4G

资料简介

DT400采集器 4G版-使用手册
立即下载

1.产品概述

DT400(4G版)是一款RS485接口的低功耗工业采集器,基于如移动、联通、电信等移动运营商网络的4G无线数据传输终端设备,提供透明数据通道,支持Modbus工作模式,让传感器设备轻松接入Internet网络。网络覆盖范围广,能使用移动电话的现场就可以使用,内置基础流量套餐,开机即用。

1.1.产品特性

DT400外接RS485接口支持采集标准的Modbus传感器和非Modbus的普通RS485传感器,只需简单配置主机即可。
设备内置38Ah大容量锂亚电池,使用寿命可达3~5年,无需现场布线,安装简单,使用可靠。外壳采用铝合金材质,高规格防水设计,适合在工业环境下使用。

DT400可以使用芮捷统一的AT指令 或 桌面配置工具SensorTool进行参数修改。另外产品支持串口方式进行固件升级,方便维护和功能扩展。

1.2.功能特点

  • 采用4G通信,速度快,范围广(有4G网络的地方就可以用);
  • 支持查询和修改服务器和端口,可根据实际使用灵活配置;
  • 内置大容量锂亚电池,可给外接传感器供电,使用方便;
  • 采用RS-485接口,波特率可配置(1200~115200);
  • 可做主机外接Modbus传感器,也可接非Modbus设备进行主动上报;
  • 可根据不同探头配置上电时间,通配各种传感器,应用广泛;
  • 内置Type-C USB 串口,可进行参数配置和固件升级;
  • 全工业级芯片设计,工作温度可达-40℃~+85℃;
  • 采用防水设计,安装部署方便。

2.产品规格

产品型号
DT400-C1-A0
产品图片
CPUCortex-M 低功耗处理器
通信方式4G Cat.1
传感器供电15V (最大50mA)
传感器接口RS485(默认9600波特率)
供电方式38Ah 锂亚电池 ER34615
使用寿命3年(外置探头小于20mA,1h上报周期,@25℃)
产品尺寸129mm*91mm*62mm
通讯协议UDP、TCP、MQTT
待机电流5uA
数据速率LTE-FDD (Mbps) 10(下行)/ 5(上行)
LTE-TDD (Mbps) 8.9(下行)/ 3(上行)
工作环境温度 -40℃~+ 75℃
相对湿度:≤95%RH(无凝结)
天线接口SMA外螺内孔
工作频率LTE-FDD B1/ 3/ 5/ 8
LTE-TDD B34/ 38/ 39/ 40/ 41
防护等级IP64
安装方式壁挂安装

3.产品详情


产品图


尺寸图

4. 使用说明

4.1.使用场景

设备用于外接各种RS-485传感器,主要以Modbus设备为主。方便将各种业务中的Modbus传感器无线化。改造方便,部署简单。系统整体架构示意如下所示。

4.2.设备介绍

4.2.1.外观介绍



1.防水PG接头
传感器经过此接头连接设备内部,建议穿线尺寸3~6mm(直径)。如有特殊尺寸需要,请联系芮捷工程师确认。
2.SMA天线接口
天线接口采用外螺内孔形式
3.侧面按键
按键可以对设备进行软关机和触发上报数据。长按3s,设备开机、关机操作。短按(0.1~3秒之间),设备立即采集数据并上报。
4.信号指示灯

POWER:系统运行时,按键按下POWER绿色灯亮。当检测到USB插入时,LED显示红色。
SENSOR:当设备采集传感器数据时绿色灯亮,如果读取失败,则显示红色。读取完成关闭该指示灯。
NET:4G上电启动联网过程中,绿色闪烁。联网成功后绿色常亮等待发送数据,发送数据过程中快闪,发送完成后绿色灯熄灭。红灯常亮则代表联网失败重试中。

