物联网智慧系统设计与调试 课件 项目1、2 智慧农业系统设计与调试、智慧图书馆环境监测系统设计与调试

智慧农业气象站监测系统CONTENTS小型气象监测站的监测要素有很多种，包括：温度、湿度、风速、风向、雨量、气压、辐射、负氧等几十种气象要素。这些气象要素都是通过传感器来实现监测的，每种要素都对应一个传感器！风速的监测就是用风速传感器、湿度的监测对应湿度传感器....对于这些气象要素的选择，其实也是就气象传感器的选择，传感器可以根据实际使用需求选择，可以选择其中的某几个气象监测要素！本章智慧农业气象站系统监测的数据主要有三项：室外环境的风速、二氧化碳、大气压力。本章介绍智慧农业气象站监测系统的仿真搭建，包括仿真设备、仿真连线以及仿真验证，后续将硬件设备进行安装与调试，运用ADAM软件监测其感知层的数据，并且运用解析工具转换感知层数据，最后将本系统的硬件与仿真系统进行关联调试。理解模拟量采集器ADAM4017的原理熟悉智慧农业气象站监测系统的需求设备掌握智慧农业气象站监测系统的连线图掌握智慧农业气象站监测系统在仿真软件中的连线图CONTENTS章节任务目标掌握智慧农业气象站监测系统的安装与调试掌握系硬件设备与仿真系统的数据同步性的调试一任务描述智慧农业气象站监测系统“智慧农业气象站监测系统”是农业大棚外小型气象站的缩影，本章智慧农业气象站系统监测的数据主要有三项：室外环境的风速、二氧化碳、大气压力。模拟量采集器

ADAM4017

采集三个传感器的实时数据。硬件：二氧化碳传感器硬件：大气压力传感器任务描述硬件：二氧化碳传感器硬件：二氧化碳传感器硬件：风速传感器硬件：大气压力传感器软件：项目案例界面显示采集值二任务分析智慧农业气象站监测系统任务分析1知识准备2硬件准备1.模拟量采集器

ADAM4017+ADAM-4017+是一款

16

位、8

通道的模拟量输入模块，可编程输入通道的输入范围。用于采集

0-5V电压信号，4-20mA

电流信号的智能采集模块，也称为模拟量采集模块，其主要原理是将电压和电流信号采集输入，然后通过

485

通信接口与上位机

PC相连接，通信协议采用工业通信标准的

MODBUS

RTU

协议。（1）模拟量采集器的电源具有防反接，过压过流保护。（2）采用工业通信标准的

485

接口，接口带有防雷保护，并且

485

芯片采用高速光耦合隔离，保证通信的稳定性。（3）通信协议采用标准的工业通信标准协议MODBUS

协议。（4）通信速率默认为

9600BPS，也可以定制相应的波特率。（5）支持

8

路模拟量采集输入，支持DIN导轨安装。典型应用：机房监控，温度传感器控制系统，消防报警系统，自动化控制，智能楼宇，远程数据采集系统。2.ADAM4017+功能特点任务分析1知识准备2硬件准备任务分析1知识准备2硬件准备

3.ADAM4017+硬件设置

JP0～JP7

分别对应ADAM4017+的

0～7

通道，用于选择通道输入信号是电压还是电流。跳线默认位置是短接

2

和

3，对应电压输入。如果通道输入的是电流信号，则需要将跳线短接

1

和

2.跳线分布。任务分析1知识准备2硬件准备

4.ADAM4017+软件设置步骤

1：硬件连线，将

ADAM4017+连接

485转

232设备，连接至

PC

机串口。任务分析1知识准备2硬件准备步骤

2：打开软件设置的工具是：ADAMUtility。设置波特率

9600。任务分析1知识准备2硬件准备步骤

3：设置模块地址：模块初始若未设置地址，此处可以设置或者修改其地址（本书配套硬件出厂时已配置，此处仅参考）。首先在断电状态把模块侧面开关拨至“Init”位置，重新上电。点击选择界面中实际使用的

COM

口，然后点击菜单“TOOL-〉Search”，软件会自动搜索

ADAM4017

模块并将模块显示在选择的

COM

口下面。选中搜索到的模块，出现窗口：修改Address：后面的数字，点击

change，即可修改模块地址，修改完后，模块断电，把模块侧面开关拨至“Normal”位置，重新上电，修改地址完成。任务分析1知识准备2硬件准备步骤4：设置通道数据确认侧面开关拨至“Normal”位置，使用上面所述方法搜索到模块，打开该模块设置界面，在“dataarea”中选择需要修改的通道“Channel”，改变“Range”，设置各端口输出模式电压或者电流，点击Apply按钮，完成通道设置。设置完成后，在界面右侧检查通道数据是否正确。注意：使用时电源正负极不能接反，ADAM4017

的+VS、GND

连接到

24V

直流电源处。

注意：有两个GND。D+、D-分别连接

485

转换头的+、-。任务分析1.风速传感器三杯式风速传感器，可用于工程机械（起重机、门吊、塔吊等）领域，铁路、港头、码头、电厂、气象、索道、环境、温室、养殖、空气调节、节能监控、农业、医疗、洁净空间等领域风速的测量，并输出相应的信号。

