項目6環境在線監測系統的安裝與調試

《物聯網工程綜合實訓》目錄/CONTENT環境監測系統Windows管理程序的設計與實現物聯網網關數據采集與配置RS-485型傳感器的安裝與調試電流輸出型傳感器的安裝與調試1.11.21.31.4RS-485型傳感器的安裝與調試任務21【任務描述】根據項目的方案與安裝示意圖，本項目中的RS485通信的傳感及設備包括溫濕度傳感、PM2.5傳感器、光照傳感器、LED屏，任務選擇項目中的一組溫濕度傳感、PM2.5傳感器、光照傳感器、LED屏進行安裝與調試。具體示意圖如圖所示。通過系統圖，得出本次實訓任務需要用到的設備與材料清單如下：1【任務要求】完成溫濕度傳感、PM2.5傳感器、光照傳感器、LED屏的安裝與調試。了解Modbus協議，能通過指令讀取Modbus設備的值。遵守電工操作規范進行施工，布線符合電工規范，設備安裝與布線做到美觀牢固，橫平豎直。1【任務目標】了解485通信協議。能動手連接溫濕度傳感、PM2.5傳感器、光照傳感器、LED屏的通信線路與電源線。2知識鏈接--Modbus通信協議Modbus是由Modicon（現為施耐德電氣公司的一個品牌）在1979年發明的，是全球第一個真正用于工業現場的總線協議。ModBus網絡是一個工業通信系統，由帶智能終端的可編程序控制器和計算機通過公用線路或局部專用線路連接而成。其系統結構既包括硬件、亦包括軟件。它可應用于各種數據采集和過程監控。ModBus網絡只有一個主機，所有通信都由他發出。網絡可支持247個之多的遠程從屬控制器，但實際所支持的從機數要由所用通信設備決定。1、特點標準、開放，用戶可以免費、放心地使用Modbus協議，不需要交納許可證費，也不會侵犯知識產權。目前，支持Modbus的廠家超過400家，支持Modbus的產品超過600種。Modbus可以支持多種電氣接口，如RS-232、RS-485等，還可以在各種介質上傳送，如雙絞線、光纖、無線等。Modbus的幀格式簡單、緊湊，通俗易懂。用戶使用容易，廠商開發簡單。2、傳輸方式在ModBus系統中有2種傳輸模式可選擇。這2種傳輸模式與從機PC通信的能力是同等的。選擇時應視所用ModBus主機而定，每個ModBus系統只能使用一種模式，不允許2種模式混用。一種模式是ASCII（美國信息交換碼），另一種模式是RTU（遠程終端設備）。2知識鏈接--MODBUS通信協議3、使用MODBUS協議讀取溫度傳感器數據的實例將本任務用的到的溫濕度傳感器通電后，使用485轉RS232接頭連接溫濕傳感器的485A、B線，將串口插入PC，打開串口調試工具軟件，打開串口后：2知識鏈接--MODBUS通信協議a)設置溫濕傳感器的設備地址，具體格式為數據頭1數據頭2設備類型設備地址校驗和0xFA0xFB0x09xx前四位校驗和設備地址功能碼地址編號高位地址編號低位寄存器數高位寄存器數低位CRC校驗高位CRC校驗低位0x0F0x040x010x2B0x000x010x410x10讀取溫度的指令格式設備地址功能碼數據長度溫度高位溫度低位CRC校驗高位CRC校驗低位0x0F0x040x020x0B0xC40xD60x52

讀取濕度的指令格式3任務實施工作任務具體任務描述設備安裝固定溫濕度傳感、PM2.5傳感器、光照傳感器、LED屏到實訓架上線路連接連接溫濕度傳感、PM2.5傳感器、光照傳感器、LED屏的485通信線路到網關，并為各個傳感設備接通電源線其它做到安全用電，遵循先測試再通電的原則。線路連接符合電氣安裝規劃。安裝過程保持環境整潔、不亂丟工具、設備、線材。安裝過程不大聲喧嘩，不隨意走動。安裝過程中未出現工具、設備掉落等情況。3任務實施1--設備安裝步驟1：將溫濕度傳感、PM2.5傳感器、光照傳感器、LED屏固定在實訓架上。步驟2：將溫濕度傳感、PM2.5傳感器、光照傳感器的485A、485B連接至物聯網網關的COM1口，將LED屏的的485A、485B連接至物聯網網關的COM2口。步驟3：從實訓架引出12V的正負電源，分別接至溫濕度傳感、PM2.5傳感器、光照傳感器，將LED屏的電源插頭插入220V電源插座。3任務實施2--安裝與布線教學微課感謝您的聆聽項目6環境在線監測系統的安裝與調試

