《物聯(lián)網(wǎng)工程綜合實(shí)訓(xùn)》 課件-項(xiàng)目6 環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)的安裝與調(diào)試

項(xiàng)目6環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)的安裝與調(diào)試《物聯(lián)網(wǎng)工程綜合實(shí)訓(xùn)》目錄CONTENTS電流輸出型傳感器的安裝與調(diào)試01RS-485型傳感器的安裝與調(diào)試02物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)采集與配置03環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)Windows管理程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)04傳感器的定義

“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器的定義

“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器的組成傳感器的分類傳感器的組成01靈敏度選擇高信噪比的傳感器，這樣可以避免干擾信號對傳感器測量結(jié)果的影響02精確度精度越高，說明被測值與真值越接近。03工作量程即傳感器能正確輸出的范圍,一般來說量程范圍越大越好。04延遲響應(yīng)即傳感器接收到被測量物體的輸入信號后，與輸出信號之間的時(shí)間差05穩(wěn)定性在選擇傳感器時(shí)，要首先了解傳感器使用環(huán)境溫度、濕度塵埃、震動等因素選擇符合環(huán)境要求的傳感器。傳感器的選購依據(jù)

任務(wù)一電流輸出型傳感器的安裝與調(diào)試任務(wù)描述01知識鏈接02任務(wù)實(shí)踐03任務(wù)評價(jià)04

根據(jù)項(xiàng)目的方案與安裝示意圖，本項(xiàng)目中的電流型傳感器包括土壤溫濕度傳感、風(fēng)速傳感器，任務(wù)選擇項(xiàng)目中的一組土壤溫濕度傳感、風(fēng)速傳感器進(jìn)行安裝與調(diào)試。具體示意圖如下圖所示：任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)描述01知識鏈接02任務(wù)實(shí)踐03任務(wù)評價(jià)04材料清單設(shè)備名稱數(shù)量備注土壤溫濕度傳感1風(fēng)速傳感器1家具網(wǎng)關(guān)18AI數(shù)據(jù)采集器1路由器1TP-Link移動終端1手機(jī)或平板電腦網(wǎng)線、電源線1批電源線大于或等于1mm任務(wù)描述01知識鏈接0203任務(wù)實(shí)踐任務(wù)評價(jià)041認(rèn)識土壤水份溫濕度傳感器土壤水份溫度傳感器又稱土壤溫濕度傳感器，一般有485與電流輸出2種通信形式，主要用于科學(xué)試驗(yàn)、節(jié)水灌溉、溫室大棚、花卉蔬菜、草地牧場、土壤速測、植物培養(yǎng)、污水處理、糧食倉儲及各種顆粒物的水份溫度的測量。電源正棕色線電源地藍(lán)色線水份信號輸出黑色線溫度信號輸出白色線屏蔽線金色線01.4～20mA（電流型）輸出信號02.水分%=(輸出電流(mA)*6.25-25（%）

