物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備安裝與調(diào)試 課件 5.2-門禁遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)搭建

項(xiàng)目5智慧園區(qū)-園區(qū)數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)安裝與調(diào)試任務(wù)2門禁遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)搭建01、職業(yè)能力目標(biāo)04、任務(wù)實(shí)施02、任務(wù)描述與要求05、任務(wù)小結(jié)03、知識(shí)儲(chǔ)備職業(yè)能力目標(biāo)Contents01

能夠搭建和配置Lora設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)通信。

能夠完成物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)與LoRa的連接配置?！韭殬I(yè)能力】任務(wù)描述與要求Contents03【任務(wù)描述與要求】任務(wù)描述23按設(shè)備連線圖要求正確完成設(shè)備的安裝和連線;完成對(duì)LoRa通信終端設(shè)備的正確配置;項(xiàng)目要求對(duì)門禁系統(tǒng)進(jìn)行改造，使用LoRa無(wú)線通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)視平臺(tái)上能夠遠(yuǎn)程控制門禁開(kāi)啟。完成云平臺(tái)和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的配置，實(shí)現(xiàn)云平臺(tái)遠(yuǎn)程控制設(shè)備。1具體要求知識(shí)儲(chǔ)備Contents045.2.1LoRa無(wú)線通信技術(shù)布物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)不只滿足于提供短距離，窄覆蓋的數(shù)據(jù)通信，其正在向遠(yuǎn)距離，廣覆蓋的方向不斷發(fā)展。LoRa無(wú)線通信技術(shù)正是在這種背景下應(yīng)運(yùn)而生。目前LoRa主要在全球免費(fèi)頻段運(yùn)行，包括433、868、915MHz等，如圖所示是lora協(xié)議的組成架構(gòu)。5.2.1LoRa無(wú)線通信技術(shù)1.LoRa的技術(shù)特點(diǎn)布傳輸距離：城鎮(zhèn)可達(dá)2-5Km，郊區(qū)可達(dá)15Km。工作頻率：ISM頻段包括433、868、915MH等。標(biāo)準(zhǔn)：IEEE802.15.4g。調(diào)制方式：基于擴(kuò)頻技術(shù)，具有前向糾錯(cuò)能力，semtech公司私有專利技術(shù)。容量：一個(gè)LoRa網(wǎng)關(guān)可以連接上千上萬(wàn)個(gè)LoRa節(jié)點(diǎn)。電池壽命：長(zhǎng)達(dá)10年。安全：AES128加密。傳輸速率：幾百到幾十Kbps，速率越低傳輸距離越長(zhǎng)。穿透性強(qiáng)：Lora穿墻能力比傳統(tǒng)FSK、GFSK的強(qiáng)，但受到外界因素的影響，這個(gè)和模塊的發(fā)射功率、墻的厚度等因素都有關(guān)系。5.2.1LoRa無(wú)線通信技術(shù)2.LoRa協(xié)議布（1）LoRaWAN協(xié)議：LoRaWAN協(xié)議是由LoRa聯(lián)盟推動(dòng)的一種低功耗廣域網(wǎng)協(xié)議，針對(duì)低成本、電池供電的傳感器進(jìn)行了優(yōu)化，包括不同類別的節(jié)點(diǎn)，優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)延遲和電池壽命。5.2.1LoRa無(wú)線通信技術(shù)2.LoRa協(xié)議布（2）CLAA協(xié)議：中國(guó)LoRa應(yīng)用聯(lián)盟（ChinaLoraApplicationAlliance，簡(jiǎn)稱CLAA），是在LoRaAlliance支持下，由中興通訊發(fā)起，各行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用創(chuàng)新主體廣泛參與、合作共建的技術(shù)聯(lián)盟。5.2.1LoRa無(wú)線通信技術(shù)2.LoRa協(xié)議布（3）Lora數(shù)據(jù)透?jìng)鳎寒a(chǎn)品使用MCU封裝AT命令，做成LoRa模塊，并保留有RS232/485等接口，將LoRa用于簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用。透?jìng)髂Ｊ较聰?shù)據(jù)的傳輸過(guò)程不影響數(shù)據(jù)的內(nèi)容，所發(fā)即所傳，透明傳輸模式的優(yōu)勢(shì)在于可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)Lora數(shù)傳終端即插即用，無(wú)需任何數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。3.LoRa協(xié)議對(duì)比布