4.2.2.内部接线


1.电池连接器
确保电池线正确插入。
2.系统电源开关
当设备长时间保存时,建议开关打到OFF档,正常工作在ON档。此开关为电池使用开关(ON为电池供电,OFF为不使用电池)。
当设备电池耗尽,如果不更换电池。可将开关至于OFF档,用户可外接USB方式对设备进行供电。
3.配置USB接口
使用USB-C线缆连接电脑和主机,使用SensorTool上位机工具,可以查看和修改设备参数,注意使用波特率为115200。
4.RS485连接端子
为方便设备接线,采用弹簧式PCB接线端子。接线顺序如图所示,分别为:①VCC ②RS485-A③RS485-B④GND

说明:此处VCC由设备内部电池升压到15V,对外输出电流最大50mA

4.3 操作说明

  1. 使用十字螺丝刀,打开设备外壳,并取下金属防水接头,穿入传感器电缆,将RS485电缆按照顺序接入端子,锁定防水PG接口。

  2. 插入USB-C线缆,连接电脑。

    注意:需提前安装好串口驱动,串口转USB芯片为CH340。USB通信时,建议电池开关打到OFF档,配置完成后再恢复成USB使用之前的状态。

  3. 打开SensorTool上位机软件,使用默认波特率115200,刷新“串口选择”,并打开设备对应的COM端口,点击“打开串口”将自动读取设备参数。等待读取完成即可查阅或修改参数。

  4. 配置项说明
    上报周期:该参数单位为秒,当设定时间到时,设备主动唤醒,然后采集RS485设备数据,采集成功则发送,采集失败不发送。
    预热时间:该参数单位为秒。Modbus时为上电至读取前的等待时间。如果是非Modbus则为上电后等待从设备主动发送数据的延时。

4.3.1.Modbus采集

Modbus参数:1.起始寄存器。2.寄存器数量。3起始从机。4.截止从机。5.功能码(目前仅支持0x03/0x04功能码)。具体配置请参考Modbus从机设备厂家的寄存器地址说明。

当设备上报周期到时,会预先打开电源,预热一小段时间再对传感器进行数据读取。预热时间可咨询对应传感器厂家,采集器默认使用3秒时间预热,可配置。

Modbus配置实例说明如下。如采集一个从机地址为1,以功能码0x03从设备的寄存器地址2即0x0002开始读取5个寄存器的数据内容。根据标准Modbus格式,我们可以知道对应的Modbus读取指令如下所示。

采集指令:01 03 00 02 00 05 24 09

地址功能码起始寄存器(H)起始寄存器(L)寄存器数量(H)寄存器数量(L)CRC16(L)CRC16(H)
0103000200052409

用户可使用SensorTool通过图形界面化方式填写配置即可,如下图所示。

4.3.2.非Modbus采集

非Modbus采集方式,采集器主要控制从设备的电源。在预热时间内,从设备通过RS485主动输出数据给主机进行无线传输。如果从设备有数据输出或超过预热时间无数据,采集器将关闭从设备电源,等待下一个上报周期时间再读取。
如下图所示,如果用户配置寄存器数量为0,则采集主机不产生Modbus读取指令,而是通过控制传感器电源方式,等待接收从机数据并进行无线转发,等待时间为预热时间。

4.3.3.服务器地址和端口

4G可以配置服务器地址和端口号,方便用户连接到云平台。默认连接到芮捷智能的云平台,默认选择卡槽1(设备具有两个卡槽,内置eSIM为卡槽1),如需要选择外置卡槽,请咨询芮捷智能的销售或技术人员。

4.4.按键说明

设备外壳上带一个按键,方便测试和开关机操作。

4.4.1.开机操作

有两种方式可以开机。

  1. 设备重新上电(如内部的电源开关键ON)自动开机;
  2. 如果在外部按键软关机了,可长按3秒设备将重新开机(设备指示灯从上往下依次点亮然后熄灭)。

4.4.2.关机操作

有两种方式可以关机。

  1. 设备关电(如内部的电源开关键OFF);
  2. 通过外部按键软关机。当设备处于正常运行状态时,按键按下,POWER绿色灯亮。直到按键持续3秒,设备关机(指示灯全亮,然后从下往上依次熄灭)。