测量范围 0～30m／S使用场所室外防水类型防水供电方式12-24V

DC输出方式电流：4-20mA1知识准备2硬件准备任务分析1）外观检查：观察液位变送器外观是否有破损等情况。2）功能检测：将传感器的电源线接入DC24V

电源，确保接线正确后，接通

DC

24V

电源，接着用数字万用表直流

20mA

档进行测量。将万用表红表笔搭接风速传感器信号线，黑表笔串联一个

120Ω负载电阻后，接入

DC

24V

的负极，测出当前情况下的电流值。加速转动传感器风杯，测量当前电流值是否增大，电流值增大。红线：供电电源负极黑线：供电电源负极蓝线：信号输出（电流）1知识准备2硬件准备任务分析2.二氧化碳传感器1）外观检查：观察外观是否有破损情况。2）功能检测：①数字式万用表选用

2M

档，依次完成表

5所示的二氧化碳传感器电源端和信号端之间的电阻值测量，如果测量发现，阻值很小（约几欧），则说明线路出现短路现象，该设备需进一步检修。R

红—黑R

红—蓝R

蓝—黑正向测量值（2M

档）1.2MΩ

开始增大∞∞反向测量值（2M

档）∞∞∞1知识准备2硬件准备任务分析2）功能检测：②将传感器的电源线接入DC24V

电源，确保接线正确后，接通

DC

24V

电源，接着用数字万用表直流

20mA

档进行测量。万用表连接方法，将万用表红表笔搭接

CO2

传感器的绿色信号线，黑表笔串联一个

120Ω负载电阻后，接入

DC

24V

的负极，测出实训室内正常情况下的电流值为

11.595mA（正常情况下，电流值范围在

4—20mA）。1知识准备2硬件准备任务分析1）外观检查：观察大气压力变送器外观是否有破损等情况。2）功能检测：将传感器的电源线接入

DC24V

电源，确保接线正确后，接通

DC

24V

电源，接着用数字万用表直流20mA 档进行测量。万用表连接方法，将万用表红表笔搭接大气压力传感器的信号线，黑表笔串联一个120Ω负载电阻后，接入

DC

24V的负极，测出正常情况下的电流值（正常情况下，电流值范围在

4—20mA）。4.485

转

232设备RS485

转换头是将采集到的数据通过转换接口，用串口转换到终端设备，通过终端来分析采集到的数据。

3.大气压力传感器1知识准备2硬件准备三任务实施智慧农业气象站监测系统3.1任务实施——仿真任务实施智慧农业气象站监测系统任务实施仿真任务实训任务1.智慧农业气象站监测系统的主要设备及连线图介绍设备表序号设备数量1模拟量采集器（ADAM4017）12风速传感器13二氧化碳传感器14大气压力传感器15RS485/232转换器1端口分配表序号传感器名称供电电压模拟量采集器1二氧化碳传感器红色线DC24V+信号线

Vin0+2风速传感器红色线DC24V+信号线

Vin1+3大气压力传感器红色线DC24V+信号线

Vin4+1.智慧农业气象站监测系统的主要设备及连线图介绍任务实施仿真任务实训任务1.智慧农业气象站监测系统的主要设备及连线图介绍步骤

1：运行“物联网行业实训仿真.msi”软件。步骤

2：双击图标，打开软件。2.仿真连线过程操作步骤任务实施仿真任务实训任务2.仿真连线过程操作步骤步骤

3：将左目录中设备拖入到右边的绘图区，分别是传感器——有线传感——二氧化碳传感器、风速传感器、大气压力传感器，采集器——I/O模式——ADAM4017，其他设备——其他外设——RS485/RS232

转换器，电源。任务实施仿真任务实训任务2.仿真连线过程操作步骤步骤

4：将画图区的所有设备进行连线，用鼠标点击各接线口，当鼠标显示“手”形状时，移动鼠标，绘制线路，选中连线，按

Delete

键可删除连线，注意电源根据设备而定。3.项目案例采集仿真中的实时值步骤

1：打开

2D

仿真实训软件——智慧农业气象站监测系统，双击

PC

机的

COM

口位置，如图5-14图5-14COM

口步骤

2：双击

COM

口位置，显示串口管理界面，串口管理界面的接线端一共有两种，一是

USB口，另一个是

COM口，本系统的连线图中

PC机通过串口连接的采集设备，故此处的接线端口号是COM。任务实施仿真任务实训任务3.项目案例采集仿真中的实时值步骤

3：打开串口号设置界面，设置虚拟串口号，选择

COM200。开启模拟实验。如图

5-

15

所示步骤

4：打开配套材料的项目

5\“智慧农业气象站监测系统”，如图

5-

16

所示的默认界面。图5-

15设置虚拟串口号 图

5-

16

默认界面

图

5-

17

采集界面步骤

5：在界面中设置串口号为

COM200，根据仿真包连线设置三个传感器的端口号。开启仿真软件的“模拟实验”，在监测界面上点击“采集”，仿真界面的各设备的数据已经上传至监测界面。如图

5-17

所示任务实施仿真任务实训任务3.项目案例采集仿真中的实时值3.2任务实施——实训任务实施智慧农业气象站监测系统1.硬件安装布局图介绍监测系统的设备全部搭建完毕如图

