物联网项目安装调试综合实训 课件 项目四 智慧社区系统安装与调试

项目四智慧社区系统安装与调试物联网项目安装调试综合实训目录智慧社区设备安装、连线与调试01RFID设备安装与调试02门禁卡和门禁柔性标签制作03智能路灯系统安装与调试04任务一智慧社区设备安装、连线与调试任务导入本任务要求根据项目方案与安装示意图，对所有设备进行安装、连线，确保连线正确后进行通电调试。本任务需要用到的设备与材料清单如表4-1所示。任务描述任务要求1．安装各种设备。2．通电调试，设备之间能正常通信。3．遵守电工操作规范，设备安装与布线做到美观牢固、横平竖直。知识准备01一、智慧社区社区是承载社会人口的基本单元，是城市发展的重要标志。近年来，社区逐步走向智能化，但由于各种原因，社区建设中还存在很多问题，如技术与产品缺乏开放性、兼容性与互连性，统一的技术标准尚未形成，产品功能单一，且不具备感知功能。01一、智慧社区物联网能够解决社区建设中存在的这些问题，为智慧社区提供技术支撑。物联网是实现物物相连的网络，借助于物联网，物品和物品之间能完成信息交换与通信，能提供更加全面、丰富的信息，实现智能化控制与决策。物联网为实现全面感知、互连互通、开放兼容的智慧社区奠定了良好的基础，智慧社区已经成为未来社区发展的重要方向。二、智慧社区设备01智能网关是物联网中的一个关键设备，具有组建网络、协议转换、信息汇集与控制等功能。它能使传感器、执行终端、安防设备等各种设备互连互通，能够实现传感器数据的采集、处理、传递，以及远程控制执行终端等功能。智能网关如图4-3所示。（一）智能网关01网络层设备包括数据采集器8AI2DI、4DI4DO及ZigBee采集器。网络层设备主要具备联网、数据采集与继电器控制功能。（二）网络层设备二、设备调试1．串行通信传感器这类传感器包括光照度传感器、空气质量传感器、温湿度传感器与RFID读卡器。串行通信传感器具有4个端口，VCC接12V电源，GND接地，485A、485B是RS-485总线，可接在网关或网络层设备的RS-485端口上。（三）传感层设备01二、设备调试2．模拟传感器这类传感器包括风速传感器、土壤温湿度传感器。模拟传感器具有VCC电源端、GND接地端，以及模拟信号输出端。其可以接到网关及网络层设备的AI端口上，实现数据采集。01二、设备调试这类传感器包括红外对射传感器、人体感应传感器。人体感应传感器具有电源端（VCC）、接地端（GND）、报警端（ALARM）和防拆端（TAMPER）。3．开关量传感器执行设备是指接收控制器的控制信号，从而改变自身设备的运行状态，达到用户所需效果的设备。执行设备属于物联网系统架构中的感知层，通常一个物联网应用系统控制执行器运行后，还需要收集执行器的运行状态信息。因为控制系统发送信号给执行器工作，不代表执行器就能正确执行控制系统的命令，所以会在执行设备上安装一些传感器，或者根据执行器运行后的环境数据判断执行器是否正常运转。（四）执行设备01二、设备调试LED屏具有VCC电源端与GND接地端，采用220V市电供电，数据通过RS-485协议总线进行传输。本任务中将其接在网关的RS-485端口上。（五）LED屏01二、设备调试任务实施01一、设备安装步骤1将所有的设备按照图4-4所示安装到实训工位上，图4-4中的所有尺寸单位均为mm（毫米）。（1）布线美观大方，横平竖直。（2）所有线缆都应放入线槽中，若个别设备已连接好的线缆因长度或其他原因不能放入线槽中。（3）所有线槽、部件安装位置都要符合安装位置图要求，上下左右的偏移量不能超过5mm。（4）线槽安装要固定平整，不能松动。线槽两端不大于50mm处应有螺钉固定。步骤1将所有的设备按照图4-4所示安装到实训工位上，图4-4中的所有尺寸单位均为mm（毫米）。01一、设备安装（6）所有线缆都要用冷接端子压制，线缆铜芯不能裸露，应连接牢固，不能松动；接线端引出线应排列整齐，不能交叉进槽。（7）所有线缆须用E型管标识并套接，要求排列整齐，标识面朝外。（8）所有螺栓、螺母连接处均须安装垫片。（9）施工结束后须将工位整理干净。