5.2.1LoRa無(wú)線通信技術(shù)5.2.2LoRaWAN通信技術(shù)架構(gòu)1.LoRaWAN無(wú)線通信組成結(jié)構(gòu)布LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)由4部分組成，分別是終端節(jié)點(diǎn)（EndNodes）、網(wǎng)關(guān)（Gateway）、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器（NetworkServer）、應(yīng)用服務(wù)器（ApplicationServer）5.2.2LoRaWAN通信技術(shù)架構(gòu)1.LoRaWAN無(wú)線通信組成結(jié)構(gòu)布（1）終端：終端節(jié)點(diǎn)，一般是各類傳感器，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，開(kāi)關(guān)控制等。（2）網(wǎng)關(guān)：LoRa網(wǎng)關(guān)，對(duì)收集到的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝轉(zhuǎn)發(fā)，或透明傳輸。（3）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器：簡(jiǎn)稱NS，主要負(fù)責(zé)上下行數(shù)據(jù)包的完整性校驗(yàn)。（4）應(yīng)用服務(wù)器：簡(jiǎn)稱AS，負(fù)責(zé)OTAA設(shè)備的入網(wǎng)激活，應(yīng)用數(shù)據(jù)的加解密。5.2.2LoRaWAN通信技術(shù)架構(gòu)1.LoRaWAN無(wú)線通信組成結(jié)構(gòu)布

LoRaWAN中網(wǎng)關(guān)只是透?jìng)鳎咏饷苁怯晒?jié)點(diǎn)和服務(wù)器分別完成，如圖所示。5.2.2LoRaWAN通信技術(shù)架構(gòu)1.LoRaWAN無(wú)線通信組成結(jié)構(gòu)布

Lora設(shè)備在正式收發(fā)數(shù)據(jù)之前，終端都必須先加網(wǎng)才能正常工作，必須要獲取到三個(gè)加密參數(shù)，這三個(gè)加密參數(shù)分別是：DevAddr、NwkSkey和AppSkey。5.2.2LoRaWAN通信技術(shù)架構(gòu)布

LoRa最常采用星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，LoRa網(wǎng)關(guān)是一個(gè)透明傳輸?shù)闹欣^，連接終端設(shè)備和后端中央服務(wù)器；網(wǎng)關(guān)與服務(wù)器間通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)IP連接，終端設(shè)備采用單跳與一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)關(guān)通信；所有的節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)間均是雙向通信。2.LoRaWAN組網(wǎng)結(jié)構(gòu)5.2.2LoRaWAN通信技術(shù)架構(gòu)2.LoRaWAN組網(wǎng)結(jié)構(gòu)布

（1）普通模式：常見(jiàn)小型隨機(jī)主動(dòng)上報(bào)網(wǎng)絡(luò)，這里用抄表應(yīng)用作為案例（節(jié)點(diǎn)全部為低功耗設(shè)備）。比如一個(gè)帶有閘門功能的LoRa氣表上報(bào)的數(shù)據(jù)顯示當(dāng)前氣表在漏氣，網(wǎng)關(guān)可以在下行命令中加入關(guān)閘的指令，該氣表收到指令后會(huì)關(guān)閉閘門。但是這些下行命令不是任何時(shí)間發(fā)送都有效果的，必須在收到對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的上行數(shù)據(jù)后，節(jié)點(diǎn)打開(kāi)接收窗口時(shí)間內(nèi)才有效。

（2）定時(shí)問(wèn)詢模式：跟普通模式很相似，主要是針對(duì)抄表類節(jié)點(diǎn)功能類型完全相同的應(yīng)用。根據(jù)其MCU內(nèi)部的時(shí)間表，分別在準(zhǔn)確的時(shí)間與每一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。其通信內(nèi)容包括被叫節(jié)點(diǎn)編號(hào)、命令操作、時(shí)鐘時(shí)間校準(zhǔn)。5.2.3LoRaWAN通信終端類型布

LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的不同，把終端設(shè)備劃分成A/B/C三類，如圖所示。5.2.4Lora通信配置關(guān)鍵詞1.空中速率（波特率）布

所謂空中速率表示LoRa/FSK無(wú)線（在空氣中的）通訊速率，也叫空中波特率，單位bps，空中速率高，則數(shù)據(jù)傳輸速度快，傳輸相同數(shù)據(jù)的時(shí)間延遲小，但傳輸距離會(huì)變短。同一個(gè)Lora網(wǎng)絡(luò)下的設(shè)備使用相同的波特率。

