《物联网工程综合实训》 课件-项目6 环境在线监测系统的安装与调试

项目6环境在线监测系统的安装与调试《物联网工程综合实训》目录CONTENTS电流输出型传感器的安装与调试01RS-485型传感器的安装与调试02物联网网关数据采集与配置03环境监测系统Windows管理程序的设计与实现04传感器的定义

“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器的定义

“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器的组成传感器的分类传感器的组成01灵敏度选择高信噪比的传感器，这样可以避免干扰信号对传感器测量结果的影响02精确度精度越高，说明被测值与真值越接近。03工作量程即传感器能正确输出的范围,一般来说量程范围越大越好。04延迟响应即传感器接收到被测量物体的输入信号后，与输出信号之间的时间差05稳定性在选择传感器时，要首先了解传感器使用环境温度、湿度尘埃、震动等因素选择符合环境要求的传感器。传感器的选购依据

任务一电流输出型传感器的安装与调试任务描述01知识链接02任务实践03任务评价04

根据项目的方案与安装示意图，本项目中的电流型传感器包括土壤温湿度传感、风速传感器，任务选择项目中的一组土壤温湿度传感、风速传感器进行安装与调试。具体示意图如下图所示：任务导入任务描述01知识链接02任务实践03任务评价04材料清单设备名称数量备注土壤温湿度传感1风速传感器1家具网关18AI数据采集器1路由器1TP-Link移动终端1手机或平板电脑网线、电源线1批电源线大于或等于1mm任务描述01知识链接0203任务实践任务评价041认识土壤水份温湿度传感器土壤水份温度传感器又称土壤温湿度传感器，一般有485与电流输出2种通信形式，主要用于科学试验、节水灌溉、温室大棚、花卉蔬菜、草地牧场、土壤速测、植物培养、污水处理、粮食仓储及各种颗粒物的水份温度的测量。电源正棕色线电源地蓝色线水份信号输出黑色线温度信号输出白色线屏蔽线金色线01.4～20mA（电流型）输出信号02.水分%=(输出电流(mA)*6.25-25（%）

温度℃=输出电流(mA)*6.25-55计算方法1认识土壤水份温湿度传感器任务描述01知识链接0203任务实践任务评价042认识风速传感器风速传感器是基于超声波时差法实现风速的测量，可连续监测风速、风量大小，能够对所处位置的风速风量进行实时显示。广泛应用于气象、海洋、环境、机场、港口、实验室、工农业及交通等领域。功能颜色电源正红色线电源地黑色线电流信号输出绿色线01.4～20mA（电流型）输出信号02.风速=风速传感器输出电流*(30/16)计算方法2认识风速传感器任务描述01知识链接0203任务实践任务评价04任务实施1安装与布线设备固定：将路由器、物联网网关、8AI2DI数据采集器、风速传感器、土壤温湿度传感器等设备用螺丝固定在实训架上。步骤1任务描述01知识链接0203任务实践任务评价04任务实施1安装与布线通信线路连接：将土壤温湿度传感器的温度输出信号线连接至8AI2DI数据采集器的AI0，将土壤温湿度传感器的湿度输出信号线连接至8AI2DI数据采集器的AI1。用2条通信线分别将8AI2DI数据采集器485A与485B接至物联网网关的COM1口的A、B端。将风速传感器的信号输出线（绿色）连接至8AI2DI数据采集器的AI2端口。步骤2任务描述01知识链接0203任务实践任务评价04任务实施1安装与布线电源线路连接：用红黑电源线为传感器、采集器、网关接入12V的电源。步骤3任务描述01知识链接0203任务实践任务评价04任务实施2设备测试①将路由器用网线连接至外网接入口，设置好上网参数使之能访问internet，打开路由器的WIFI。②使用万用表测量通信线路、电源线确保无短路、断路情况存在。③使用万用表测量传感器的输出信号，观察传感器是否正常工作。任务小结设备安装03设备连线04设备测试05土壤水份传感01风速传感器02

任务二RS-485型传感器的安装与调试任务描述01知识链接02任务实践03任务评价04

根据项目的方案与安装示意图，本任务中的RS485型传感器包括温湿度传感、PM2.5传感器、光照传感器、LED屏等设备，任务选择项目中的一组传感进行安装与调试。具体示意图如下图所示：任务导入任务描述01知识链接02任务实践03任务评价04材料清单设备名称数量备注温湿度传感1PM2.5传感器1光照传感器1LED屏1任务描述01知识链接0203任务实践任务评价0401RS-485通信接口RS485是工业总线通信的一种常见串口，可以支持多点、双向的通信，有着较长的通信距离、较强的抗干扰能力，RS485总线通常采用Modbus协议进行通信。Modbus通信协议Modbus是一种串行通信总线协议,MODBUS通信协议是为了方便控制器、设备之间的数据交互，Modbus已经成为工业领域通信协议的业界标准，是工业电子设备之间常用的连接方式。021RS-485通信接口与Modbus通信协议____________________任务描述01知识链接0203任务实践任务评价042Modbus通信类型3ModbusRTU通信过程主设备设备地址功能代码数