01一、设备安装（5）电源线用红、黑线缆，相同类型的信号线用同种颜色的线缆。步骤2制作线槽和网线。（1）根据安装位置图制作与安装三个25mm×25mm×2m的线槽。（2）按照T568B标准制作一条网线。BA01一、设备安装01步骤1网关与各设备连接。（1）网关与LED屏、RFID读卡器、空气质量传感器、光照度传感器、温湿度传感器、网络层设备连线。与网关相连设备所接端口号如表4-2所示。（2）表4-2中所列设备是直接与网关相连的设备，其中除了LED屏使用220V交流电，其余的设备均使用12V直流电。RS-485端口使用485A与485B两条线。而COM0与COM1使用RS-232端口，使用串口线直接相连。二、线路连接（1）与ZigBee采集器相连设备所接端口号如表4-3所示。步骤2网络层设备与部分传感层设备、执行设备连线。01二、线路连接（2）8AI2DI与风速传感器、土壤温湿度传感器的连接。风速传感器、土壤温湿度传感器属于模拟传感器，输出模拟量。与8AI2DI相连设备所接端口号如表4-4所示。步骤2网络层设备与部分传感层设备、执行设备连线。01二、线路连接（3）灯、电动锁、排风扇属于执行设备，与由4DI4DO控制的继电器（DO）相连，继电器的通断对应执行设备的打开与关闭。与4DI4DO相连设备所接端口号如表4-5所示。步骤2网络层设备与部分传感层设备、执行设备连线。01二、线路连接（4）红外对射传感器属于开关量传感器，与人体感应传感器属于同一类型，其连接图如图4-5所示。步骤2网络层设备与部分传感层设备、执行设备连线。01二、线路连接三、网络搭建01（1）将网关与路由器固定在实训墙上，为两个设备接通电源。（3）用一条网线连接路由器的WAN口和接入Internet的网络设备接口。（2）用一条网线连接网关的网络接口和路由器的LAN口。（4）用一条网线连接路由器的LAN口和服务器。网络连线示意图如图4-6所示。步骤1设备固定与连线。步骤1设备固定与连线。三、网络搭建01（1）路由器的设置可参考前面的内容，路由器参数配置如表4-6所示。（2）按表4-7修改设备的网络名称和IP地址。步骤2路由器的设置。三、网络搭建01（1）启动综合网关配置器，工作界面如图4-7所示。步骤3网关上传、下载功能的设置。三、网络搭建01（2）上传配置到本地。使用快捷键Ctrl+F6或选择菜单栏中的“运行”→“上传配置到本地”命令，如图4-8所示。步骤3网关上传、下载功能的设置。三、网络搭建01（3）在弹出的上传配置对话框中输入网关IP地址（192.168.0.80），如图4-9所示。步骤3网关上传、下载功能的设置。三、网络搭建01（4）下载配置到网关。使用快捷键Ctrl+F6或选择菜单栏中的“运行”→“下载配置到网关”命令，弹出如图4-10所示的对话框，提示下载配置成功。（1）用网线将PC与网关直接相连。将PC的IP地址修改为192.168.1.70。（2）先上传配置到本地，输入网关IP地址（192.168.1.80），再修改配置信息，如图4-11所示，编写网关代码并下载到网关。步骤4修改网关配置。三、网络搭建01（3）下载成功后，网关IP地址由原来的192.168.1.80变为192.168.0.80。将PC与网关通过网线接到已经配置好的路由器上。（4）完成摄像头的配置，并将步骤记录下来。三、网络搭建01步骤4修改网关配置。三、网络搭建0101三、网络搭建步骤5功能测试。（1）观察网关LCD屏，其上会显示一定格式的信息，如表4-8所示。（2）确保信息的准确性。任务二RFID设备安装与调试任务导入本任务要求认知高频卡和超高频卡的读取设备，并进行设备的安装与读取卡信息的操作。本任务需要用到的设备与材料清单如表4-9所示。任务描述任务要求1．安装相关设备。2．操作读取卡信息。3．做到安全用电，遵循先测试再通电的原则。知识准备02一、RFID技术

