《物联网工程应用系统(智慧城市)》第二章-智慧城市实训系统工程实施35课件.pptx
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- 物联网工程应用系统智慧城市 联网 工程 应用 系统 智慧 城市 第二 系统工程 实施 35 课件
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1、第2章 智慧城市实训系统工程实施本章学习目标本章学习目标掌握智慧城市实训系统感知层设备的安装与调试方法并完成相应设备的安装调试。掌握智慧城市实训系统传输层设备的安装与调试方法并完成相应设备的安装调试。掌握智慧城市实训系统应用层软件的部署与测试方法并完成相应软件的部署。01感知层设备安装与调试感知层设备安装与调试2.1.1 系统工位布局及设备连接关系2.1.1.1 2.1.1.1 工位布局工位布局本智慧城市实训系统采用图本智慧城市实训系统采用图2.1所示双工位结构设计。其中,左工位主要布设有各种所示双工位结构设计。其中,左工位主要布设有各种ZigBee节点,右工位主要布设有各种传感器节点。左右工
2、位的布局分别如图节点,右工位主要布设有各种传感器节点。左右工位的布局分别如图2.2、图、图2.3所示。所示。图图2.1 2.1 智慧城市实训系统工位结构智慧城市实训系统工位结构图图2.2 2.2 智慧城市应用场景左工位布局图智慧城市应用场景左工位布局图图图2.3 智慧城市应用场景右工位布局图智慧城市应用场景右工位布局图2.1.1.2 2.1.1.2 设备连接关系设备连接关系左右工位中相关设备的连接关系分别如图左右工位中相关设备的连接关系分别如图2.4、图、图2.5所示,工位上各类插孔、开关所示,工位上各类插孔、开关的连接关系如图的连接关系如图2.6所示。所示。图图2.4 2.4 智慧城市应用场
3、景左工位设备连线图智慧城市应用场景左工位设备连线图注:注:机柜一网孔板之间连续机柜一网孔板之间连续图图2.5 智慧城市应用场景右工位设备连线图智慧城市应用场景右工位设备连线图图图2.6 智慧城市应用场景工位插孔、开关连线图智慧城市应用场景工位插孔、开关连线图02感知层设备的安装与调试感知层设备的安装与调试2.1.2.1 2.1.2.1 数字量(开关量)采集器及相关设备的安装数字量(开关量)采集器及相关设备的安装连接数字量(开关量)采集器相关设备如表连接数字量(开关量)采集器相关设备如表2.1所示,对应的设备连接关系如图所示,对应的设备连接关系如图2.7所示。所示。序号序号设备名称设备名称单位单
4、位数量数量1 1ADAM 4150ADAM 4150数字量采集器数字量采集器台台1 12 2RS485/232RS485/232无源转换器无源转换器个个1 13 3继电器模块继电器模块个个3 34 4照明灯座(灯组)照明灯座(灯组)个个2 25 5旋转警示灯旋转警示灯个个1 16 6红外对射传感器红外对射传感器套套2 27 7人体红外开关人体红外开关个个1 18 8火焰探测器火焰探测器台台1 19 9烟感探测器烟感探测器台台1 1表表2.1 数字量(开关量)采集器及相关连接设备清单数字量(开关量)采集器及相关连接设备清单图图2.7 ADAM 41502.7 ADAM 4150相关设备连接电路图
5、相关设备连接电路图1.1.数字量(开关量)采集器的安装数字量(开关量)采集器的安装本实训系统选择本实训系统选择ADAM-4000系列(系列(4150)模块为数字量采集器,其实物如图)模块为数字量采集器,其实物如图2.8所所示。示。ADAM 4150ADAM 4150采用采用EIA RS485通信协议,是工业上使用最广泛的双向、平衡传输线通信协议,是工业上使用最广泛的双向、平衡传输线标准。标准。ADAM-4150-4150能够与双绞线多支路网络上的网络主机进行通信,可以远距离高能够与双绞线多支路网络上的网络主机进行通信,可以远距离高速传输和接收数据。速传输和接收数据。ADAM-4150的连线如图
