【導讀】物聯(lián)網(wǎng)實驗指導手冊。上海企想信息技術有限公司?！段锫?lián)網(wǎng)實驗指導手冊》。紅外人體感應傳感數(shù)據(jù)

　　

【正文】 溫室大棚應用演示系統(tǒng) 設置舉例 溫室大棚應用演示系統(tǒng)界面 模擬照明 《物聯(lián)網(wǎng)實驗指導手冊》 —ZigBee 無線網(wǎng)絡應用實驗 41 模擬加水 模擬換氣 上海企想信息技術有限公司 42 模擬加溫 檢測條件設置 光照 50 時模擬照 明自動打開界面 《物聯(lián)網(wǎng)實驗指導手冊》 —ZigBee 無線網(wǎng)絡應用實驗 43 上海企想信息技術有限公司 44 第 4章 ZigBee 無 線定位實驗 ZigBee 無線定位系統(tǒng) 定位系統(tǒng)節(jié)點類型 無線定位網(wǎng)絡主要由 ZigBee 網(wǎng)關（ Location Dongle）、參考節(jié)點（ Reference Nodes）和盲節(jié)點（ Blind Nodes）組成。 ZigBee 網(wǎng)關：無線定位系統(tǒng)的網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器， 通過 RS232 串口延長線與 PC 相連。 它在整個系統(tǒng)中有著至關重要的作用，首先它接收由監(jiān)控軟件提供的各參考節(jié)點和移動節(jié)點的配置數(shù)據(jù)，并發(fā)送給相應的節(jié)點；其次，還要接收各節(jié)點反饋的有效數(shù)據(jù)并傳輸給監(jiān)控軟件。 參考節(jié)點：無線定位 系統(tǒng)中已知坐標的節(jié)點，是 ZigBee 網(wǎng)絡中的路由器。它是一個已知坐標的靜態(tài)節(jié)點。這個節(jié)點必須正確地被配置在定位區(qū)域中的坐標。它的任務是提供一個包含自己位置 X、 Y 坐標 和 RSSI 值的信息包給移動節(jié)點。 盲節(jié)點：無線定位系統(tǒng)中移動節(jié)點，它通過已知參考節(jié)點的坐標來計算自身坐標值的節(jié)點，是 ZigBee 網(wǎng)絡中的路由器。移動節(jié)點能夠與離自己最近的參考節(jié)點通信，收集這些節(jié)點的 X、 Y 坐標和 RSSI 值，根據(jù)這些信息和輸入?yún)?shù)（ A， N）一起計算自己坐標信息，然后將適當?shù)男畔l(fā)送給網(wǎng)關，通過 RS232 傳送給計算機定位軟件。 定位基 本原理介紹 如 圖 所示的一個簡單的定位系統(tǒng)， CC2431 無線定位引擎基于 RSSI 技術，定位系統(tǒng)由參考節(jié)點和盲節(jié)點組成。參考節(jié)點是一個位于已知位置的靜態(tài)節(jié)點，這個節(jié)點知道自己 的位置并可以將其位置通過發(fā)送數(shù)據(jù)包通知其他 。盲節(jié)點從參考節(jié)點處接收數(shù)據(jù)包信號，獲得參考節(jié)點位置 坐標及相應的 RSSI 值并將其寫入定位引擎，然后可以讀出 由定位引擎計算得到的自身位置。由參考節(jié)點發(fā)送給盲節(jié)點的數(shù)據(jù)包至少包含參考節(jié)點的坐標參數(shù)水平位置 X 和垂直位置 Y，而 RSSI 值可由接收節(jié)點（盲節(jié)點）計算獲得。 CC2431的硬件定位引擎與軟件定位方法相比優(yōu)勢是速度快、精度高，不占用處理器時間。該定位引擎的主要特點：定位估計算法需 3 到 16 個參考節(jié)點；定位估計以 辨率；計算節(jié)點位置耗時少于 50181。s；定位范圍為 64m 64m；定位偏差低于 3m；定位估計采用分布式計算方法，該方法使用已知參考節(jié)點的 RSSI 信息定位。