（一）RFID技术的概念射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID）技术又称无线射频识别技术，是一种通信技术，俗称电子标签，可通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而无须识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。（二）RFID系统的组成

典型的RFID系统主要由阅读器、电子标签、RFID中间件和应用系统软件4部分构成，一般将中间件和应用软件统称为应用系统。02一、RFID技术

（三）RFID系统的分类

RFID系统按其采用的频率不同可分为低频系统、高频系统和超高频系统三大类；根据电子标签内是否装有电池为其供电，可分为有源系统和无源系统两大类。（四）RFID技术的特点

RFID技术和其他自动识别技术相比，具有无须接触、自动化程度高、耐用可靠、识别速度快、适应各种工作环境、可实现高速和多标签同时识别等特点。02高频电子标签的典型工作频率为13.56MHz。高频电子标签一般以无源为主，其工作能量同低频标签一样，也是通过电感（磁）耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得的。高频电子标签的阅读距离一般小于1m，该频率的感应器可以通过腐蚀敷铜板或者PCB的方式制作天线。二、高频读卡器三、超高频读卡器02超高频读卡器是指RFID902MHz-928MHz（国内）频段的无源读写器，它充分支持符合ISO18000-6B、EPCCLASS1G2（6C）协议的电子标签，国内比较流行的超高频读卡器有两种：8dbi（读取距离为0～6m），12dbi（读取距离为3～12m）。三、超高频读卡器02超高频读卡器的产品特性如下。数据接口：提供韦根26、韦根34、S232、RS485、玺瑞485、TCP/IP、WiFi等接口。工作模式：支持主动方式、交互应答方式、触发方式等多种工作模式。工作方式：广谱跳频（FHSS）或定频发射方式工作。电气特性：典型工作电压为9V，典型工作电流为650mA。开发语言：C、Delphi、CSharp、JAVA等。四、超高频中距离一体机02超高频中距离一体机实物图在保持高识读率的同时，实现对电子标签的快速读写处理，可广泛应用于物流、车辆管理、门禁系统、防伪系统及生产过程控制等多种RFID系统。该产品的特点如下。支持协议：EPCC1G2（ISO18000-6C）。工作频率：902～928MHz（可以配置其他国家或地区的频段）。谱跳频（FHSS）、跳频或定频发射方式工作。四、超高频中距离一体机02输出功率：软件可调，最大30dBm。读取距离：6～8m（标签9662白卡空旷环境测试）。标签询查：速度大于6m/s。读卡模式：定时读卡/触发读卡/主从读卡（软件可设置）。读卡提示：蜂鸣器或指示灯。功耗设计：DC9～26V供电。GPIO接口：支持（可定制输入输出）任务实施02一、虚拟仿真实现RFID设备安装与调试步骤1设备选型和线路连接。（1）根据任务要求选择“中距离”和“高频”RFID阅读器，并将它拖入工作台。（2）按照图4-15所示添加相关设备，完成设备之间的线路连接。步骤2功能测试。（1）单击模拟仿真软件中的“在线验证”和“模拟实验”按钮。（2）如果未出现错误提示，那么表示仿真测试通过。步骤1设备选型。（1）挑选高频读卡器和超高频读卡器设备。（2）找出本任务要安装的高频读卡器、超高频读卡器和超高频中距离一体机，并进行外观检查。（3）观察设备外观是否有损坏。02二、在真实环境下实现RFID设备的安装与调试步骤2连接高频读卡器。（1）如图4-16所示，将高频读卡器的连接线连接到计算机的USB接口。（2）连接成功后，读卡器的指示灯会亮起。02步骤3连接超高频中距离一体机。ABCDE（1）观察超高频中距离一体机的外观是否有破损，电源适配器的导线是否有破损等情况。（2）安装走线槽。根据实训工位的铁架尺寸制作尺寸合适的走线槽。挑选合适的尺寸、螺钉、螺母、垫片，选用螺钉旋具，完成物联网实训工位铁架四周走线槽及物联网设备走线槽的安装。二、在真实环境下实现RFID设备的安装与调试02步骤3连接超高频中距离一体机。