溫度℃=輸出電流(mA)*6.25-55計(jì)算方法1認(rèn)識土壤水份溫濕度傳感器任務(wù)描述01知識鏈接0203任務(wù)實(shí)踐任務(wù)評價(jià)042認(rèn)識風(fēng)速傳感器風(fēng)速傳感器是基于超聲波時(shí)差法實(shí)現(xiàn)風(fēng)速的測量，可連續(xù)監(jiān)測風(fēng)速、風(fēng)量大小，能夠?qū)λ幬恢玫娘L(fēng)速風(fēng)量進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。廣泛應(yīng)用于氣象、海洋、環(huán)境、機(jī)場、港口、實(shí)驗(yàn)室、工農(nóng)業(yè)及交通等領(lǐng)域。功能顏色電源正紅色線電源地黑色線電流信號輸出綠色線01.4～20mA（電流型）輸出信號02.風(fēng)速=風(fēng)速傳感器輸出電流*(30/16)計(jì)算方法2認(rèn)識風(fēng)速傳感器任務(wù)描述01知識鏈接0203任務(wù)實(shí)踐任務(wù)評價(jià)04任務(wù)實(shí)施1安裝與布線設(shè)備固定：將路由器、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、8AI2DI數(shù)據(jù)采集器、風(fēng)速傳感器、土壤溫濕度傳感器等設(shè)備用螺絲固定在實(shí)訓(xùn)架上。步驟1任務(wù)描述01知識鏈接0203任務(wù)實(shí)踐任務(wù)評價(jià)04任務(wù)實(shí)施1安裝與布線通信線路連接：將土壤溫濕度傳感器的溫度輸出信號線連接至8AI2DI數(shù)據(jù)采集器的AI0，將土壤溫濕度傳感器的濕度輸出信號線連接至8AI2DI數(shù)據(jù)采集器的AI1。用2條通信線分別將8AI2DI數(shù)據(jù)采集器485A與485B接至物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的COM1口的A、B端。將風(fēng)速傳感器的信號輸出線（綠色）連接至8AI2DI數(shù)據(jù)采集器的AI2端口。步驟2任務(wù)描述01知識鏈接0203任務(wù)實(shí)踐任務(wù)評價(jià)04任務(wù)實(shí)施1安裝與布線電源線路連接：用紅黑電源線為傳感器、采集器、網(wǎng)關(guān)接入12V的電源。步驟3任務(wù)描述01知識鏈接0203任務(wù)實(shí)踐任務(wù)評價(jià)04任務(wù)實(shí)施2設(shè)備測試①將路由器用網(wǎng)線連接至外網(wǎng)接入口，設(shè)置好上網(wǎng)參數(shù)使之能訪問internet，打開路由器的WIFI。②使用萬用表測量通信線路、電源線確保無短路、斷路情況存在。③使用萬用表測量傳感器的輸出信號，觀察傳感器是否正常工作。任務(wù)小結(jié)設(shè)備安裝03設(shè)備連線04設(shè)備測試05土壤水份傳感01風(fēng)速傳感器02

任務(wù)二RS-485型傳感器的安裝與調(diào)試任務(wù)描述01知識鏈接02任務(wù)實(shí)踐03任務(wù)評價(jià)04

根據(jù)項(xiàng)目的方案與安裝示意圖，本任務(wù)中的RS485型傳感器包括溫濕度傳感、PM2.5傳感器、光照傳感器、LED屏等設(shè)備，任務(wù)選擇項(xiàng)目中的一組傳感進(jìn)行安裝與調(diào)試。具體示意圖如下圖所示：任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)描述01知識鏈接02任務(wù)實(shí)踐03任務(wù)評價(jià)04材料清單設(shè)備名稱數(shù)量備注溫濕度傳感1PM2.5傳感器1光照傳感器1LED屏1任務(wù)描述01知識鏈接0203任務(wù)實(shí)踐任務(wù)評價(jià)0401RS-485通信接口RS485是工業(yè)總線通信的一種常見串口，可以支持多點(diǎn)、雙向的通信，有著較長的通信距離、較強(qiáng)的抗干擾能力，RS485總線通常采用Modbus協(xié)議進(jìn)行通信。Modbus通信協(xié)議Modbus是一種串行通信總線協(xié)議,MODBUS通信協(xié)議是為了方便控制器、設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交互，Modbus已經(jīng)成為工業(yè)領(lǐng)域通信協(xié)議的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，是工業(yè)電子設(shè)備之間常用的連接方式。021RS-485通信接口與Modbus通信協(xié)議____________________任務(wù)描述01知識鏈接0203任務(wù)實(shí)踐任務(wù)評價(jià)042Modbus通信類型3ModbusRTU通信過程主設(shè)備設(shè)備地址功能代碼數(shù)

據(jù)校驗(yàn)碼從設(shè)備設(shè)備地址功能代碼數(shù)

據(jù)校驗(yàn)碼主設(shè)備查詢請求從設(shè)備回應(yīng)請求4Modbus指令格式指令段含義數(shù)據(jù)長度從機(jī)地址8位功能碼8位數(shù)據(jù)地址8位數(shù)據(jù)n*8位校驗(yàn)碼8-16位指令解釋指要訪問的設(shè)備的地址，一般從01開始編號，最大247。指定Modbus協(xié)議的功能，包括讀寄存器、寫寄存器、讀取輸入寄存器、寫入輸出寄存器等。從設(shè)備的數(shù)據(jù)寄存器地址。指定要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)。數(shù)據(jù)的校驗(yàn)方式，常用的有CRC校驗(yàn)、校驗(yàn)和、奇偶校驗(yàn)等。任務(wù)描述01知識鏈接0203任務(wù)實(shí)踐任務(wù)評價(jià)045Modbus的四類寄存器線圈狀態(tài)寄存器每一個(gè)數(shù)據(jù)位都對應(yīng)一個(gè)信號的開關(guān)狀態(tài)?？勺x可寫，地址范圍為00001至09999。01輸入寄存器用于存儲傳感器等設(shè)備產(chǎn)生的模擬量值，此類寄存器可讀可寫，地址為30001至39999。03輸入狀態(tài)寄存器存儲設(shè)備的開關(guān)量狀態(tài)，但此類寄存器只可讀，不可寫，地址范圍10001至19999。02保持寄存器和輸入寄存器功能差不多，但此類寄存器只可讀不可寫。地址范圍為40001至49999。04任務(wù)描述01知識鏈接0203任務(wù)實(shí)踐任務(wù)評價(jià)041設(shè)備安裝與線路連接