在節(jié)點上分布式定位計算可以免集中計算方法帶來的大量網(wǎng)絡傳輸與通信延遲問題。 《物聯(lián)網(wǎng)實驗指導手冊》 —ZigBee 無線定位實驗 45 圖 定位原理示意圖 定位系統(tǒng)聯(lián)機 調(diào)試 本系統(tǒng)實現(xiàn)了 CC2431 和 ZigBee 協(xié)議棧的完美結合，再加上無線電定位功能，實現(xiàn)無線電定位，通過參數(shù)設置及其制作工藝，可以實現(xiàn)最高精度 3M 精確定位。 在此系統(tǒng)中能夠通過上位機軟件設置修改自己的地圖，通過 PC 機直觀顯示檢測對象和檢測對象的具體位置。 系統(tǒng)設置 4 個及四個以上參考節(jié)點，為移動節(jié)點的位置做參考，如需提高精度，可以將參考節(jié)點的數(shù)量提高至 8 個。當移動節(jié)點發(fā)送自己的位置坐標后，參考節(jié)點接收信號，并回復一 個應答信號，通過參考節(jié)點將正確的位置發(fā)送給網(wǎng)關；最后通過 PC 機軟件在繪制的地圖上顯示出正確的位置。 系統(tǒng)功能強大，操作簡單。參考節(jié)點和移動節(jié)點上電后自動加入網(wǎng)絡，在首次使用時需要對各個參考節(jié)點的平面位置坐標（ x， y）進行設定。在第一次設定以后參考節(jié)點將記住自己的位置，以后使用中在加入網(wǎng)絡后就自動找到自己的位置，同樣也可以通過 PC 機軟件對其進行修改。移動節(jié)點也僅僅對其 A 值和 N 值進行設定，這樣整個系統(tǒng)就設置完成。 系統(tǒng)硬件連接 將網(wǎng)關節(jié)點 (LocDongle)插入網(wǎng)絡擴展板中，用 RS232 串 口線和 PC 機連接，連接開發(fā)電源。 上海企想信息技術有限公司 46 每個參考節(jié)點 (Ref)接上天線，并連接電池盒，并把每個節(jié)點放置已規(guī)劃好的定位區(qū)域上對應設置好的位置，各節(jié)點的根據(jù)節(jié)點坐標擺放。 參照定位原理 圖 。 移動節(jié)點 (Blind)接上天線，并連接電池盒。移動模塊最好在參考節(jié)點構建的范圍內(nèi)。節(jié)點 如 圖 。 圖 （定位）節(jié)點 ZLocation 監(jiān)控軟件設置 打開軟件 以后，需要對軟件進行簡單的設置，如下圖所示：將所有復選框選中，另外還《物聯(lián)網(wǎng)實驗指導手冊》 —ZigBee 無線定位實驗 47 可以設置節(jié)點在沒有信號的時候在地圖上存在的時間。 繪制監(jiān)控區(qū)域地圖 繪制監(jiān)控區(qū)域地圖，應該直觀、一目了然，對監(jiān)控區(qū)域事故高發(fā)地段應該進行特別標注。 地圖采用繪圖軟件繪制，最好在已有的地圖中修改，詳細注釋，繪制完成后，將地圖保存為（ *.bmp）格式，等待調(diào)用。 在地圖繪制好以后，將地圖加載到監(jiān)控軟件中，首先打開由 Chipcon 公司提供的監(jiān)控軟件 ZLocation Engine，如 圖 。 上海企想信息技術有限公司 48 圖 ZLocation設置 在圖中，可以看到軟件的一個簡單界面， Setup 頁中可以選擇我們將要與網(wǎng)關通信的端口，在這里選擇串口 1。 打開標簽頁 Background ，在此頁可以加載繪制的地圖在顯示區(qū)域中，在顯示欄中有相應的網(wǎng)格作為標尺，單位以米計算。加載地圖時，首先找到地圖的正確路徑，在設置它的長和寬，然后單擊 Updata 就完成了整個地圖的加載。 參考節(jié)點安裝 參考節(jié)點 要根據(jù)實際的距離安裝，距離計算越準確，定位精度越高。參考節(jié)點必須配合監(jiān)控軟件安裝，要保證節(jié)點的安放位置和監(jiān)控軟件中地圖上的位置區(qū)域相同。圖中，每個網(wǎng)格之間的距離是 10 米。 