ABCDE（3）用配套螺钉（注意添加垫片）将超高频读卡器的底座安装到超高频中距离一体机上面。（4）用不锈钢十字盘头螺钉（M4×16）将灯座底板固定在实训平台架子上，注意在设备台子背面加不锈钢垫片（M4×10×1）。二、在真实环境下实现RFID设备的安装与调试02步骤3连接超高频中距离一体机。ABCDE（5）将超高频读卡器的串口线连接到计算机的COM口，然后将超高频读卡器的电源适配器接到电源插座上。二、在真实环境下实现RFID设备的安装与调试（1）完成设备的安装后，双击打开“UHFReader18demomain”应用程序，如图4-17所示。（2）“端口”选择“AUTO”（自动获取串口），设置“波特率”为“57600bit/s”，单击“打开端口”按钮，如图4-18所示。步骤4功能检测02二、在真实环境下实现RFID设备的安装与调试（3）选择“EPCC1-G2Test”标签，进入EPCC1-G2界面，拿出标签靠近RFID设备，单击“查询标签”按钮，读取标签信息，查询结果如图4-19所示。（4）通过以上操作步骤可以判断超高频中距离一体机质量完好。步骤4功能检测02二、在真实环境下实现RFID设备的安装与调试步骤1连接软件。（1）运行“模拟操作社区门禁卡.exe”软件，运行后的界面如图4-20和图4-21所示。02三、高频卡校验软件使用（2）根据图4-22，将高频读卡器设备连接至计算机。（3）高频读卡器为即插即用设备，无须手动安装驱动程序，等待驱动程序安装成功后单击“连接”按钮，连接高频读卡器，如图4-23所示。步骤2读出数据。（1）软件连接完成后，将高频卡放置在读卡器上方，单击“寻卡”按钮，开始寻卡操作，如图4-24所示。02三、高频卡校验软件使用（2）在寻卡完成后，在“卡密”文本框中输入“FFFFFF”（高频卡的默认密码）后，单击“验证卡密”按钮，如图4-25所示。（3）验证卡密完成后，选择工作区1，工作块0，单击“读卡”按钮，读出卡中数据，如图4-26所示。四、超高频卡校验软件使用02（2）根据图4-28，将超高频中距离一体机连接至计算机。（1）运行“模拟操作社区门禁卡．exe”软件，运行后单击“超高频卡校验”按钮，切换界面至超高频卡校验界面，如图4-27所示。步骤1连接软件。（2）读出EPC区后，单击“读取用户区”按钮即可读出用户区数据，如图4-30所示。（1）选择设备串口号，将超高频电子标签纸放置在读卡器上方，单击“读取EPC区”按钮，如图4-29所示。步骤2读出数据。四、超高频卡校验软件使用02任务三门禁卡和门禁柔性标签制作任务导入知识准备一、高频卡03典型的高频（12.56MHz）RFID系统包括阅读器（Reader）和电子标签［Tag，也称应答器（Responder）］。电子标签通常选用非接触式IC卡，全称集成电路卡，又称智能卡。它可读写，容量大，有加密功能，数据记录可靠。IC卡相比ID卡而言，使用更方便，目前已经大量使用在校园一卡通系统、消费系统、考勤系统、公交消费系统等。（一）高频卡概述一、高频卡03目前市场上使用最多的是Philips的Mifare系列IC卡，简称M1卡。IC卡由主控芯片ASIC（专用集成电路）和天线组成，电子标签的天线只由线圈组成，很适合封装到卡片中，常见IC卡的内部结构图如图4-31所示。（一）高频卡概述一、高频卡03（二）M1卡的存储结构（1）M1卡分为16个扇区，每个扇区由4块（块0、块1、块2、块3）组成，人们也将16个扇区的64个块按绝对地址编号为0～63。（2）第0扇区的块0（绝对地址0块）用于存放厂商代码，已经固化，不可更改。（3）每个扇区的块0、块1、块2为数据块，可用于存储数据。一、高频卡03（二）M1卡的存储结构（4）每个扇区的块3为控制块，包括了密码A、存取控制、密码B。（5）每个扇区的密码和存取控制都是独立的，可以根据实际需要设定各自的密码及存取控制。（6）M1卡中每个扇区中的每个块可存储16个字节的内容，即16×8=128bit。一、高频卡0303二、RFID的主要频段和特性根据频率的不同，可以将RFID分为低频、高频、超高频及微波RFID，如表4-11所示。