將溫濕度傳感器、PM2.5傳感器、光照度傳感器、LED屏固定在實(shí)訓(xùn)架上。步驟1任務(wù)描述01知識鏈接0203任務(wù)實(shí)踐任務(wù)評價(jià)041設(shè)備安裝與線路連接

將溫濕度傳感器、PM2.5傳感器、光照度傳感器的485A、485B端口連接至物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的COM1端口，將LED屏的485A、485B端口連接至物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的COM2端口。步驟2網(wǎng)關(guān)接口485A485B任務(wù)描述01知識鏈接0203任務(wù)實(shí)踐任務(wù)評價(jià)041設(shè)備安裝與線路連接

從實(shí)訓(xùn)架上引出12V電源線，分別接至溫濕度傳感器、PM2.5傳感器、光照度傳感器，為LED屏接入適配的電源。步驟3網(wǎng)關(guān)接口485A485BGND+12V任務(wù)描述01知識鏈接0203任務(wù)實(shí)踐任務(wù)評價(jià)042傳感器地址設(shè)置步驟1GND網(wǎng)關(guān)接口485A485B+12V

用485轉(zhuǎn)USB模塊接入實(shí)訓(xùn)架上的485A、485B,并將之插入電腦的USB口。任務(wù)描述01知識鏈接0203任務(wù)實(shí)踐任務(wù)評價(jià)042傳感器地址設(shè)置--溫度傳感步驟2

①打開串口調(diào)試工具，選擇通信的串口，并將串口連接參數(shù)波特率設(shè)為9600，數(shù)據(jù)位為8，停止位為1，校驗(yàn)位為None，勾選HEX十六進(jìn)制后，打開串口。

②查看溫度傳感器說明書，發(fā)送設(shè)置地址指令，將溫度傳感的地址設(shè)置為0X05，若指令原樣返回說明設(shè)置成功。發(fā)送十進(jìn)制指令“05GETWD”查詢溫度值。

任務(wù)描述01知識鏈接0203任務(wù)實(shí)踐任務(wù)評價(jià)04步驟3

①打開串口調(diào)試工具，選擇通信的串口，并將串口連接參數(shù)波特率設(shè)為9600，數(shù)據(jù)位為8，停止位為1，校驗(yàn)位為None，勾選HEX十六進(jìn)制后，打開串口。

②查看光照傳感器說明書，發(fā)送設(shè)置地址指令，將光照傳感的地址設(shè)置為0X04，若指令原樣返回說明設(shè)置成功。發(fā)送十進(jìn)制指令“04GETLX”查詢光照值。

2傳感器地址設(shè)置--光照傳感任務(wù)描述01知識鏈接0203任務(wù)實(shí)踐任務(wù)評價(jià)04步驟3

①打開串口調(diào)試工具，選擇通信的串口，并將串口連接參數(shù)波特率設(shè)為9600，數(shù)據(jù)位為8，停止位為1，校驗(yàn)位為None，勾選HEX十六進(jìn)制后，打開串口。

②查看PM2.5傳感器說明書，發(fā)送設(shè)置地址指令，將PM2.5傳感的地址設(shè)置為0X10，若指令原樣返回說明設(shè)置成功。發(fā)送十進(jìn)制指令“10GETPM2.5”查詢空氣質(zhì)量。

2傳感器地址設(shè)置--PM2.5傳感任務(wù)小結(jié)設(shè)備安裝03設(shè)備連線04傳感地址設(shè)置05RS485與Modbus01Modbus

協(xié)議02

任務(wù)三物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)采集與配置任務(wù)描述01知識鏈接02任務(wù)實(shí)踐03任務(wù)評價(jià)04