6、2.9所示。其中,+VS、两个GND间接入24 V直流电源;D+、D-接入RS485转换器。安装时,首先将配备的长方形小塑料底板安装在工位上,把采集器面板上两颗螺钉旋松,再将采集器背后螺丝孔对准长方形小塑料底板安装。图图2.8 ADAM-4150数字量采集器数字量采集器图图2.9 ADAM-4150数字量采集器的连接方式数字量采集器的连接方式2.2.连接数字量(开关量)采集器相关设备的安装连接数字量(开关量)采集器相关设备的安装1 1)RS485/232RS485/232无源转换器的安装无源转换器的安装与与ADAM 4150连接的连接的RS485/232转换器实物如图转换器实物如图2.10所示
7、。它将采集器上采集所示。它将采集器上采集的数据进行转换,通过串口传输到终端设备,再由终端来分析采集到的数据。安的数据进行转换,通过串口传输到终端设备,再由终端来分析采集到的数据。安装时,将装时,将485-端口接端口接ADAM 4150的的D-,将,将485+端口接端口接ADAM 4150的的D+。2)照明灯1的安装与调试照明灯的连接需使用继电器模块,其实物如图2.11所示。下面首先安装继电器,其号引脚是设备信号,接ADAM 4150的DO1上;引脚接继电器工作电压(24 V);、号引脚根据设备情况接相应电源;、号引脚连接设备电源。当继电器开关闭合时,、号引脚和、号引脚连接对应电源并工作。接下来
8、安装照明灯(见图2.12)。安装时,底座下方有三个拆解卡扣,将盖子打开,用螺丝将底座固定在工位上,底座上的出线孔可自行拆除。标注有“N”的接12 V电源负极,标注“L”的接12 V电源正极。安装完毕后将盖子装上,再旋上灯泡即可。灯座安装好后,需将其与继电器模块连接,其中,“L”端(红线)接继电器的号引脚,“N”端(黑线)接继电器的号引脚。图图2.10 RS485/2322.10 RS485/232转换器转换器图图2.11 2.11 继电器连接示意图继电器连接示意图图图2.12 2.12 灯座的安装示意图灯座的安装示意图待相关设备安装完毕后,即可测试照明灯,具体方法如下:待相关设备安装完毕后,即
9、可测试照明灯,具体方法如下:(1)用信号线分别将)用信号线分别将RS485/232无源转换器的无源转换器的T/R+、T/R-接线口与数字量采集器接线口与数字量采集器D+、D-接线口连接,然后将接线口连接,然后将RS485/232无源转换器插入无源转换器插入PC的的COM端口(串口)。端口(串口)。(2)利用串口调试助手或串口操作工具软件,分别输入十六进制形式的指令,操)利用串口调试助手或串口操作工具软件,分别输入十六进制形式的指令,操控灯的亮灭。其中,开灯指令(十六进制)为控灯的亮灭。其中,开灯指令(十六进制)为“01 05 00 11 FF 00 D 3F”,关灯指令,关灯指令(十六进制)为
10、(十六进制)为“01 05 00 11 00 00 9D CF”。3 3)照明灯)照明灯2 2的安装与调试的安装与调试照明灯照明灯2安装在右工位上,继电器、灯座的连接方法与照明灯安装在右工位上,继电器、灯座的连接方法与照明灯1类似,不同的是:继类似,不同的是:继电器模块的号引脚接电器模块的号引脚接ADAM 4150的的DO2O2上。上。照明灯照明灯2对应的开灯指令和关灯指令是对应的开灯指令和关灯指令是“01 05 00 12 FF 00 D 3F”和和“01 05 00 12 00 00 9D CF”。完成以上照明灯、继电器、完成以上照明灯、继电器、ADAM 4150的安装后,其效果如图的安装