4.4.3.触发上报

通过短按按键(0.1~3秒之间)可判断设备处于开机或关机状态。也可用来测试RS-485数据通信和无线性能测试。
短按设备LED无显示,则设备处于关机状态,否则设备将先常亮,然后采集数据并发送。

4.5.固件升级

使用上位机工具可对设备进行固件升级具体参考参考升级工具说明文档。

5.无线报文格式

由于4G数据直连服务器而不需要额外部署网关,为兼容现有平台,数据上行时,此4G传感器设备模拟网关格式进行上报。在终端传感器报文格式(红色字体部分)基础上,外部封装一层网关报文格式进行上。数据上报平台的数内容,详细剖析如下所示。

5.1.传感器报文

默认终端上报传感器数据格式如下。

HeaderDevAddrFCtrlSeqNoSensor Data1Sensor DataNCRC
1 字节4字节1 字节2 字节数据1数据N2 字节
协议头设备地址控制字包序号TLV(参考具体Type)TLV(参考具体Type)CRC16=Header至Sensor DataN(即CRC之前的所有字节)

5.2.传感器数据格式

5.2.1.数据类型说明

类型范围说明
0x00~0x0F
和0xFF
格式(T+V),基础传感器类型,固定数据格式,省略长度字节
0x10~0x1F格式(T+L+V),通用类型,保留长度以适配定制化需求
0x20~0x3F格式(T+L+V),定制化项目需要,不同项目适配不同内容
0x80~未定义格式(T+L+V),用户参数配置和查询,不同项目适配不同内容

5.2.2.基础传感器类型列表

TypeValueValue描述
通用应答
0xFF
2字节第1字节对应下行指令(被应答的命令)
第2字节对应结果
设备信息
0x00
2字节设备信息包内容已知 故忽略长度字段节省字节

5.2.3.定制化类型

Type
1 Byte
Length
1 Byte
Value
N Byte
Value描述
业务数据
0x21
NN字节不同项目参考对应说明
Modbus数据
0x24
NN字节Modbus响应内容

5.3.基础传感器数据详细定义

5.3.1 设备信息(0x00)

TypeValueValueValue
1 Byte3 bit5bit1 Byte
0x00VersionBattery LevelReserve

5.4.定制化类型详细定义

5.4.1.业务数据(0x21)

TypeLengthValue
1字节1字节N字节
0x21N从机主动上报数据

5.4.2.Modbus数据(0x24)

为了区分Modbus与非Modbus业务,定义0x24数据类型。

TypeLengthValue
1字节1字节N字节
0x24NModbus从机主动上报数据

5.5 查询配置类型

读相关项目中用户参数,如周期,校准值,变量设置等。
Value按顺序列出,采用Length以便自适应无线查询配置。如Length是4,则代表后面只含上报和检测周期。如Length是8,则表示含上报和检测周期和校准值。

TypeLengthValueValueValueValueValueValueValue
1 Byte1 Byteuint16_tuint16_tint32_tuint8_tuint8_tuint8_tuint8_t
0x81Value长度上报周期检测周期校准值变量1变量2变量3变量4

5.6.终端上报示例

DT400默认运行数据内容为“TLV格式”报文,包含协议头、设备地址等前缀部分和CRC尾缀部分的完整内容。
如下所示,其中传感器数据部,主要有设备信息(0x00)和0x21(或0x24)。

如果用户只需要传感器内容,可以将数据格式修改为“透传报文”,上报内容将不包含设备封装类型长度等,只上报外接RS485从机设备的原始上报内容。

5.7.下行数据格式

下行由平台通过4G网络直接下发至终端,为了兼容现有平台操作,同时节约通信流量,平台下发时不需要像上行一样在外部封装一层网关数据格式,而是直接采用与“5.1传感器报文”一样的格式进行组包下发。