根據(jù)項(xiàng)目的方案與安裝示意圖，本任務(wù)進(jìn)行網(wǎng)關(guān)的程序設(shè)計(jì)，完成網(wǎng)關(guān)對所有傳感器的數(shù)據(jù)采集，并在LED屏幕顯示數(shù)據(jù)，效果如下：任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)描述01知識鏈接02任務(wù)實(shí)踐03任務(wù)評價(jià)04程序設(shè)計(jì)流程圖任務(wù)描述01知識鏈接0203任務(wù)實(shí)踐任務(wù)評價(jià)041編寫網(wǎng)關(guān)初始化及網(wǎng)絡(luò)設(shè)置程序

運(yùn)行“網(wǎng)關(guān)腳本lua程序編輯器”，點(diǎn)擊“運(yùn)行”-“下載配置到本地”，在彈出的窗口中輸入網(wǎng)關(guān)地址（網(wǎng)關(guān)地址可以在網(wǎng)關(guān)重啟的過程中查看到），使網(wǎng)關(guān)與編輯器建立起關(guān)聯(lián)。

設(shè)置網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，開啟網(wǎng)關(guān)的Web端口，代碼如下所示。任務(wù)描述01知識鏈接0203任務(wù)實(shí)踐任務(wù)評價(jià)042定義云變量

定義存放各類傳感器的云變量，并設(shè)置變量的寄存器地址。add_cloud_value

("變量名",寄存器地址,"數(shù)據(jù)類型");

變量名參考C語言的標(biāo)識符定義，盡量做到見名知義。寄存器地址范圍為1000-2000，要根據(jù)變量的類型設(shè)置間隔的地址,如float變量要和后面的變量間隔2個(gè)寄存器空間，int型1個(gè)，字符型根據(jù)內(nèi)容長度自定義。數(shù)據(jù)類型：“int”、“float”、“str”__________任務(wù)描述01知識鏈接0203任務(wù)實(shí)踐任務(wù)評價(jià)042定義云變量

定義存放各類傳感器的云變量，并設(shè)置變量的寄存器地址。任務(wù)描述01知識鏈接0203任務(wù)實(shí)踐任務(wù)評價(jià)043設(shè)置設(shè)備參數(shù)

設(shè)置數(shù)據(jù)采集器、傳感器、LED屏的參數(shù)。設(shè)備名稱波特率設(shè)備地址使用的網(wǎng)關(guān)串口8AI2DI數(shù)據(jù)采集器96000x011溫濕度傳感器96000x051PM2.5傳感器96000x101光照度傳感器96000x041LED屏1152002任務(wù)描述01知識鏈接0203任務(wù)實(shí)踐任務(wù)評價(jià)044編寫輪詢循環(huán)代碼

編寫輪詢死循環(huán)代碼，將后續(xù)所有代碼嵌入輪詢循環(huán)體中。modbus_rtu_read_input_register

(com口，設(shè)備地址，寄存器地址，線圈寄存器數(shù)量，"數(shù)據(jù)類型");

接入到網(wǎng)關(guān)的com口編號，取值范圍為0-3，分別對應(yīng)網(wǎng)關(guān)的4個(gè)485串口。要訪問的設(shè)備（從設(shè)備）的地址。表示從寄存器地址開始后要讀取的數(shù)據(jù)的長度。

采集土壤溫濕度傳感器、風(fēng)速傳感器的數(shù)據(jù)并將其存入寄存器。傳感數(shù)據(jù)所存放的寄存器，一般在設(shè)備說明書上會有標(biāo)明。任務(wù)描述01知識鏈接0203任務(wù)實(shí)踐任務(wù)評價(jià)044編寫輪詢代碼

采集土壤溫濕度傳感器、風(fēng)速傳感器的數(shù)據(jù)并將其存入寄存器。

采集溫濕度傳感器、PM2.5傳感器、光照度傳感器的數(shù)據(jù)并將其存入寄存器。LCD_DS16

(水平位置，垂直位置，要顯示內(nèi)容，字體的顏色);

顯示x位置（0-220）顯示y位置（0-176）用數(shù)字表示字體顏色。

在網(wǎng)關(guān)LCD屏上顯示采集到的數(shù)據(jù)。文本內(nèi)容用“”雙引號括起。任務(wù)描述01知識鏈接0203任務(wù)實(shí)踐任務(wù)評價(jià)044編寫輪詢代碼