5-

18

所示图

5-

18

布局图任务实施仿真任务实训任务1.硬件安装布局图介绍2.安装风速传感器2.安装风速传感器步骤

1：根据风速传感器外接延迟线与实训工位稳压电源接线端子的距离，剪取长度适宜的一根红黑平行导线。步骤

2：使用剥线钳，将红黑线两端剥掉约

0.8cm

的绝缘皮。步骤

3：使用剥线钳，将风速传感器原本的外接延长线剥掉约

0.8cm

的绝缘皮。步骤

4：使用红黑线，将风速传感器原本的外接延长线连接延长。注意：红黑平行线的红线接风速传感器的红色延长线，红黑平行线的黑线接风速传感器的黑色延长线。步骤5：将红黑延长线连接到实训工位的稳压电源24V处，如图5-19所示。步骤6：剪取长度适宜的蓝色线，将风速传感器的信号线延长。图

5-

19

风速传感器3.安装二氧化碳传感器步骤

1：根据二氧化碳传感器外接延迟线与实训工位稳压电源接线端子的距离，剪取一根红黑平行线。步骤

2：使用剥线钳，将红黑线两端剥掉约

0.8cm

的绝缘皮。步骤

3：使用剥线钳，将二氧化碳传感器原本的外接延长线剥掉约

0.8cm

的绝缘皮。步骤

4：使用红黑线，将二氧化碳传感器原本的外接延长线连接延长。注意：红黑平行线的红线接二氧化碳传感器的红色延长线，红黑平行线的黑线接二氧化碳传感器的黑色延长线。步骤5：将红黑延长线连接到实训工位的稳压电源24V处，如图5-20所示。步骤6：剪取长度适宜的蓝色线，将二氧化碳传感器的信号线延长。图