（一）RFID电子标签概述RFID电子标签又称射频标签、应答器，与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间（无接触）耦合；在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递和数据交换。三、RFID电子标签03三、RFID电子标签03BG-PL-1型RFID标签采用目前最灵敏的AlienH3芯片，具有全球唯一的64位ID号，结合商格（BizGridTM）的标签天线设计，可以在低级的功率下提供足够的反射信号，保证在更大的范围内读取标签。BG-PL-1型RFID标签的天线采用缝隙型设计，可以在更多RFID标签叠加时被有效读取，适用于单品级（ItemLevel）的应用场合。（二）AlienH39662电子标签的应用（三）EPC标签存储结构保留内存为电子标签存储密码的部分，包括灭活密码和访问密码。灭活密码和访问密码都为4个字节。1．保留内存EPC存储器用于存储电子标签的EPC号、PC（协议—控制字）及这部分的CRC—16（校验码）。2．EPC存储器三、RFID电子标签03（三）EPC标0签存储结构TID存储器是指电子标签的产品类识别号，每个生产厂商的TID号都会不同。用户可以在该存储器中存储其自身的产品分类数据及产品供应商的信息。3．TID存储器用户存储器用于存储用户自定义的数据。用户可以对该存储器进行读、写操作。该存储器的长度由各个电子标签的生产厂商确定。4．用户存储器三、RFID电子标签03任务实施03一、运行软件制作小区门禁卡。将一张M1卡工作区2块0的第1、2、3字节修改为0x01、0x02、0x03。运行“小区门禁系统.exe”软件。单击“读取高频卡”按钮，将制作完成的M1卡放入高频读卡器中，查看运行结果，如图4-36所示。二、制作小区门禁标签纸03步骤1运行软件。（1）将一张标签纸中用户区工作块2的第1、2、3、4字节修改为0x01、0x02、0x03、0x04。（2）运行“小区门禁系统．exe”软件。步骤2查看运行结果。（1）设置COM口，单击“OFF”按钮。BA步骤2查看运行结果。（2）将制作完成的标签纸放入超高频中距离一体机，查看运行结果，如图4-37所示。二、制作小区门禁标签纸03任务四智能路灯系统安装与调试任务导入在智慧社区的建设过程中，除要实现资源“共享、集约、统筹”和提升社区运营效率外，节能减排、绿色环保也是基本且关键的一环。路灯采用智能控制替代传统控制是落实节能减排的有效方式之一。本任务要求设计并安装一套智能路灯控制系统。智能路灯控制系统接线图如图4-38所示。任务描述任务要求1．能准确识读并绘制智能路灯控制系统接线图/布局图。2．能正确配置路由器、串口服务器的网络参数，调试出系统功能。3．能规范使用工具检测并排除智能路灯控制系统的典型故障。4．在安装各种设备时，注意挂装时的工具使用安全，避免划伤手。知识准备04一、智能路灯控制系统的构成智能路灯控制系统是采用物联网技术对社区公共照明管理系统进行全面升级，实现路灯照明智能化控制的系统。在本项目中，智能路灯控制系统的构成如图4-39所示。智能路灯控制系统主要由光照传感器、服务器（计算机）、路由器、串口服务器、数据采集器（模拟量采集器和数字量采集器）、继电器、路灯等设备组成。04二、智能路灯控制系统设备继电器（Relay）也称电驿，是一种电子控制器件，通常应用于自动控制电路中。（一）继电器串口服务器提供串口转网络功能，能够将RS-232/485/422串口转换成TCP/IP网络接口。（二）串口服务器04二、智能路灯控制系统设备在本项目中，路由器、计算机和串口服务器之间的连接线使用的是双绞线。（三）双绞线任务实施04一、设备布局与安装步骤1设备布局。（1）在进行设备布局时，要考虑设备分层，将网络层的设备放在一起，将感知层的设备放在一起，布局要尽量均匀、美观。（2）图4-44所示为根据实训室设备操作间上的尺寸设计的布局图，仅供参考。