11、后,其效果如图2.13所示。所示。图图2.13 2.13 照明灯、继电器、照明灯、继电器、ADAM 4150ADAM 4150安装效果图安装效果图4 4)警示灯的安装与调试)警示灯的安装与调试警示灯实物如图警示灯实物如图2.14所示,它的连接与照明灯类似。其中,警示灯的红线接继电器号引脚,黑线所示,它的连接与照明灯类似。其中,警示灯的红线接继电器号引脚,黑线接继电器号引脚;继电器的号引脚接接继电器号引脚;继电器的号引脚接ADAM 4150的的DO0,继电器的号引脚接,继电器的号引脚接+12 V V电源负极,电源负极,继电器的号引脚接继电器的号引脚接+12 V V电源正极。电源正极。警示灯的相关
12、测试指令(十六进制)为:打开:01 05 00 10 FF 00 8D FF;关闭:01 05 00 10 00 00 CC 0F。5)火焰探测器的安装与测试火焰探测器用于搜寻火源,它利用红外线对火焰非常灵敏的特点,使用特制的红外线接收管来检测火焰,然后把火焰的亮度转化为高低变化的电平信号输入到MCU中,由MCU根据信号的变化做出相应的程序处理。火焰探测器实物如图2.15所示。安装时,将探测器的底座旋下,使之与探测器分离,按如图2.15所示接好线后再将底座旋上。其中,探测器的信号输出端连接到ADAM 4150的DI1引脚上。安装好探测器后,可用打火机点火置于火焰探测器下方530 cm处,等待一
13、段时间后,若两个闪烁的指示灯长亮,就说明探测器已检测到火焰。图图2.14 2.14 警示灯实物图警示灯实物图图图2.15 火焰探测器的安装方式火焰探测器的安装方式6 6)烟雾探测器的安装与测试)烟雾探测器的安装与测试烟雾探测器也被称为感烟式火灾探测器、烟感探测器等,主要用于消防系统。烟雾探测器也被称为感烟式火灾探测器、烟感探测器等,主要用于消防系统。烟雾探测器实物如图烟雾探测器实物如图2.16所示。安装时,将探测器的底座旋下,使之与探测器分离,按如图所示。安装时,将探测器的底座旋下,使之与探测器分离,按如图2.16所所示接好线后再将底座旋上。其中,探测器的信号输出端连接到示接好线后再将底座旋上
14、。其中,探测器的信号输出端连接到ADAM 4150的的DI2引脚上。引脚上。触控烟雾探测器的触控按钮,烟雾探测器会发出连续蜂鸣声,指示灯长亮。若指示灯长亮且蜂鸣触控烟雾探测器的触控按钮,烟雾探测器会发出连续蜂鸣声,指示灯长亮。若指示灯长亮且蜂鸣器长鸣,就说明烟雾传感器被触发,有烟雾。器长鸣,就说明烟雾传感器被触发,有烟雾。7)人体红外传感器的安装与测试人体红外传感器是利用红外线检测人体的移动行为,来判断是否有人进入其感应范围。人体红外传感器的实物如图2.17所示。其中,红线接24 V电源的正极,黑线接24 V电源的负极;黄线为传感器输出信号线,接ADAM 4150的DI0。设备运行时,使用实训
15、系统配套的黑色泡沫遮挡传感器约10秒,ADAM 4150的DI0指示灯亮表示“有人”,灭表示“无人”。若有上述状态出现,说明设备正确安装。图图2.16 2.16 烟雾探测器的安装方式烟雾探测器的安装方式图图2.17 2.17 人体红外传感器的安装方式人体红外传感器的安装方式8 8)红外对射传感器的安装与测试)红外对射传感器的安装与测试红外对射传感器全名叫红外对射传感器全名叫“光束遮断式感应器光束遮断式感应器”(Photoelectric Beam Detector),其基,其基本的构造包括瞄准孔、光束强度指示灯、球面镜片、本的构造包括瞄准孔、光束强度指示灯、球面镜片、LED指示灯等。侦测原理是