5-

21

大气压力传感器连线图图

5-

20

二氧化碳传感器线路连线图4.安装大气压力传感器任务实施仿真任务实训任务3.安装二氧化碳传感器4.安装大气压力传感器5.连接

ADAM4017

电源及外接设备步骤1：根据ADAM4017

与实训工位稳压电源接线端子的距离，剪取长度适宜的一根红黑平行导线。使用红黑线，红线将

ADAM4017

的+Vs

接实训工位的

DC

24V

的正极，黑线将

ADAM4017

的

GND

接DC

24V

的负极。步骤

2：根据

ADAM4017

与三个外接传感器设备的距离，剪取长度适宜的三根信号线。使用剥线钳，将信号线两端各剥掉约

0.8cm

的绝缘皮。延长三个设备的信号线。步骤

3：将二氧化碳、风速、大气压力传感器信号线连接至模拟量采集器

ADAM4017

的

VIN0+、Vin1+

、Vin4+，完成三个传感器信号线的连接。步骤

4：根据距离，剪取长度适宜的黑色连接线，将

ADAM4017

的

Vin0-和

Vin1-和

Vin4-接

24V

的负极。任务实施仿真任务实训任务5.连接ADAM4017电源及外接设备表

5-5 端口表序号传感器名称供电电压模拟量采集器1二氧化碳传感器信号线DC

24VVin0+2风速传感器信号线DC

24VVin1+3大气压力传感器信号线DC

24VVin4+步骤

4：安装

485

转换接口使用红黑线；红线连接到转换头的

R/T+，黑线连接到转换头的

R/T-，红黑线另外一端，红线连接到ADAM4017

的

Data+端口，黑线连接到

ADAM4017

的

Data-端口。最后，将

485

转换头的串口连接串转U

线再连接到

PC

机。全部硬件设备组装完毕后，相互检查线路连接情况。任务实施仿真任务实训任务5.连接ADAM4017电源及外接设备“COM4”，右击选择“Search

Device”搜索设备。模块搜索从

0

开始，点击“Start”按钮。图

5-

23

开始搜索步骤

1：搜索成功后可以看到

ADAM-4017图

5-

24查看

ADAM4017

图

5-

25

选择数据区域任务实施仿真任务实训任务6.ADAM软件采集硬件数据6.ADAM

软件采集硬件数据打开研华

Utility 软件，驱动程序安装成功后，我们可以在

Utility 软件界面左侧树型结构中看到图

5-

22

打开研华软件图步骤

2：双击

ADAM4017图标，选择Data

area

，如图5-

25

所示。查看数据，此时数据是各通道电流的大小。图

5-

26

查看电流大小观测

ADAM4017

输入端

Vin0

和

Vin1

和

Vin4

通道输入的电流值。同时，测试当改变环境中这三项数据时，Vin0

和

Vin1

和

Vin4

通道输入的电流值的变化情况。填入表

5-6

中。设备采集值变化后值二氧化碳传感器

Vin0+风速传感器

Vin1+大气压力传感器

Vin4+表

5-6 传感器采集电流值任务实施仿真任务实训任务6.ADAM软件采集硬件数据步骤

2：打开典型物联网“解析工具”软件，设置好串口及波特率，点击“连接”按钮，如图

5-28

所示。步骤

3：点击“连接”。在“发送命令”输入框中输入指令（02

03

00

00

00

08

44

3F），转动风速传感器，然后点击“发送指令”，在数据响应区得到结果，如图5-29

所示。7.解析工具采集硬件数据步骤

1：关闭模拟实验

将

ADAM4017

通过

USB

转串口线连接到

PC

机上，查看串口号，默认

COM1

口。图

5-

28

连接解析工具任务实施仿真任务实训任务7.解析工具采集硬件数据图5-

29发送指令 图

5-

30

端口对应步骤

4：对结果进行解析，得到三个通道对应的硬件设备的解析结果，如图

5-

30

所示。步骤

5：打开详值解析界面。二氧化碳对应的是

VIN0

口，并且采集的数据在指令解析结果的第

4

位和第

5

位，风速传感器对应的是

VIN1

口，采集的数据在指令解析结果的第

6

位和第

7

位。对第

4

位和任务实施仿真任务实训任务7.解析工具采集硬件数据第

5

位的数据进行进制转换，得到十进制值。如图

5-31

所示，数据转换请按照图例选择。图

5-

31

设置转换图

5-32

查看监测数据步骤

6：转换公式框内输入公式：（最大量程-最小量程）/65535*模拟量值+最小量程，得到当前监测到二氧化碳的数值。如图5-

32

所示，和软件计算的结果对比，是否一致。任务实施仿真任务实训任务7.解析工具采集硬件数据学员们仿照二氧化碳传感器的采集方法，练习风速传感器和大气压力传感器，加强本章节学习。表

5-7

ADAM4017量程转换表公式：（最大量程—最小量程）/65535*模拟量值+最小量值对应传感器最小量程最大量程温度—1060湿度50100光照020000风速070大气压力0110二氧化碳05000任务实施仿真任务实训任务7.解析工具采集硬件数据

打开第5章\智慧农业气象站监测系统，在软件的界面中设置连接的串口号与各硬件设备对应的端口号，二氧化碳传感器：Vn0+、风速传感器

Vin1+、大气压力传感器

Vin4+。点击“开始采集”按钮，观察界面，查看三个传感器的实时数据。如图

5-

33

所示。图

5-

33

采集界面任务实施仿真任务实训任务8.项目案例采集硬件数据8.项目案例采集硬件数据9.项目案例采集（虚实联动）步骤

1：打开仿真包，关闭仿真系统的“模拟实验”按钮，将物理硬件

485

转

232

设备连接至

PC机，查看

PC

机的硬件实际串口号，设置串口号关联，虚拟串口号为

COM100。步骤2：打开第5章智慧农业气象站监测系统”软件，串口号选择仿真连线设置的虚拟串口号：COM100，三个传感器的端口号根据连线图选择（注意：硬件连线的端口号与仿真各设备的连线端口号一致）。如图5-

34

所示步骤

3：点击“开始采集”按钮，观察三个传感器的数据是否采集成功。如图5-35

所示。图

5-

34

设置端口号图

5-

35

采集硬件传感值图任务实施仿真任务实训任务9.项目案例采集（虚实联动）步骤

4：同时对比仿真系统界面，三个传感器的数据字样显示为“粉红色”，即仿真系统的设备也采集到物理硬件的数据。改变物理硬件的传感器参数，例如加速风速传感器的风杯，再观察采集界面数值的变化。5-

36

虚实结合采集数据10.常见故障分析与调试故障

1：无法获取二氧化碳传感器的值可能原因：检查端口处连线是否松动，检查传感器的电源线与信号线是否混淆；三个传感器是通过模拟量采集器

ADAM4017

进行传输的，故再检查

ADAM4017

的左上角按键是否拨弄至

Normal

键，然后再检查三个传感器的连接端口是否混淆，重点检查二氧化碳传感器的端口连接的

VIN-是否连接到

DC24V

的GND.任务实施仿真任务实训任务10.常见故障分析与调试

11.任务评价表智慧农业气象站监测监测系统，主要是熟悉系统的硬件以及组装，最后对设备信息的采集，学员们亦可对整个任务进行阶段性评价，如表5-8所示。检查项目检查结果通电后ADAM4017的供电电压值是否正确

卡槽安装是否牢固

ADAM4017安装是否牢固

二氧化碳传感器安装是否正确

风速传感器安装是否正确

大气压力传感器安装是否正确

ADAM4017连接RS485/232是否正确

导线两端的连接头是否有露铜现象

ADAM软件采集的电流值是否正确

改变环境后采集数据是否变化

完成任务后工具是否摆放整齐

解析工具是否采集到数据

解析工具对三个传感器的数据采集是否正确

完成任务后工位及周边的卫生环境是否整洁

表

5-8 硬件设备安装与调试评价任务实施仿真任务实训任务

11.任务评价表四知识拓展智慧农业气象站监测系统二氧化碳传感器应用二氧化碳传感器是用于各种环境的检测，在恶劣的环境中也不会有丝毫的影响，材料可以有效的防腐蚀，系统采用的是暗线安装，可以将其固定在墙面上或者自己需要的地方，二氧化碳传感器外型美观，引线从壳体的后面经过，适合走暗线装置，稳定性能好，使用寿命时间长，交直流供电，适用于对多种环境的二氧化碳进行检测。知识拓展2、二氧化碳传感器原理市场上常用的二氧化碳传感器主要有两种，如图