据校验码从设备设备地址功能代码数

据校验码主设备查询请求从设备回应请求4Modbus指令格式指令段含义数据长度从机地址8位功能码8位数据地址8位数据n*8位校验码8-16位指令解释指要访问的设备的地址，一般从01开始编号，最大247。指定Modbus协议的功能，包括读寄存器、写寄存器、读取输入寄存器、写入输出寄存器等。从设备的数据寄存器地址。指定要传输的数据位数。数据的校验方式，常用的有CRC校验、校验和、奇偶校验等。任务描述01知识链接0203任务实践任务评价045Modbus的四类寄存器线圈状态寄存器每一个数据位都对应一个信号的开关状态。可读可写，地址范围为00001至09999。01输入寄存器用于存储传感器等设备产生的模拟量值，此类寄存器可读可写，地址为30001至39999。03输入状态寄存器存储设备的开关量状态，但此类寄存器只可读，不可写，地址范围10001至19999。02保持寄存器和输入寄存器功能差不多，但此类寄存器只可读不可写。地址范围为40001至49999。04任务描述01知识链接0203任务实践任务评价041设备安装与线路连接

将温湿度传感器、PM2.5传感器、光照度传感器、LED屏固定在实训架上。步骤1任务描述01知识链接0203任务实践任务评价041设备安装与线路连接

将温湿度传感器、PM2.5传感器、光照度传感器的485A、485B端口连接至物联网网关的COM1端口，将LED屏的485A、485B端口连接至物联网网关的COM2端口。步骤2网关接口485A485B任务描述01知识链接0203任务实践任务评价041设备安装与线路连接

从实训架上引出12V电源线，分别接至温湿度传感器、PM2.5传感器、光照度传感器，为LED屏接入适配的电源。步骤3网关接口485A485BGND+12V任务描述01知识链接0203任务实践任务评价042传感器地址设置步骤1GND网关接口485A485B+12V

用485转USB模块接入实训架上的485A、485B,并将之插入电脑的USB口。任务描述01知识链接0203任务实践任务评价042传感器地址设置--温度传感步骤2

①打开串口调试工具，选择通信的串口，并将串口连接参数波特率设为9600，数据位为8，停止位为1，校验位为None，勾选HEX十六进制后，打开串口。

②查看温度传感器说明书，发送设置地址指令，将温度传感的地址设置为0X05，若指令原样返回说明设置成功。发送十进制指令“05GETWD”查询温度值。

任务描述01知识链接0203任务实践任务评价04步骤3

①打开串口调试工具，选择通信的串口，并将串口连接参数波特率设为9600，数据位为8，停止位为1，校验位为None，勾选HEX十六进制后，打开串口。

②查看光照传感器说明书，发送设置地址指令，将光照传感的地址设置为0X04，若指令原样返回说明设置成功。发送十进制指令“04GETLX”查询光照值。

2传感器地址设置--光照传感任务描述01知识链接0203任务实践任务评价04步骤3

①打开串口调试工具，选择通信的串口，并将串口连接参数波特率设为9600，数据位为8，停止位为1，校验位为None，勾选HEX十六进制后，打开串口。

②查看PM2.5传感器说明书，发送设置地址指令，将PM2.5传感的地址设置为0X10，若指令原样返回说明设置成功。发送十进制指令“10GETPM2.5”查询空气质量。

2传感器地址设置--PM2.5传感任务小结设备安装03设备连线04传感地址设置05RS485与Modbus01Modbus

协议02

任务三物联网网关数据采集与配置任务描述01知识链接02任务实践03任务评价04

根据项目的方案与安装示意图，本任务进行网关的程序设计，完成网关对所有传感器的数据采集，并在LED屏幕显示数据，效果如下：任务导入任务描述01知识链接02任务实践03任务评价04程序设计流程图任务描述01知识链接0203任务实践任务评价041编写网关初始化及网络设置程序

运行“网关脚本lua程序编辑器”，点击“运行”-“下载配置到本地”，在弹出的窗口中输入网关地址（网关地址可以在网关重启的过程中查看到），使网关与编辑器建立起关联。

设置网关的网络参数，开启网关的Web端口，代码如下所示。任务描述01知识链接0203任务实践任务评价042定义云变量

定义存放各类传感器的云变量，并设置变量的寄存器地址。add_cloud_value

("变量名",寄存器地址,"数据类型");

