 ppm	±5% F.S.
臭氧（O₃）	0～5 ppm	±5% F.S.
功率	—	约1.08 W

四、安装指南

4.1 选址要求

开阔无障碍：传感器应安装在开阔、无明显障碍物的区域，远离建筑物、大树等对气流产生较大干扰的地方

避免遮挡：传感器水平周围1米半径内应无遮挡，避免水滴飞溅影响测量

避开振动源：安装位置应避开强机械振动源，防止振动对测量精度造成干扰

避免干扰源：远离高压电线、热源等可能产生电磁干扰或温度影响的设施

开阔上方区域：传感器安装上方应为开阔区域，雨滴应直接滴落至传感器表面，避免二次滴落和连续水流冲击

4.2 安装步骤

安装支架准备：根据设备规格准备合适的安装立杆。常见规格包括外径76mm（2.5寸立杆）或外径50mm立杆。对于50mm立杆，需在立杆侧面开M6螺纹孔，孔心距离杆顶部8mm

设备固定：将传感器对准安装接口，使用配套的螺丝或抱箍进行固定。对于卡扣式设计的探头，注意卡扣需完全扣合到位，避免松动

水平校准：安装后确保传感器处于水平状态。多数设备带有自动水平校准功能，安装到位后无需手动现场校准

方向对准：安装时需注意箭头N的方向指向正北，确保风向测量准确

牢固检查：检查所有固定螺丝是否拧紧，确保传感器不会因风力等外力产生晃动或移位。

五、供电与通信接线

5.1 供电要求

供电电压：通常支持9～30V DC供电，常见工作电压为12V DC或24V DC

功耗：典型功耗约1.08W，平均电流小于10mA（12V供电时）

供电注意：与传统的翻斗式雨量传感器不同，压电式传感器必须供电才能工作。若客户已有采集器不方便提供额外供电，可将传感器直接接入采集器的电源，4.5V～24V均可工作，也可向厂商订购3.7V供电版本

5.2 通信接口

标配接口：RS485通讯接口，采用MODBUS-RTU协议

可选接口：232、USB、以太网接口

无线传输：可选配无线传输模块（4G、LTE CAT-1等），支持定位功能。也可定制LoRa、NB-IoT等低功耗广域网传输方式

波特率：支持2400、4800、9600、19200、38400等多种波特率设置

5.3 接线注意事项

接线前确保电源已断开

确保电缆连接牢固，避免松动导致信号中断或误码

注意线缆的绝缘电阻，若电缆绝缘电阻过低，电荷会通过过低电阻放电，导致测量链漂移

插头和端子应保持清洁，定期检查有无氧化或污损

线缆应整齐布设，避免与尖锐物体接触或过度弯折

六、数据读取与使用

6.1 数据读取方式

RS485直连读取：通过RS485接口连接至采集器或计算机，按照MODBUS-RTU协议读取寄存器数据

串口调试工具读取：使用串口调试软件（如SSCOM、Modbus Poll等）设置正确的波特率和通讯参数后读取

无线传输读取：若设备配置了无线传输模块，数据可通过4G/LTE等方式上传至云平台或指定服务器，用户可通过Web端或手机APP远程查看实时数据和历史数据

可选有线接口：232、USB、以太网等接口同样支持数据实时读取

6.2 雨量数据解读

压电雨量传感器采用冲击测量原理，对单个雨滴重量进行测算，进而计算降雨量。雨滴在降落过程中受到雨滴重量和空气阻力的作用，到达地面时速度为恒定速度，根据动量公式P=mv，测量冲击即可求出雨滴重量，进而得到持续降雨量。

常见雨量数据包括：

累计雨量：自上电工作以来降雨量总量

本场雨量：雨停后数据保持，直到下场降雨自动从零开始计量

本场降雨持续时间：单位通常为5秒

过去1分钟/10分钟降雨量：平滑递推值

本场峰值分钟雨量：本场降雨内的峰值分钟雨量

6.3 雨量数据分辨率

压电式雨量传感器的数据分辨率通常为0.01mm，远高于传统翻斗式雨量传感器。用户在与原有采集系统对接时，需注意数据单位的换算处理。

七、日常维护

7.1 维护频率

压电十二要素传感器具有无移动部件、零磨损、免维护的设计特点，一般情况下设备无需定期维护。建议每年进行一次功能测试。

7.2 维护内容

目测检查：检查设备外观有无明显损坏、外壳是否完好，有无污泥、灰尘堆积

清洁传感器表面：保持传感器表面的清洁，防止灰尘、树叶、虫网等杂物影响测量精度。传感器雨滴接触面为弧形设计结构，不存储雨水，清洁较为便捷

功能测试：发出测量请求信号，检查传感器是否正常响应

通讯检查：确认数据能否正常读取和传输，无线模块指示灯是否正常

电缆检查：检查电缆连接是否牢固，有无破损或老化现象

7.3 长期停用注意事项

如传感器长期停用，建议断开电源

存放于干燥、无腐蚀性气体的环境中

储存温度应控制在-40～125°C，储存湿度小于80%（无凝结）

重新启用前应进行功能测试

八、注意事项

8.1 安装环境注意事项

传感器水平周围1米半径内无遮挡，避免水滴飞溅影响测量

传感器安装位置应避开强机械振动源

传感器安装上方应为开阔区域，雨滴应直接滴落至传感器，避免二次滴落和连续水流冲击

避免安装在水面附近或过于潮湿的地方，以减少水汽对超声波传播的干扰

避免安装在强电磁干扰源附近

8.2 使用注意事项

供电确认：压电式传感器必须供电才能正常工作，与翻斗式传感器不同，切不可忘记给传感器供电

防水防尘：设备防护等级通常为IP66或IP67，但接线端口处仍需注意防水处理

防雷保护：在雷雨多发区域使用时，建议加装防雷装置

定期检查：虽然设备免维护，但建议定期查看设备运行状态和网络通信状况

数据备份：确保采集到的数据能及时传输到计算机或云平台进行处理和分析，并保证数据存储安全，防止丢失或被篡改

8.3 常见问题处理

问题现象	可能原因	处理建议
无数据输出	供电异常或接线松动	检查电源和线缆连接
雨量数据异常	传感器表面有遮挡或污损	清洁传感器表面
风速风向数据异常	探头被遮挡或方向未校准	检查安装位置和方向
数据不稳定	通讯干扰或线缆接触不良	检查通讯线缆和接口
数据长期不变	设备死机或通信中断	重新上电或检查通信模块

8.4 安全提示

安装维护时应确保设备电源已断开

高空安装时需使用安全防护措施

注意设备外壳是否牢固、电源线是否接地

关注电池电量或电源稳定性

九、结语

压电十二要素传感器凭借其高集成度、免维护、实时测量等优势，已成为环境监测和气象观测领域的重要工具。正确选址、规范安装、定期检查和合理使用是保障设备长期稳定运行的关键。本指南仅提供通用参考，具体使用时请结合所购设备的产品说明书进行操作，如遇技术问题，建议联系设备厂商获取专业支持。