5-

37

所示一种是固态电解质的，另一种是红外原理的。其中固态电解质传感器原理是指气敏材料在通过气体时产生离子，从而形成电动势，测量电动势从而测量气体浓度，由于这种传感器电导率高灵敏度和选择特性好，得到广泛应用。而红外二氧化碳传感器原理是根据CO2对特定波段红外辐射的吸收作用，使透过测量室的辐射能量减弱，减弱的程度取决于被测CO2气体中的CO2含量。图

5-

37

二氧化碳传感器原理知识拓展1.半导体二氧化碳传感器半导体二氧化碳传感器是一种早期的气体出来仪器，它通过一些比较原始的结构，利用利用金属氧化物半导体材料，与特定的气体环境中的一定温度下发生的电阻或者电流波动在一定的温度下产生的电流波动的原理进行出来的，有着这种设备极易受到温度的变化的影响，所以目前已经被业界淘汰。2.红外二氧化碳传感器该类二氧化碳传感器模块是一个智能通用型、小型传感器，利用非色散红外(NDIR)原理对空气中存在的

CO2

进行探测，具有很好的选择性和无氧气依赖性，寿命长。内置温度补偿;同时具有数字输出与模拟电压输出，方便使用。该二氧化碳传感器是将成熟的红外吸收气体检测技术与精密光路设计、精良电路设计紧密结合而制作出的高性能.3、

二氧化碳传感器种类知识拓展3.热导池二氧化碳传感器热导池二氧化碳传感器是一种利用二氧化碳气体的热导率进行出来的设备，当两个和多个气体的热导率差别较大时，可以利用热导元件，分辨其中一个组分的含量，当然，这种设备不仅在测量二氧化碳气体浓度方面，在测量氢气以及某些稀有气体方面也可以使用，不过由于某些特定原因(如技术封锁等)，这种设备在国内的煤矿中也不多见。4.固体电解质二氧化碳传感器MG811

固体电解质

CO2

传感器对

CO2

有良好的灵敏度和选择性，受温湿度的变化影响较小。具有良好的稳定性、再现性。主要应用于空气质量控制系统发酵过程控制温室

CO2

浓度检测结构及测试电路5.电化学二氧化碳传感器电化学二氧化碳传感器，其实可以算作是催化剂传感器的一个分支，二氧化碳传感器利用一些气体的电化学活性原理，让二氧化碳气体和传感器的感应部件的这些反应，可以分辨二氧化碳在大气中的相关参数，当然这种传感器目前比较常见。知识拓展图

5-

38

传感器对比6.催化剂二氧化碳传感器催化剂二氧化碳传感器是一种以催化剂作为基本元件的二氧化碳传感器。它利用在特定型号的电阻表面的催化剂涂层，在一定的温度下，可燃性气体在其表面催化燃烧来作为二氧化碳传感器的出来原理，所以人们将这种二氧化碳传感器也成为热燃烧式传感器。二氧化碳传感器输出信号常见的有电流型输出和差分电压输出，也叫

485

信号输出。从传输距离来看，电流型输出，传输距离短，而

485

信号输出，传输的距离远，因此，我们也将电流型

CO2

传感器称为室内

CO2

传感器，输出

485

信号的

CO2

传感器称为室外

CO2

传感器。知识拓展智慧图书馆环境监测系统CONTENTS本章介绍了图书馆自动监测系统的相关知识，了解感知层设备的相关知识，熟悉本章系统的平面连线图以及在仿真中的搭建和验证，重点是系统的硬件安装过程，运用上位机对系统感知层设备（室内外温湿度传感器）进行数据采集，对馆内的各项环境参数进行实时协调，最后将硬件设备的当前采集数据在仿真平台中进行显现，实现本系统完整的虚实结合。物联网技术是智能设备重要的核心技术支撑，智慧图书馆则是物联网技术在公共设施中最好体现方式之一。也是基于物联网基础设备现实应用场景之一，在国内、外的高校和一些大、中型公共场所已经得到实际应用。智慧图书馆作为物联网感知层的综合实例，以物联网应用中的数据采集、智能控制为主，通过利用传感、网络与通信等多种最新的技术，物联网技术实现了物与物、物与人之间的智能化连接与沟通，让用户可以摆脱场所的限制对图书馆的环境设备进行使用、监控、管理。了解智慧图书馆环境监测系统的设备掌握智慧图书馆环境监测系统系统的连线图掌握智慧图书馆环境监测系统在仿真软件中的连线图掌握智慧图书馆环境监测系统的安装与调试CONTENTS章节任务目标掌握项目案例采集与控制系统设备掌握项目案例的虚实联动一任务描述智慧图书馆环境监测系统一、