在網(wǎng)關(guān)LCD屏上顯示采集到的數(shù)據(jù)。任務(wù)描述01知識鏈接0203任務(wù)實(shí)踐任務(wù)評價(jià)044編寫輪詢代碼在LED屏上顯示采集到的數(shù)據(jù)與自定義信息任務(wù)描述01知識鏈接0203任務(wù)實(shí)踐任務(wù)評價(jià)044編寫輪詢代碼根據(jù)設(shè)置好的條件和環(huán)境溫濕度、光照度判斷是否需要進(jìn)行開關(guān)空調(diào)、開關(guān)噴淋、開關(guān)燈光操作。

任務(wù)四環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)Windows管理程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)任務(wù)描述01知識鏈接02任務(wù)實(shí)踐03任務(wù)評價(jià)04

本任務(wù)將完成校園監(jiān)測系統(tǒng)windows管理程序的開發(fā)，主要功能包括各類環(huán)境數(shù)據(jù)的采集，LED屏的自定義顯示，開關(guān)各類與環(huán)境相關(guān)的設(shè)備等，具體的程序界面設(shè)計(jì)請參考下圖：任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)描述01知識鏈接02任務(wù)實(shí)踐03任務(wù)評價(jià)04程序設(shè)計(jì)任務(wù)工作任務(wù)具體任務(wù)描述界面設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)管理程序界面環(huán)境參數(shù)采集通過HttpPost與HttpGet方法與網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信LED屏文字顯示通過程序向網(wǎng)關(guān)推送LED屏顯示內(nèi)容打開或關(guān)閉環(huán)境相關(guān)設(shè)備通過向網(wǎng)關(guān)對接變量推送內(nèi)容，控制環(huán)境相關(guān)設(shè)備的開關(guān)程序優(yōu)化通過多線程與委托優(yōu)化程序任務(wù)描述01知識鏈接0203任務(wù)實(shí)踐任務(wù)評價(jià)041新建控件并修改其屬性控件名稱控件類型文本屬性屬 性lbl_title標(biāo)簽海淀區(qū)XX小學(xué)校園環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)Font:微軟雅黑,28pt,style=BoldFontColor:OrangeRedlbl_pm標(biāo)簽PM2.5：Font:宋體,15.75pt,style=Boldlbl_fs標(biāo)簽風(fēng)速：Font:宋體,15.75pt,style=Boldlbl_gz標(biāo)簽光照度：Font:宋體,15.75pt,style=Boldlbl_wd標(biāo)簽空氣溫度：Font:宋體,15.75pt,style=Boldlbl_sd標(biāo)簽空氣濕度：Font:宋體,15.75pt,style=Boldlbl_trwd標(biāo)簽土壤溫度：Font:宋體,15.75pt,style=Boldlbl_trsd標(biāo)簽土壤濕度：Font:宋體,15.75pt,style=Boldlbl_led標(biāo)簽LED文本：Font:宋體,15.75pt,style=Boldtxt_led文本框Font:宋體,15.75pt,style=Boldbtn_led按鈕默認(rèn)btn_kongtiao按鈕默認(rèn)btn_penglin按鈕默認(rèn)btn_deng按鈕默認(rèn)任務(wù)描述01知識鏈接0203任務(wù)實(shí)踐任務(wù)評價(jià)042定義云變量

定義存放各類傳感器的云變量，并設(shè)置變量的寄存器地址。add_cloud_value

("變量名",寄存器地址,"數(shù)據(jù)類型");

變量名參考C語言的標(biāo)識符定義，盡量做到見名知義。寄存器地址范圍為1000-2000，要根據(jù)變量的類型設(shè)置間隔的地址,如float變量要和后面的變量間隔2個(gè)寄存器空間，int型1個(gè)，字符型根據(jù)內(nèi)容長度自定義。數(shù)據(jù)類型：“int”、“float”、“str”__________任務(wù)描述01知識鏈接0203任務(wù)實(shí)踐任務(wù)評價(jià)042定義云變量

定義存放各類傳感器的云變量，并設(shè)置變量的寄存器地址。任務(wù)描述01知識鏈接0203任務(wù)實(shí)踐任務(wù)評價(jià)043設(shè)置設(shè)備參數(shù)

設(shè)置數(shù)據(jù)采集器、傳感器、LED屏的參數(shù)。設(shè)備名稱波特率設(shè)備地址使用的網(wǎng)關(guān)串口8AI2DI數(shù)據(jù)采集器96000