Lora模塊的串口數(shù)據(jù)協(xié)議，可分為“PRO”和“TRNS”。

（1）“TRNS”：數(shù)據(jù)透?jìng)?，此時(shí)需要配置透?jìng)鞯氐刂?，即目的地址?/p>

（2）“PRO”：串口數(shù)據(jù)必須以一定的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行發(fā)送和接收；

一般使用透?jìng)髂Ｊ竭M(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。2.工作協(xié)議5.2.4Lora通信配置關(guān)鍵詞3.工作頻率radiofrequency（RF）布

Lora模塊數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぷ黝l率，也可稱為信道；同一個(gè)Lora網(wǎng)絡(luò)下的設(shè)備使用相同的頻率，否則數(shù)據(jù)傳輸不能相互接收。不同的硬件模塊可工作的頻段不同，大致分為低頻段(525MHz以下)和高頻段(525MHz以上)兩類。

典型的工作頻段為410M~441MHz，一般使用433MHz；470M~510MHz，一般使用433和470MHz；850~950MHz，一般使用868MHz，不同應(yīng)用地區(qū)有不同的頻段限制，以及不同信道的干擾因素，誤碼率不同，因此需要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整此值。5.2.4Lora通信配置關(guān)鍵詞4.網(wǎng)絡(luò)ID布

網(wǎng)絡(luò)ID（NetID）是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器NS的一個(gè)參數(shù)，可以簡(jiǎn)單理解成NS的ID，在同一個(gè)Lora網(wǎng)絡(luò)下，所有設(shè)備使用相同的網(wǎng)絡(luò)ID。

終端節(jié)點(diǎn)在每次的數(shù)據(jù)交互過(guò)程中，無(wú)線數(shù)據(jù)必須要包括設(shè)備的節(jié)點(diǎn)地址DevAddr，一個(gè)中心設(shè)備最多支持255個(gè)終端設(shè)備，即是設(shè)備地址是1-255，同一個(gè)Lora網(wǎng)絡(luò)中不能出現(xiàn)兩個(gè)相同的DevAddr。

綜上所述，同一個(gè)Lora網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備具有相同的工作頻率、網(wǎng)絡(luò)ID、波特率，不同的設(shè)備短地址。5.設(shè)備地址任務(wù)實(shí)施Contents04任務(wù)實(shí)施前必須先準(zhǔn)備好以下設(shè)備和資源:【任務(wù)實(shí)施】1.實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹LoRa通信終端1）電源接口：采用DC12V/1A2）通訊方式：支持LoRa、RS-485通訊3）RS485通信口：采用透?jìng)鞣绞?，無(wú)線配置4）工作頻段：401-510MHz(禁用頻點(diǎn)416MHz、448MHz、450MHz、480MHz、

485MHz)；5）無(wú)線發(fā)射功率：可達(dá)5km@250bps（測(cè)試環(huán)境下）。1）硬件連接

完成Lora終端（主節(jié)點(diǎn)設(shè)備）與計(jì)算機(jī)之間的通訊連接，Lora終端上電后按F3鍵切換至配置模式；如圖所示。（1）配置Lora主節(jié)點(diǎn)（2）配置Lora從節(jié)點(diǎn)2.設(shè)備配置2）配置主節(jié)點(diǎn)在計(jì)算機(jī)上打開(kāi)NEWSensor配置工具，選擇對(duì)應(yīng)串口，勾選“透?jìng)髂Ｊ健?，設(shè)備地址設(shè)置自定，如：01，LoRa頻段設(shè)置自定（有效頻段內(nèi)），如：4301，網(wǎng)絡(luò)號(hào)設(shè)置自定：如：199，依次點(diǎn)擊“設(shè)置”，如圖所示。2.設(shè)備配置（1）配置Lora主節(jié)點(diǎn)（2）配置Lora從節(jié)點(diǎn)3）查看配置結(jié)果Lora主節(jié)點(diǎn)配置好后，檢查終端設(shè)備的參數(shù)配置結(jié)果，顯示如圖所示。2.設(shè)備配置（1）配置Lora主節(jié)點(diǎn)（2）配置Lora從節(jié)點(diǎn)1）配置從節(jié)點(diǎn)、查看配置結(jié)果Lora從節(jié)點(diǎn)的配置，除了設(shè)備地址不能與主節(jié)點(diǎn)一樣外，例如：02；其它的配置和主節(jié)點(diǎn)的一樣（Lora頻段、網(wǎng)絡(luò)ID）；Lora從節(jié)點(diǎn)配置好后，終端設(shè)備的界面顯示如圖所示。2.設(shè)備配置（1）配置Lora主節(jié)點(diǎn)（2）配置Lora從節(jié)點(diǎn)按以下電路連線圖完成仿真環(huán)境搭建3.硬件仿真物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備安裝與維護(hù)仿真平臺(tái)2.01）LoRa從設(shè)備安裝物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備安裝與維護(hù)仿真平臺(tái)2.02）LoRa主設(shè)備安裝運(yùn)行仿真無(wú)報(bào)錯(cuò)提示3.搭建硬件環(huán)境完成真實(shí)設(shè)備環(huán)境搭建4.配置物聯(lián)網(wǎng)中心網(wǎng)關(guān)