任务描述本章介绍485型“温湿度传感器”的原理与使用方法，介绍图书馆自动监测系统的仿真搭建，包括仿真设备、仿真连线以及仿真验证。在图书馆内外分别设置温湿度传感器，时刻了解馆内外的温湿度环境，亦可单独对图书馆内温湿度的环境进行调节，当馆内温度低于设定的阈值范围，自动打开加热灯，温度高于设定的阈值范围，自动打开风扇。当馆内的湿度低于设定的阈值范围，会不利于馆内植物生长，自动打开加湿器，反之，自动打开除湿器。二任务分析智慧图书馆环境监测系统二、任务分析2.1知识准备2.2硬件准备1.485

信号输出温湿度传感器输出信号电流型输出

差分电压输出（485

信号输出）室内温湿度传感器（传输距离短）室外温湿度传感器（传输的距离远）任务分析2.1知识准备2.2硬件准备

2.室内（模拟量型）温湿度传感器1）空气中的温湿度通过一定检测装置，测量到温湿度后，按一定的规律变换成电信号或其他所需形式的信息输出。2）采用模拟量输出量输出，传输距离比较近，一般用于室内采集，也称为室内温湿度传感器。该变送器广泛适用通讯机房、仓库楼宇以及自控等需要温湿度监测的场所，传感器内输入电源，测温单元，信号输出三部分完全隔离。任务分析2.1知识准备2.2硬件准备3.室外（RS485型）温湿度传感器1）该变送器广泛适用于农业大棚、花卉培养等需要温湿度监测的场合。传感器内输入电源，感应探头，信号输出三部分完全隔离。2）A．经济型传感器：只适用于室内、平缓环境。B．带液晶显示屏传感器：适用于室内、平缓环境，液晶大屏幕实时显示。C．带外置探头传感器：适用于室内、室外均可，外壳IPV68全防水，可应用于各种恶劣环境。温湿度传感器技术参数直流供电（默认）9～24VDC最大功耗RS485

输出0.4W精度湿度±3%RH(5%RH～95%RH，25℃典型值)温度±0.5℃（25℃典型值）测量范围湿度0～100%

RH温度-40℃～80℃(可定制)长期稳定性湿度≤1%/y温度≤0.1℃/y输出信号RS485 输出 RS485(Mondbus

协议)任务分析2.1知识准备2.2硬件准备任务分析2.1知识准备2.2硬件准备

1.室内（模拟量型）温湿度传感器红色线：供电电源正极绿色线：湿度信号线黑色线：电源负极蓝色线：温度信号线输出电流：4—20mA工作电压：22—26V

DC1）外观检查：观察温湿度传感器外观是否有破损，电源线、信号线是否有脱落等情况。2）功能检测：使用数字式万用表欧姆档检测温湿度传感器电源端和信号端之间是否存在短路现象。确保接线正确后，接通DC