5.7.1.数据下行类型列表

Type
1 Byte
Value
说明
Read (0x01)1 Byte以Value内容区分不同请求
如 Value == 0x81, 则读用户配置数据
Write(0x02)1 + N Bytes首字节用于判断写内容的类型
0x00+YYMMDDhhmmss 年月日时分秒
Acquire(0x21)1 + N Bytes首字节为下行的N字节数据长度
N字节内容为下行的用户命令

由于设备为电池供电,设备无法实时接收下行数据。需在用户上行数据后才能下发数据。支持的指令有读取用户配置参数,写周期等

5.7.2.读指令详细格式

Type
1 Byte
Value
1 Byte
说明
0x010x81 读用户配置读周期及相关校准设置,返回请参考上行

5.7.3.写指令详细格式

Type
1 Byte
Value
1 Byte
Value
N Bytes
说明
0x020x00 修改时间6 个 uint8_t 数据依次年月日时分秒,年为年份-2000,其它为正常内容
0x020x01 单播地址uint32_t单播地址,对应设备的 addr
0x020x02 组播地址uint32_t组播地址,对应设备的 maddr
0x020x03 发送频点uint32_t单位Hz,即TFREQ值
0x020x04 发送扩频uint8_t5~12,即TSF值
0x020x05 接收前导uint16_t即RPREM值
0x020x06 串口参数uint8_t波特率及校验位
0x020x10 通信参数旧指令(Legacy)顺序填写依次为TFREQ,LCP,RPREM,LFT,TSF
0x020x11 上报周期uint16_t即LFT值,单位秒
0x020x12 采样周期uint16_t即LCP值,单位秒
0x020x13 校准值int32_t有符号整型,寄存器起始
0x020x14 变量1uint8_t无符号整型,寄存器个数
0x020x15 变量2uint8_t无符号整型,起始从机
0x020x16 变量3uint8_t无符号整型,截止从机
0x020x17 变量4uint8_t无符号整型,功能码

5.8.终端接收下行说明

设备出厂默认数据格式为“TLV格式”报文,平台下行数据给终端时,需要根据终端下行数据格式进行发送。如果运行在非LoRaWAN模式,包含协议头、设备地址等前缀部分和CRC尾缀部分的完整内容。如果运行在LoRaWAN模式下,则只填传感器数据部分(不含红框部分)。

如果用户希望下行原始数据直达对应的485从机设备,不想使用“TLV格式”,则可以将采集器的数据格式修改为“透传报文”。
则用户可以将采集器当做一个有线传输介质,指令直接操作采集器外挂的485从机设备。如无线下发原始Modbus报文读取485从机设备数据。
同时注意,如果数据格式为“透传报文”,则上报内容也将不包含设备封装类型长度等,只上报外接RS485从机设备的原始上报内容。

5.9.报文尾(CRC16)

本文档使用的 CRC 校验算法请咨询相关技术或销售人员。

6.性能测试

性能指标参考自4G模块产品规格书。

6.1.接收灵敏度测试

频段接收灵敏度(主集)3GPP(主集+分集)
LTE-FDD B1(10 MHz)-97.5 dBm-96.3 dBm
LTE-FDD B3(10 MHz)-97.0 dBm-93.3 dBm
LTE-FDD B5(10 MHz)-97.0dBm-94.3 dBm
LTE-FDD B8(10 MHz)-97.0 dBm-93.3 dBm
LTE-TDD B34(10 MHz)-97.5 dBm-96.3 dBm
LTE-TDD B38(10 MHz)-97.5 dBm-96.3 dBm
LTE-TDD B39(10 MHz)-97.5 dBm-96.3 dBm
LTE-TDD B40(10 MHz)-97.5 dBm-96.3 dBm
LTE-TDD B41(10 MHz)-97.5 dBm-94.3 dBm

6.2.发射功率测试

频段发射功率最大值发射功率最小值
LTE-FDD B1/B3/B5/B823 dBm ±2 dB< -39 dBm
LTE-TDD B34/B38/B39/B40/B4123 dBm ±2 dB< -39 dBm