授課人：黃永杰時間：2020年9月11日《物聯網工程綜合實訓》目錄/CONTENT環境監測系統Windows管理程序的設計與實現物聯網網關數據采集與配置RS-485型傳感器的安裝與調試電流輸出型傳感器的安裝與調試1.11.21.31.4電流輸出型傳感器的安裝與調試任務11【任務描述】根據項目的方案與安裝示意圖，本項目中的電流型傳感器包括土壤溫濕度傳感、風速傳感器，任務選擇項目中的一組土壤溫濕度傳感、風速傳感器進行安裝與調試。通過系統圖，得出本次實訓任務需要用到的設備與材料清單如下：1【任務要求】

制作好45°角對接的線槽。完成路由器安裝與網絡搭建。完成網關、數據采集器、風速傳感、土壤溫濕度傳感器的安裝與調試。遵守電工操作規范進行施工，布線符合電工規范，設備安裝與布線做到美觀牢固，橫平豎直。1【任務目標】了解電流型模擬傳感器。能動手連接風速傳感、土壤溫濕度傳感、數據采集器、網關的通信線與電源線。2知識鏈接--電流輸出型傳感器傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。傳感器的特點包括：微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網絡化。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。傳感器的存在和發展，讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，讓物體慢慢變得活了起來。通常根據其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。按傳感器輸出信號分類一般分為數字型傳感器和模擬型傳感器，而模擬輸出信號又分為電流輸出、電壓輸出等幾種。2知識鏈接--電流輸出型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，主要用于科學試驗、節水灌溉、溫室大棚、花卉蔬菜、草地牧場、土壤速測、植物培養、污水處理、糧食倉儲及各種顆粒物的水份溫度的測量。1、土壤水份溫濕度傳感器電源正棕色線電源地藍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2知識鏈接--電流輸出型傳感器

風速傳感器是基于超聲波時差法實現風速的測量，可連續監測風速、風量（風量=風速x橫截面積）大小，能夠對所處巷道的風速風量進行實時顯示，是礦井通風安全參數測量的重要儀表。其傳感器組件由風速傳感器、風向傳感器、傳感器支架組成。主要適用于煤礦井下具有瓦斯爆炸危險的各礦井通風總回風巷、風口、井下主要測風站、扇風機井口、掘進工作面、采煤工作面等處，以及相應的礦產企業。2、風速傳感器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3任務實施工作任務具體任務描述設備安裝線槽制作路由器、物聯網網關、8AI2DI數據采集器、風速傳感器、土壤溫濕度傳感器等設備固定線路連接物聯網網關、8AI2DI數據采集器、風速傳感器、土壤溫濕度傳感器等設備通信線與電源線的連接網絡搭建路由器設置網線連接IP地址設定設備調試萬用表測量傳感器數值其它做到安全用電，遵循先測試再通電的原則。線路連接符合電氣安裝規劃。安裝過程保持環境整潔、不亂丟工具、設備、線材。安裝過程不大聲喧嘩，不隨意走動。安裝過程中未出現工具、設備掉落等情況。3任務實施1--設備安裝步驟1：取出1根3米長的32MM寬的布線槽，切成長度為80CM的線槽兩根，60CM的線槽兩根，將線槽4根45度角切割，使4根線槽能圍成1個方形。3任務實施1--設備安裝步驟2：設備通信線路連接a)將線槽、路由器、物聯網網關、8AI2DI數據采集器、風速傳感器、土壤溫濕度傳感器等設備用螺絲固定在實訓架上。b)將土壤溫濕度傳感器的溫度輸出信號線連接至8AI2DI數據采集器的AI0，將土壤溫濕度傳感器的濕度輸出信號線連接至8AI2DI數據采集器的AI1。c)用2條通信線分別將8AI2DI數據采集器485A與485B接至物聯網網關的COM1口的A、B端。d)將風速傳感器的信號輸出線（綠色）連接至8AI2DI數據采集器的AI2端口。3任務實施1--設備安裝步驟3：用紅黑2條電源線從實訓臺的12V和GND分別引出，串聯好物聯網網關、8AI數據采集器、PM2.5傳感器、土壤溫濕度傳感器4個設備，分別為以上設備供電。3任務實施2--安裝與布線教學微課3任務實施2--網絡搭建與配置步驟1:用2條網線分別連接路由器與電腦、路由器與物聯網網關。步驟2：為路由器分別IP地址，設置路由器網關地址為，電腦地址為，物聯網網關地址為0。設置方法可能考項目1任務一路由器設置。