24V

电源，接着用数字万用表直流

20mA

档进行测量。任务分析2.1知识准备2.2硬件准备

输出信号

485黑色线：电源负极棕色线：电源正极黄色（灰色）色线：485-A

(485+)蓝色线：485-B(485-)工作电压：12—24V

DC1）外观检查：观察温湿度传感器外观是否有破损，电源线、信号线是否有脱落等情况。2）功能检测：按线的顺序连接传感器与“USB

转

485

转换器”。用

USB

线连接电脑与转换器的梯型口。接通电源，可在厂家配置软件中显示读数2.室外（RS485

型）温湿度传感器任务分析2.1知识准备2.2硬件准备

1）外观检查：观察风扇的外观，检查表面是否有破损，电源线是否有脱落。2）功能检测：将风扇的电源的正负极接

24V

电源的正负极，如果风扇可以正常运转那么表示风扇的功能是正常的。。3.风扇任务分析2.1知识准备2.2硬件准备

1）外观检查：观察

LED

照明灯及灯座外观是否有损坏，灯座内卡口、接线柱等是否完好。2）功能检测：1：使用数字式万用表欧姆档检测

LED

灯，正极和负极之间是否存在短路现象。2：拆开灯座面板，区分灯座面板的

L、N

极。

3：连接电源线，将灯座中标注为“L”和“N”的接线柱分别用红黑线接入直流

12V

稳压电源的正极和负极。

4：测试线路连接情况：使用万用表蜂鸣档，测量灯泡底座

L

端与设备工位上的

12V

直流电源的正极之间是否导通，接着测量灯泡底座

N

端与设备工位上的

12V

直流电源的负极之间是否导通，最后测量灯泡正负极之间是否有短路现象。5：功能测试，将

LED

照明灯装入灯座中，接通电源，如照明灯亮则表示设备功能完好。。4.LED

灯任务分析2.1知识准备2.2硬件准备

1）外观检查：观察雾化器的外观，检查雾化器外壳是否有破损，电源线绝缘皮是否破损等情况。2）功能检测：将雾化器的金属头放入水容器中，雾化器的电源插头插座

220V

插座，此时，雾化器上的彩色指示灯亮起，同时水面上开始出现水雾，以上操作结果表示设备功能完好。5.加湿器（雾化器）三任务实施智慧图书馆环境监测系统3.1任务实施——仿真任务实施智慧图书馆环境监测系统1.图书馆自动监测系统主要设备及连线图介绍序号设备数量1模拟量采集器（ADAM4017）12室内温湿度传感器13室外温湿度传感器14室外温湿度传感器的适配器（独立适配器）15开关量控制器（ADAM4150）16继电器47风扇18LED灯（补光灯）19电器雾化器（加湿器）110风扇（除湿器）111RS485/232转换器1任务实施仿真任务实训任务图书馆自动监测系统主要设备及连线图介绍序号传感器名称供电电压模拟量采集器1室内温湿度传感器（温度）蓝色信号线DC24VVin1+2室内温湿度传感器（湿度）绿色信号线DC24VVin2+3室外温湿度传感器黄线DC24V485+4室外温湿度传感器蓝线DC24V485-5风扇（降温）DC24VDO06LED灯（加热器）DC12VDO17电子雾化器（加湿器）DC24VDO28风扇（除湿器）DC24VDO3任务实施仿真任务实训任务图书馆自动监测系统主要设备及连线图介绍任务实施仿真任务实训任务图书馆自动监测系统主要设备及连线图介绍图书馆自动监测系统1.硬件安装布局图介绍（安装视频)任务实施仿真任务实训任务1.硬件安装布局图介绍步骤

1：运行“物联网行业实训仿真.msi”软件。步骤

2：双击图标，打开软件。2.仿真连线过程操作步骤仿真任务实训任务2.仿真连线过程操作步骤步骤

3：将左目录中设备拖入到右边的绘图区，分别是传感器——有线传感——温湿度传感器（温度端口

1，湿度端口

2）、485

型温湿度，采集器——I/O模式——ADAM4017、4150，继电器四个、风扇

1、风扇

2

与LED灯和雾化器、其他设备——其他外设——RS485/RS232

转换器，继电器电源。任务实施仿真任务实训任务2.仿真连线过程操作步骤步骤

4：将画图区的所有设备进行连线，用鼠标点击各接线口，当鼠标显示“手”形状时，移动鼠标，绘制线路，选中连线，按

Delete

键可删除连线，注意电源根据设备而定。任务实施仿真任务实训任务2.仿真连线过程操作步骤步骤

5：所有设备连接完成后，点击模拟实验开启按钮，两个传感器的设备显示了监测的模拟值。任务实施3.项目案例采集仿真中的实时值打开第

7

章配套资料\“智慧图书馆环境监测系统”，在仿真软件中设置虚拟串口号，在采集系统中设置串口号与传感器对应的端口号，点击“采集”。设定馆内适宜温度

22-28

度，此时检测到馆内的温度较低，触发加热灯开启。任务实施仿真任务实训任务3.项目案例采集仿真中的实时值3.2任务实施——实训任务实施智慧图书馆环境监测系统1.硬件安装布局图介绍图

7-

13

布局图任务实施仿真任务实训任务1.硬件安装布局图介绍步骤1：制作连接导线：根据传感器与实训工位稳压电源接线端子的距离，剪取长度适宜的两根红黑平行导线。剪取四根长度适宜的信号线。使用剥线钳，将红黑线和信号线两端各剥掉约

0.8cm

的绝缘皮。步骤

2：连接室内温湿度传感器的电源：用红黑电源线的红线连接室内传感器外接延长线的红线，红黑线的黑线连接室内传感器外接延长线的黑线，红黑线另外一端接工位两侧的

24V

电源端子。如图

7-

14

所示。步骤

3：连接室外温湿度传感器的电源：用相同方法，用红黑电源线的红线连接室外传感器外接延长线的棕线，红黑线的黑线连接室外传感器外接延长线的黑线，红黑线另外一端接工位两侧的

DC24V端子。如图

7-

14

所示。任务实施仿真任务实训任务2.连接室内/外温湿度传感器的电源和信号延长线2.连接室内/外温湿度传感器的电源和信号延长线图7-14温湿度接线示例3连接

ADAM4017模拟量采集器及外接设备将室内外温湿度传感器、模拟量采集器ADAM4017安装到位置，完成对设备的布线，开始连接步骤1：制作连接导线根据ADAM4017与实训工位稳压电源接线端子的距离，剪取长度适宜的一根红黑平行导线。根据ADAM4017与外接传感器设备的距离，剪取长度适宜的信号线。使用剥线钳，将红黑线和信号线两端各剥掉约0.8cm的绝缘皮。将信号线也剥掉绝缘皮。延长电源线与信号线。步骤2：将室内温湿度传感器信号线连接至模拟量采集器ADAM4017的是温度Vin1+、湿度Vin2+信号线的连接。注意：剪取黑色线，将ADAM4017的Vin1-和Vin2-接24V的负极。如图7-15所示图7-15温湿度控制系统线路连线示意图任务实施仿真任务实训任务3连接ADAM4017模拟量采集器及外接设备步骤3：将室外温湿度传感器连接到485转换头，室外温湿度传感器信号线连接485转换头，传感器的黄色线接485头的R/T+，也即485-A，蓝色线接485头的R/T-，也即485-B。