上電復位以后，標簽切換至 Reference Node Setup 在此標簽中，對節(jié)點的位置進行設置，在設置前，節(jié)點沒有自己的坐標，呈現(xiàn)“ NEW+地址”出現(xiàn)在圖中，雙擊“ NEW+地址”，在 Update Node 設置欄設置參考節(jié)點的必要參數(shù)， X,Y 分別表示參考節(jié)點的橫、縱坐標，在設置好參數(shù)后，單擊 Update 按鈕在顯示欄地圖上 可以看見參 考節(jié)點以黃色的小球體現(xiàn)在地圖中，并在左側顯示區(qū)中顯示出坐標，如 圖 。 圖 以同樣的方法，加載其他參考節(jié)點，正確設置它們的參數(shù)（注意在設置時一定要將地圖和實際地形相對應）。這里設置了 4 個參考節(jié)點。設置完成以后如果需要對其中節(jié)點的參數(shù)進行修改，則只需要按照設置的步驟就可以完成。另外也可單擊黃顏色的小球查看節(jié)點的數(shù)據(jù)。 《物聯(lián)網(wǎng)實驗指導手冊》 —ZigBee 無線定位實驗 49 移 動節(jié)點安裝 標簽切換至 Blind Node Setup 此標簽用于加載移動節(jié)點設置，在移動節(jié)點上電后和參考節(jié)點一樣，呈現(xiàn)“ NEW+地址“，在此標簽中將自動檢測到此設備，如 圖 。 圖 雙擊“ NEW+地址”會出現(xiàn)該移動節(jié)點 (也稱定位節(jié)點 )的參數(shù)，單擊 Update 將數(shù)據(jù)加載到節(jié)點中。如 圖 。 上海企想信息技術有限公司 50 圖 在本系統(tǒng)中使用中，關鍵的步驟是地圖繪制時一定注意其精確度，在參考節(jié)點坐標的正確設置，參考節(jié)點的個數(shù)。這幾個步驟都會影響定位的精度。 調(diào)試 上面已經(jīng)將定位系統(tǒng)的環(huán)境構建完成，接下來，將對整個定位系統(tǒng)調(diào)試。在移動節(jié)點 （ 也稱定位節(jié)點 ） 出現(xiàn)監(jiān)控軟件在顯示區(qū)域以后，將移動節(jié)點 (也稱定位節(jié)點 )分別放置各個參考節(jié)點相同位置，然后調(diào)節(jié)移動節(jié)點 （ 也稱定位節(jié)點 ） 的 A 值和 N 值，有助 于提高定位的精度。 A 值在 30— 50 之間， N 值在 0— 30 之間，通過實驗， A 值的最佳范圍為 45— 49，N 值最佳范圍為 15— 25。設置完成以后，移動移動節(jié)點 （ 也稱定位節(jié)點 ） ，可以看見移動節(jié)點 （ 也稱定位節(jié)點 ） 在監(jiān)視軟件中位置的自動變化。如 圖 。 《物聯(lián)網(wǎng)實驗指導手冊》 —ZigBee 無線定位實驗 51 圖 上海企想信息技術有限公司 52 第 5章 藍牙 /WiFi/GPRS 無線傳感數(shù)據(jù)采集與控制 實驗 藍牙 /WiFi/GPRS 無線 傳感控制節(jié)點介紹 該系列產(chǎn)品均由 CHGWB301 型號的底板 +不同的通信模塊構成 ，底板上提供多種傳感器和輸入輸出控制設備接口。 藍牙傳感控制底板 名稱：藍牙傳感控制節(jié)點 型號： CHBSC301 主要技術參數(shù) 底板芯片： STC12C5A60S2 藍牙模塊： HC06 工作頻率： Bluetooth－ ， MCU－ 24MHz 傳輸速率： 2Mbps3Mbps 支持協(xié)議： Bluetooth 傳輸距離： 830m 數(shù)據(jù)通訊接口： RS232（ RS232 速率 115200bps） 天線接口： 50Ω / IPX 轉 SMA 工作電壓： DC 513V 耗電功率： 供電方式：外接電源 /電池 外形尺寸： 160*70*20mm 工作溫度： 25℃ ~ 75℃ 工作濕度： 0% RH ~ 95% RH 功能與特點 ◎模塊化設計：藍牙傳感控制節(jié)點包括藍牙通訊模塊和支持電路底板 ◎采用完全的嵌入式系統(tǒng)，提供數(shù)據(jù)訪問接口以方便計算機應用程序開發(fā) ◎提供多種傳感器輸入接口：溫度、光敏、溫濕度、 CO2濃度、燃氣探測、煙霧探測、 干簧管、土壤溫濕度、緊急按鍵等，進行多種傳感數(shù)據(jù)的采集 ◎提供多種輸出控制接口：直流電機、步進電機、繼電器輸出、數(shù)碼管、 LED 流水燈等，進行多種輸出設備控制 ◎提供高性能通信串口 RS232，對藍牙節(jié)點進行設置 《物聯(lián)網(wǎng)實驗指導手冊》 —藍牙 /WiFi/GPRS 無線傳感 數(shù)據(jù)采集與控制實驗 53 ◎采用標準 TCP/IP 協(xié)議，通過藍牙網(wǎng)絡，進行數(shù)據(jù)采集和輸出控制，實現(xiàn)與監(jiān)控中心端的數(shù)據(jù)通信 WiFi 傳感控制底板 名稱： WiFi傳感控制節(jié)點 型號： CHWSC301 主要技術參數(shù) 底板芯片： STC12C5A60S2 WiFi模塊： HLKWIFIM03 工作頻率 ： WIFI 模塊－ ~， MCU－ 24MHz WiFi傳輸速率： 11Kbyte/s 支持協(xié)議： TCP/IP 傳輸距離： 0－ 200m 數(shù)據(jù)通訊接口： RS232（ RS232 速率 115200bps） 天線接口： 50Ω / IPX 轉 SMA 工作電壓： DC 513V 耗電功率： 供電方式：外接電源 /電池 外形尺寸： 160*70*20MM 工作溫度： 25℃－ 75℃ 工作濕度： 0% RH ~ 95% RH 功能與特點 ◎模塊化設計： WiFi傳感控制節(jié)點包括 Wifi通訊模塊和支持電路底板 ◎采用完全的嵌入式系統(tǒng)，提供數(shù)據(jù)訪問接口以方便計算機應用程序開發(fā) ◎提供多種傳感器輸入接口：溫度、光敏、溫濕度、 CO2濃度、燃氣探測、煙霧探測、干簧管、土壤溫濕度、緊急按鍵等，進行多種傳感數(shù)據(jù)的采集 ◎提供多種輸出控制接口：直流電機、步進電機、繼電器輸出、數(shù)碼管、 LED 流水燈等，進行多種輸出設備控制 ◎提供高性能通信串口 RS232，對 WiFi節(jié)點進行設置 ◎采用標準 TCP/IP 協(xié)議，通過 WiFi 網(wǎng)絡，進行數(shù)據(jù)采集和輸出控制，實現(xiàn)與監(jiān)控 中心端的數(shù)據(jù)通信 GPRS 傳感控制底板 上海企想信息技術有限公司 54 名稱： GPRS 傳感控制節(jié)點 型號： CHGSC301 主要技術參數(shù) 底板芯片： STC12C5A60S2 GPRS 模塊： ZTE ME3000 工作頻率： GSM 850/ EGSM 900、 DCS 1800 /PCS 1900、 GSM 900 /DCS 1800（ MHZ） 編碼方式： GPRS 支持 Class 1— Class 4 編碼 傳輸速率： GPRS 上行速率 ，下行速率 支持協(xié)議： TCP/IP 協(xié)議 消息模 式： TEXT 數(shù)據(jù)通訊接口： RS232（ RS232 速率 115200bps） 天線接口： 50Ω / IPX 轉 SMA 工作電壓： DC 5－ 13V 耗電功率： － 6W 供電方式：外接電源 /電池 外形尺寸： 160*70*20MM 工作溫度： 25℃－ 75℃ 工作濕度： 0% RH~ 95% RH 功能與特點 ◎模塊化設計：包括 GPRS 通訊頂板和支持電路底板 ◎提供高性能通信串口 RS232，數(shù)據(jù)透明傳輸 ◎采用完全的嵌入式系統(tǒng)，提供數(shù)據(jù)訪問接口以方便計算機應用程序開發(fā) ◎提供多種傳感器輸入接口：溫度、光敏、溫濕度、 CO