3任務實施3--功能測試步驟1：通電測試，用萬用表測量數據采集器的AI0、AI1、A12口的電流值，若電流值在設備的電流輸出范圍表示傳感器工作正常，（設備的電流輸出范圍在設備上有標簽標明）若為0或超出工作范圍則需檢查線路連接、排除信號干擾。步驟2：當前所有土壤溫濕度傳感器的輸出電流范圍是__________至___________mA，當前測得的土壤溫度電流值是___________，通過換算公式“溫度℃=輸出電流(mA)*6.25-55”得出當前土壤溫度是__________。當前測得的土壤濕度電流值是________，通過換算公式“水分%=(輸出電流(mA)*6.25-25（%）”計算出的土壤濕度值是______。感謝您的聆聽項目6環境在線監測系統的安裝與調試

授課人：黃永杰時間：2020年9月11日《物聯網工程綜合實訓》目錄/CONTENT環境監測系統Windows管理程序的設計與實現物聯網網關數據采集與配置RS-485型傳感器的安裝與調試電流輸出型傳感器的安裝與調試1.11.21.31.4環境監測系統Windows管理程序的設計與實現任務41【任務描述】根據項目的方案與安裝示意圖，本任務將完成校園監測系統windows管理程序的開發，主要功能包括各類環境數據的采集，LED屏的自定義顯示，開關各類與環境相關的設備等，具體的程序界面設計請參考下圖。通過系統圖，得出本次實訓任務需要用到的設備與軟件清單如下：設備名稱數量環境監測系統硬件（網關、采集器、傳感器等）1網關程序1Visualstudio軟件11【任務要求】通過設計程序，完成對溫濕度傳感、PM2.5傳感器、光照傳感器、風速與溫濕度數據的采集并顯示，顯示自定義LED文本，控制與環境相關參數。1【任務目標】掌握簡單的Windows程序設計。掌握通過程序采集溫濕度傳感、PM2.5傳感器、光照傳感器、8AI2DI采集器的參數值。通過程序顯示LED屏的內容、通過程序開關環境相關的設備。2知識鏈接--Visualstudio開發環境簡介VisualStudio是目前最流行的Windows平臺應用程序的集成開發環境，是美國微軟公司的開發工具包系列產品，是一個完整的開發工具集，它包括了整個軟件生命周期中所需要的大部分工具。在開發Windows程序時其開發環境如下圖所示：2知識鏈接--Visualstudio開發環境簡介在本任務中需要用到的控件有Button、Label、Panel、TextBox，具體控件的名稱與作用如下圖所示要使用控件需先在工具箱中找到該控件中，并將其拖到窗體中，然后在屬性管理器中改變其屬性，如在窗體中需要使用Button控件的方法如下：在工具箱中拖拽控件至窗體中，然后改變其Text屬性，然后雙擊按鈕進入該按鈕事件的程序編寫，具體如下圖所示：3任務實施工作任務具體任務描述界面設計設計程序環境監測管理程序界面環境參數采集通過HttpPost與HttpGet協議與網關進行通信LED屏文字顯示通過程序向網關推送LED屏內容打開、關閉環境相關設備通過向網關對接變量推送內容，控制環境相關設備的開關程序優化通過多線程與委托優化程序3任務實施1步驟1：打開瀏覽器，輸入網關IP地址“0:8000”，能獲取到數據表示網絡通訊正常，然后再進入下面步驟。3任務實施1步驟2：運行“Visualstudio”軟件，點擊“文件”菜單-“新建”-“項目”，新建C#“Windows程序”。3任務實施1步驟3：完成界面設計與控件的添加選中窗口，在其屬性窗口中找到“BackgroundImage”屬性，導入背景圖片。3任務實施1在工具箱中找到“Label”工具，將標簽拖入窗體指定位置，并分別修改其屬性，具體拖的數量與屬性設置查看如下表格：控件名稱控件類型屬性lbl_title標簽Font:微軟雅黑,28pt,style=BoldFontColor:

OrangeRedlbl_pm標簽Font:宋體,15.75pt,style=Boldlbl_fs標簽Font:宋體,15.75pt,style=Boldlbl_gz標簽Font:宋體,15.75pt,style=Boldlbl_wd標簽Font:宋體,15.75pt,style=Boldlbl_sd標簽Font:宋體,15.75pt,style=Boldlbl_trwd標簽Font:宋體,15.75pt,style=Boldlbl_trsd標簽Font:宋體,15.75pt,style=Boldlbl_led標簽Font:宋體,15.75pt,style=Boldtxt_led文本框Font:宋體,15.75pt,style=Boldbtn_led按鈕默認btn_kongtiao按鈕默認btn_penglin按鈕默認btn_deng按鈕默認3任務實施1程序界面及位置如下圖3任務實施1步驟4：右擊解決方案管理器，選擇“添加”-“類”，新建HttpClient類，完成對網關的通訊。3任務實施1HttpClient類負責與網關進行HTTP通信，包含HttpGet和HttpPost兩個方法,HttpGet方法程序如下：HttpPost的方法的具體程序如下：3任務實施1步驟5：調用HttpClient類的Get方法，采集網關的數據，并將其轉換為JSON數據。右擊項目管理器-“添加引用”-“瀏覽”，選擇“Newtonsoft.Json.dll”動態庫文件完成引用。添加稱空間，具體如下圖所示：新建GetData()方法，調用HttpClient類的Get方法，采集網關的數據，并將其轉換為JSON數據。新建showData()方法，將采集到的JSON數據賦值給對應的標簽。在Form1_Load()方法中調用showData()方法，完成數據的顯示。運行程序，可看到程序界面中顯示出獲取的數據。3任務實施1步驟6：雙擊btn_led按鈕，進入按鈕事件編寫，通過HttpClient類的Post方法，向網關推送LED屏要顯示的內容。步驟7：通過HttpClient類的Post方法，向網關發送控制空調、噴淋、照明等設備的指令。3任務實施1步驟8：優化程序，以多線程和委托的形式采集數據。3任務實施1程序運行效果如下圖。感謝您的聆聽項目6環境在線監測系統的安裝與調試

授課人：黃永杰時間：2020年9月11日《物聯網工程綜合實訓》目錄/CONTENT環境監測系統Windows管理程序的設計與實現物聯網網關數據采集與配置RS-485型傳感器的安裝與調試電流輸出型傳感器的安裝與調試1.11.21.31.4物聯網網關數據采集與配置任務31【任務描述】根據項目的方案與安裝示意圖，本項目所有傳感器的數據均通過物聯網網關來進行采集，本任務將采用Lua語言進行程序設計，完成網關對任務一和任務二安裝好的傳感器進行采集、將采集到的數據顯示出來、為空調、噴淋、照明等設備提供控制接口。具體程序流程圖如下：通過系統圖，得出本次實訓任務需要用到的設備與軟件清單如下：設備名稱數量備注環境監測系統硬件（網關、采集器、傳感器等）1任務一、任務二已完成PC1

網關腳本lua程序編輯器11【任務要求】通過設計網關程序，完成對溫濕度傳感、PM2.5傳感器、光照傳感器、風速與溫濕度數據的采集并顯示。1【任務目標】掌握溫濕度傳感、PM2.5傳感器、光照傳感器、8AI2DI采集器的設備參數的定義。學會采集溫濕度傳感、PM2.5傳感器、光照傳感器、8AI2DI采集器的數據。能通過網關LCD屏、LED電子顯示屏顯示采集到的信息。2知識鏈接--物聯網網關相關采集函數1、設置modbusRTU設備地址格式：set_device_addr（RTU設備所在網關的串口號，設備類型，要設置的設備地址）舉例：設置溫濕度傳感器地址為0x0e，set_device_addr(1,0x09,0x0e)參數類型說明Comint0，1，2，3分別對應網關的串口0-串口3dev_typeInt設備類型0x09：溫濕度傳感器0x08：光照度傳感器0x02：PM2.5傳感器0x04：8AI2DI數據采集器0x06：8UI2DI數據采集器0x05：4DI4DO數據采集控制器0x07：智能觸摸開關模塊0x01：紅外伴侶模塊Addressint要數值的設備地址0-0xff返回值voidVoid

2知識鏈接--物聯網網關相關采集函數2、讀取modbusRTU設備input狀態寄存器的值格式：modbus_rtu_read_input_register（串口號，設備地址，寄存器起始地址，寄存器數量，讀取值的類型）舉例：讀取串口1設備地址為0x0e，存存器地址為100開媽的8個輸入寄存器值，數據類型為float:modbus_rtu_read_input_register(1,14,100,8,"float")參數類型說明comint0,1,2,3分別對應網關的串口0-串口3idint設備地址1<=id<=254addrint寄存器取值范圍0-0xffffNumInt線圈寄存器數量，1-8范圍typeStr讀取變量的類型返回值float3任務實施工作任務具體任務描述初始化設置網絡通信參數，開啟通信端口變量定義為每個需要采集到的數據定義變量并與寄存器關聯參數設置設置LED屏、傳感器、采集器的參數數據采集采集傳感器的數據并存入寄存器輸出顯示在網關LCD屏及LED顯示屏顯示采集到的數據判斷控制變量并執行空調、噴淋、照明等設備的控制接口3任務實施1步驟1：運行“網關腳本lua程序編輯器”，點擊“運行”-“下載配置到本地”，在彈出的窗口中輸入網關地址（網關地址可以在網關