步骤4：安装485转换接口

用红黑线，红线连接到转换头的R/T+，黑线连接到转换头的R/T-，红黑线另外一端，红线连接到ADAM4017的Data+端口，黑线连接到ADAM4017的Data-端口。最后，将485转换头的串口连接到PC机的串口（COM1）。如图7-15所示图

7-

15 温湿度控制系统线路连线示意图任务实施仿真任务实训任务3连接ADAM4017模拟量采集器及外接设备4.连接

ADAM4150

数字量采集控制器及外接设备依据系统连线图

7-15

可知，数字量采集控制器

4150

的外接设备有四个，分别是风扇、加热灯、加湿器、除湿器，硬件分别使用风扇、LED

灯、雾化器、风扇

实现四个执行器的功能。挑选合适的螺丝（十字盘头螺丝

M4*17）、螺母、垫片，选用十字螺丝刀，完成在物联网实训工位铁架上安装室内四个执行器和相应的继电器，注意各继电器的连接的

DO

端口，参考表

7-5

端口分配表，安装方法参考第

6

章中报警灯的连线与安装。雾化器的安装如右侧：产品名称安装布线图电子雾化器电器雾化器用于给空气加湿，降低空气温度。安装：将设备固定在工位上。接线：设备的正极接继电器的

4接口，负极接继电器的

3

接口。继电器的

7接口接到开关采集器的

DO

端口，6

接口与

8接口相接+24V。任务实施仿真任务实训任务4.连接ADAM4150数字量采集控制器及外接设备5.常见故障分析与调试可能原因：温湿度传感器的信号线、数字量采集器或者485转换头之间线路接错或者松脱。检查温湿度传感器的信号线、数字量采集器或者485转换头之间的线路。故障1：无法读取温湿度传感器的数值。可能原因：风扇、继电器和数字量采集器的线连接错误或松脱。重新检查连接风扇、继电器和数字量采集器的线。故障2：加热器被触发，不能自动打开。任务实施仿真任务实训任务5.常见故障分析与调试6.项目案例采集硬件数据打开第

7

章\智慧图书馆环境监测系统，在软件的界面中设置

485

转

232

设备连接的串口号与各硬件设备对应的端口号，点击“开始采集”按钮，观察界面，如图

7-

16

所示。图

7-

16

初始化界面假设温度的范围在

30—40

度之间，此时硬件设备采集值是

27

度低于低阈值，所以硬件的

LED

灯与界面的加热灯均启动。图

7-

17 采集界面任务实施仿真任务实训任务6.项目案例采集硬件数据

项目案例采集（虚实联动）步骤

1：打开图书馆自动监测系统仿真包，查看到各操作区设备的数据显示为蓝色，即虚拟数据，如图

7-

18

所示关闭“模式实验”按钮，点击PC机的COM口位置，设置物理串口与虚拟串口，使两者关联。步骤2：打开第7章\智慧图书馆环境监测系统软件，串口号选择仿真连线设置的虚拟串口号：COM200，室内温湿度传感器的端口号根据连线图选择（注意：硬件连线的端口号与仿真各设备的连线端口号一致）。步骤3：点击“开始采集”按钮，观察室内温湿度传感器的数据是否采集成功。采集成功后，设置界面中间的温湿度高低阈值，观察右侧四个执行器是否正常工作。图7-18随机值任务实施仿真任务实训任务项目案例采集（虚实联动）步骤4：同时对比仿真系统界面，传感器的数据字样显示为“粉红色”，如图7-19虚实结合采集数据所示，即仿真系统的设备也采集到物理硬件的数据。图 7-

19

虚实结合采集数据任务实施仿真任务实训任务项目案例采集（虚实联动）8.任务评价表图书馆自动监测系统，主要是熟悉系统的设备及其搭建过程，最后感知层设备采集信息，学员们亦可对整个任务进行阶段性评价，如表

7-6

所示。表

7-6

硬件设备安装与调试评价检查项目检查结果通电后ADAM4017的供电电压值是否正确

卡槽安装是否牢固

ADAM4017、ADAM4150安装是否牢固

温湿度传感器安装是否正确

室外温湿度传感器安装是否正确

室外温湿度连接RS485/232是否正确

ADAM4017连接RS485/232是否正确

ADAM4150连接RS485/232是否正确

导线两端的连接头是否有露铜现象

风扇、照明灯、雾化器连接是否正确

改变环境后采集数据是否变化

完成任务后工具是否摆放整齐

完成任务后工位及周边的卫生环境是否整洁

任务实施仿真任务实训任务8.任务评价表四智慧图书馆环境监测系统知识拓展1.什么是

485

通讯?理解

485

通讯概念前，学员们首先要熟悉何为通讯？通讯就是两个设备之间

0与

1代码的传递，0

就是低电平，1

就是高电平。假如A

设备向

B设备传递数据，那么首先A

设备和

B设备之间必须通过电缆连接，如果A设备要向

B

设备发送

101010

这样一串代码那么

A

设备就要在他的通讯端口产生图

7-

20

所示的高低电平的组合，这样通过电缆这个