16、利用指示灯等。侦测原理是利用LED红外光发射二极管发射红外线,再经光学镜面作聚焦处理使光线传至受光器,当红外光发射二极管发射红外线,再经光学镜面作聚焦处理使光线传至受光器,当传输路径上的光线被遮断时就会发出警报。传输路径上的光线被遮断时就会发出警报。图图2.18所示为红外对射传感器的连接方式。安装时,收发器的最佳安装高度应大于所示为红外对射传感器的连接方式。安装时,收发器的最佳安装高度应大于20 cmcm,安装距离不小于,安装距离不小于2 m m,并要保持红外保护装置垂直放置且在同一水平线上。设,并要保持红外保护装置垂直放置且在同一水平线上。设备运行时,用手遮住红外对射线后,若备运行时,用手遮
17、住红外对射线后,若ADAM 4150的的DI4指示灯亮,说明设备正确安指示灯亮,说明设备正确安装。装。完成以上ADAM 4150相关设备安装完成后,其效果如图2.19所示。图图2.18 2.18 红外对射传感器的连接方式红外对射传感器的连接方式图图2.19 ADAM 41502.19 ADAM 4150相关设备安装效果图相关设备安装效果图2.1.2.2 ZigBee2.1.2.2 ZigBee四模拟量采集模块及相关设备的安装四模拟量采集模块及相关设备的安装ZigBeeZigBee四模拟量采集器相关设备如表四模拟量采集器相关设备如表2.2所示,对应的设备连接关系如图所示,对应的设备连接关系如图2
18、.20所示。所示。表表2.2 ZigBee四模拟量采集模块及相关连接设备清单四模拟量采集模块及相关连接设备清单序号序号设备名称设备名称单位单位数量数量1 1ZigBeeZigBee四输入模拟量采集模块四输入模拟量采集模块块块1 12 2光照度传感器光照度传感器台台1 13 3温湿度传感器温湿度传感器台台1 1图图2.20 ZigBee2.20 ZigBee四输入模拟量采集模块相关设备连接电路图四输入模拟量采集模块相关设备连接电路图1.ZigBee1.ZigBee四输入模拟量采集模块的安装四输入模拟量采集模块的安装ZigBeeZigBee四输入模拟量采集模块实物如图四输入模拟量采集模块实物如图2
19、.21所示,它用于采集模拟信号量,并将所示,它用于采集模拟信号量,并将采集到的信号通过采集到的信号通过ZigBee上传。安装时,按图上传。安装时,按图2.20所示依次接入温湿度传感器、光所示依次接入温湿度传感器、光照传感器的数据线,并将其他引脚接照传感器的数据线,并将其他引脚接GND。2.ZigBee四输入模拟量采集模块相关设备的安装1)光照度传感器的安装光照度传感器采用高灵敏度传感器元件为传感器,具有测量范围宽、使用方便、便于安装、传输距离远等特点,其实物如图2.22所示。安装时,通过左右各一颗螺丝固定在工位上;传感器的红线接24 V直流电源的正极,黑线接24 V直流电源的负极,黄色信号线接
20、ZigBee四输入模拟量采集模块的IN1上。图图2.21 ZigBee2.21 ZigBee四输入模拟量采集模块的接线方式四输入模拟量采集模块的接线方式图图2.22 2.22 光照度传感器的安装方式光照度传感器的安装方式2 2)温湿度传感器的安装)温湿度传感器的安装温湿度传感器采用高灵敏度数字温湿度传感器和低功耗单片机开发,具有响应时温湿度传感器采用高灵敏度数字温湿度传感器和低功耗单片机开发,具有响应时间短、精度高、稳定性好等特点,其实物如图间短、精度高、稳定性好等特点,其实物如图2.23所示。安装时,通过左右各一颗所示。安装时,通过左右各一颗螺丝固定在工位上;传感器的红线接螺丝固定在工位上;