变量名参考C语言的标识符定义，尽量做到见名知义。寄存器地址范围为1000-2000，要根据变量的类型设置间隔的地址,如float变量要和后面的变量间隔2个寄存器空间，int型1个，字符型根据内容长度自定义。数据类型：“int”、“float”、“str”__________任务描述01知识链接0203任务实践任务评价042定义云变量

定义存放各类传感器的云变量，并设置变量的寄存器地址。任务描述01知识链接0203任务实践任务评价043设置设备参数

设置数据采集器、传感器、LED屏的参数。设备名称波特率设备地址使用的网关串口8AI2DI数据采集器96000x011温湿度传感器96000x051PM2.5传感器96000x101光照度传感器96000x041LED屏1152002任务描述01知识链接0203任务实践任务评价044编写轮询循环代码

编写轮询死循环代码，将后续所有代码嵌入轮询循环体中。modbus_rtu_read_input_register

(com口，设备地址，寄存器地址，线圈寄存器数量，"数据类型");

接入到网关的com口编号，取值范围为0-3，分别对应网关的4个485串口。要访问的设备（从设备）的地址。表示从寄存器地址开始后要读取的数据的长度。

采集土壤温湿度传感器、风速传感器的数据并将其存入寄存器。传感数据所存放的寄存器，一般在设备说明书上会有标明。任务描述01知识链接0203任务实践任务评价044编写轮询代码

采集土壤温湿度传感器、风速传感器的数据并将其存入寄存器。

采集温湿度传感器、PM2.5传感器、光照度传感器的数据并将其存入寄存器。LCD_DS16

(水平位置，垂直位置，要显示内容，字体的颜色);

显示x位置（0-220）显示y位置（0-176）用数字表示字体颜色。

在网关LCD屏上显示采集到的数据。文本内容用“”双引号括起。任务描述01知识链接0203任务实践任务评价044编写轮询代码

在网关LCD屏上显示采集到的数据。任务描述01知识链接0203任务实践任务评价044编写轮询代码在LED屏上显示采集到的数据与自定义信息任务描述01知识链接0203任务实践任务评价044编写轮询代码根据设置好的条件和环境温湿度、光照度判断是否需要进行开关空调、开关喷淋、开关灯光操作。

任务四环境监测系统Windows管理程序的设计与实现任务描述01知识链接02任务实践03任务评价04

本任务将完成校园监测系统windows管理程序的开发，主要功能包括各类环境数据的采集，LED屏的自定义显示，开关各类与环境相关的设备等，具体的程序界面设计请参考下图：任务导入任务描述01知识链接02任务实践03任务评价04程序设计任务工作任务具体任务描述界面设计设计环境监测系统管理程序界面环境参数采集通过HttpPost与HttpGet方法与网关进行通信LED屏文字显示通过程序向网关推送LED屏显示内容打开或关闭环境相关设备通过向网关对接变量推送内容，控制环境相关设备的开关程序优化通过多线程与委托优化程序任务描述01知识链接0203任务实践任务评价041新建控件并修改其属性控件名称控件类型文本属性属 性lbl_title标签海淀区XX小学校园环境监测系统Font:微软雅黑,28pt,style=BoldFontColor:OrangeRedlbl_pm标签PM2.5：Font:宋体,15.75pt,style=Boldlbl_fs标签风速：Font:宋体,15.75pt,style=Boldlbl_gz标签光照度：Font:宋体,15.75pt,style=Boldlbl_wd标签空气温度：Font:宋体,15.75pt,style=Boldlbl_sd标签空气湿度：Font:宋体,15.75pt,style=Boldlbl_trwd标签土壤温度：Font:宋体,15.75pt,style=Boldlbl_trsd标签土壤湿度：Font:宋体,15.75pt,style=Boldlbl_led标签LED文本：Font:宋体,15.75pt,style=Boldtxt_led文本框Font:宋体,15.75pt,style=Boldbtn_led按钮默认btn_kongtiao按钮默认btn_penglin按钮默认btn_deng按钮默认任务描述01知识链接0203任务实践任务评价042定义云变量

定义存放各类传感器的云变量，并设置变量的寄存器地址。add_cloud_value

("变量名",寄存器地址,"数据类型");

变量名参考C语言的标识符定义，尽量做到见名知义。寄存器地址范围为1000-2000，要根据变量的类型设置间隔的地址,如float变量要和后面的变量间隔2个寄存器空间，int型1个，字符型根据内容长度自定义。数据类型：“int”、“float”、“str”__________任务描述01知识链接0203任务实践任务评价042定义云变量

定义存放各类传感器的云变量，并设置变量的寄存器地址。任务描述01知识链接0203任务实践任务评价043设置设备参数

设置数据采集器、传感器、LED屏的参数。设备名称波特率设备地址使用的网关串口8AI2DI数据采集器96000