在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)配置界面，選擇新增連接器，連接器名稱自定，連接器設(shè)備類型選擇ModbusoverSerial，設(shè)備接入方式選擇串口接入（Lora主設(shè)備接物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的串口，本例接USB4口），串口名稱選擇/dev/ttySUSB4，波特率選擇9600，如圖所示。（2）添加執(zhí)行器（1）配置連接器（3）查看數(shù)據(jù)監(jiān)控4.配置物聯(lián)網(wǎng)中心網(wǎng)關(guān)

選擇連接器中新增的4150采集控制器，然后選擇新增設(shè)備，設(shè)備名稱自定（本例為4150設(shè)備），設(shè)備類型選擇4150，設(shè)備地址為4150的設(shè)備地址（本例為01），點(diǎn)擊確定完成4150設(shè)備的添加，如圖所示。（2）添加4150設(shè)備（1）新增連接器（3）查看數(shù)據(jù)監(jiān)控4.配置物聯(lián)網(wǎng)中心網(wǎng)關(guān)在4150數(shù)字量采集控制器下新增執(zhí)行器，如：風(fēng)扇，名稱和標(biāo)識(shí)自定義，傳感類型選擇風(fēng)扇，通道根據(jù)實(shí)際連線的通道號(hào)而定，如圖所示。（2）添加執(zhí)行器（1）新增連接器（3）查看數(shù)據(jù)監(jiān)控

網(wǎng)關(guān)配置完成后，在網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)監(jiān)控中可查看到風(fēng)扇執(zhí)行器，可在此對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，如圖所示。（2）添加執(zhí)行器（1）新增連接器（3）查看數(shù)據(jù)監(jiān)控4.配置物聯(lián)網(wǎng)中心網(wǎng)關(guān)5.配置云平臺(tái)

進(jìn)入thingsboard云平臺(tái)中，在設(shè)備欄目中新添加一個(gè)名稱為“IoTGateWay”的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備，如圖所示。（2）配置物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)與云平臺(tái)對(duì)接（1）創(chuàng)建物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備5.配置云平臺(tái)

點(diǎn)擊創(chuàng)建好的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備“IoTGateWay”右側(cè)的“設(shè)備憑據(jù)”圖標(biāo)，復(fù)制設(shè)備憑據(jù)中的訪問(wèn)令牌，如圖所示。（2）配置物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)與云平臺(tái)對(duì)接（1）創(chuàng)建物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備5.配置云平臺(tái)

打開(kāi)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的WEB界面，將所復(fù)制的訪問(wèn)令牌粘貼到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)配置界面中的TBClient連接方式中，如圖所示。（2）配置物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)與云平臺(tái)對(duì)接（1）創(chuàng)建物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備5.配置云平臺(tái)至此，完成了物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備與ThingsBoard云平臺(tái)的對(duì)接。刷新ThingsBoard云平臺(tái)上設(shè)備列表，可以看到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)中的風(fēng)扇設(shè)備也顯示在設(shè)備列表中，如圖所示。（2）配置物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)與云平臺(tái)對(duì)接（1）創(chuàng)建物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備6.云平臺(tái)儀表板（1）導(dǎo)入儀表板：點(diǎn)擊TB界面左側(cè)儀表板庫(kù)欄目，在儀表板庫(kù)中，點(diǎn)擊“+”號(hào)，選擇導(dǎo)入儀表板功能，將書(shū)籍配套資源中的“園區(qū)數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng).json”導(dǎo)入到儀表板中，如圖所示為導(dǎo)入后的儀表板