21、传感器的红线接24 V V直流电源的正极,黑线接直流电源的正极,黑线接24 V V直流电源的直流电源的负极;绿色信号线是湿度信号输出线,接负极;绿色信号线是湿度信号输出线,接ZigBee四输入模拟量采集模块的四输入模拟量采集模块的IN3;蓝;蓝色信号线是温度信号输出线,接色信号线是温度信号输出线,接ZigBee四输入模拟量采集模块的四输入模拟量采集模块的IN2。以上ZigBee四输入模拟量采集模块相关设备安装完后,其效果如图2.24所示。图图2.23 2.23 温湿度传感器的安装方式温湿度传感器的安装方式图图2.24 ZigBee2.24 ZigBee四输入模拟量采集模块相关设备安装效果图四输
22、入模拟量采集模块相关设备安装效果图2.1.2.3 ZigBee2.1.2.3 ZigBee数字量相关设备的安装数字量相关设备的安装ZigBeeZigBee数字量相关设备如表数字量相关设备如表2.3所示。所示。表表2.3 ZigBee四模拟量采集模块及相关连接设备清单四模拟量采集模块及相关连接设备清单序号序号设备名称设备名称单位单位数量数量1 1ZigBeeZigBee协调器协调器块块1 12 2ZigBeeZigBee继电器继电器块块3 33 3风扇风扇个个3 34 4RS485/232RS485/232无源转换器无源转换器个个1 11.ZigBee1.ZigBee协调器的安装协调器的安装Zi
23、gBeeZigBee协调器与其他设备的连接关系如图协调器与其他设备的连接关系如图2.25所示,它采用所示,它采用5 V V直流电源供电,并直流电源供电,并通过串口连接移动互联终端通过串口连接移动互联终端。图图2.25 ZigBee2.25 ZigBee协调器的连接关系协调器的连接关系2.2.风扇的安装风扇的安装风扇与风扇与ZigBee继电器模块的连接关系如图继电器模块的连接关系如图2.26所示。其中,所示。其中,ZigBee继电器模块是继电器模块是类似开关量采集器和继电器二合一功能的一类模块,其实物连接关系及安装效果如类似开关量采集器和继电器二合一功能的一类模块,其实物连接关系及安装效果如图图
24、2.27所示。安装时,首先将所示。安装时,首先将ZigBee板安装在有机玻璃板(透明板)上,再将板子板安装在有机玻璃板(透明板)上,再将板子用螺丝固定在工位合适位置;接线的方法是:用螺丝固定在工位合适位置;接线的方法是:ZigBee节点用节点用5 V V直流电源供电,继电直流电源供电,继电器模块从上至下的器模块从上至下的4个引脚依次接个引脚依次接24 V V电源正极、电源正极、24 V V电源负极、风扇电源负极、风扇+、风扇。、风扇。注意:这里选用的风扇为注意:这里选用的风扇为24 V V直流电源供电风扇,其中红色线为风扇直流电源供电风扇,其中红色线为风扇+,需接入,需接入24 V V直流电源
25、的正极;黑色线为风扇,需接入直流电源的正极;黑色线为风扇,需接入24 V V直流电源的负极。直流电源的负极。图图2.26 2.26 风扇与风扇与ZigBeeZigBee控制器的连接关系控制器的连接关系 图图2.27 ZigBee2.27 ZigBee控制器的连接关系及安装效果控制器的连接关系及安装效果设备安装完毕并投入运行后,可利用串口调试助手测试风扇运行状态,具体方法是:设备安装完毕并投入运行后,可利用串口调试助手测试风扇运行状态,具体方法是:将将ZigBee协调器串口接串口服务器;协调器串口接串口服务器;在在PC上配置串口服务器,并接通上配置串口服务器,并接通ZigBee协协调器串口,设置
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