《物聯網設備安裝與調試》課件-5.2門禁遠程控制系統搭建

項目5智慧園區-園區數字化監控系統安裝與調試任務2門禁遠程控制系統搭建01、職業能力目標04、任務實施02、任務描述與要求05、任務小結03、知識儲備目錄職業能力目標Contents01

能夠搭建和配置Lora設備進行組網通信。

能夠完成物聯網網關與LoRa的連接配置。【職業能力】任務描述與要求Contents03【任務描述與要求】任務描述23按設備連線圖要求正確完成設備的安裝和連線;完成對LoRa通信終端設備的正確配置;項目要求對門禁系統進行改造，使用LoRa無線通信技術，實現監視平臺上能夠遠程控制門禁開啟。完成云平臺和物聯網網關的配置，實現云平臺遠程控制設備。1具體要求知識儲備Contents045.2.1LoRa無線通信技術布

LoRa是LPWAN（LowPowerWideAreaNetwork低功耗廣域網）通信技術中的一種；是基于Sub-GHz的頻段使其更易以較低功耗遠距離通信。目前LoRa主要在全球免費頻段運行，包括433、868、915MHz等，如圖所示是lora協議的組成架構。5.2.1LoRa無線通信技術1.LoRa的技術特點布調制方式：基于擴頻技術，線性調制擴頻（CSS）的一個變種；AES128加密；傳輸距離遠：市區城鎮內可達2~5Km，在郊區可達15Km及以上；穿透性強：Lora穿墻能力比傳統FSK、GFSK的強，但受到外界因素的影響，

這個和模塊的發射功率、墻的厚度等因素都有關系；傳輸速率低：幾十到幾百Kbps，但低速率伴隨了遠距離傳輸；工作頻段免授權：ISM頻段，包括433、868、915MH等；低成本：LoRa網關價格低，企業可自組網，降低運營成本；低功耗：電池壽命可達10年；大容量：一個LoRa網關可連接上萬個節點。5.2.1LoRa無線通信技術2.LoRa協議布（1）LoRaWAN協議：是LoRa聯盟推出并維護的基于LoRa芯片的開源MAC層通信協議，其優勢在于節點容量大，是全球統一的協議標準，不同廠家的設備只要遵循LoRaWAN協議標準，也能夠互聯互通。5.2.1LoRa無線通信技術2.LoRa協議布（2）CLAA協議：中國LoRa應用聯盟（ChinaLoraApplicationAlliance，簡稱CLAA），是在LoRaAlliance支持下，由中興通訊發起，各行業物聯網應用創新主體廣泛參與、合作共建的技術聯盟。5.2.1LoRa無線通信技術2.LoRa協議布（3）Lora數據透傳：產品使用MCU封裝AT命令，做成LoRa模塊，并保留有RS232/485等接口，將LoRa用于簡單的數據傳輸應用。透傳模式下數據的傳輸過程不影響數據的內容，所發即所傳，透明傳輸模式的優勢在于可實現兩個Lora數傳終端即插即用，無需任何數據傳輸協議。3.LoRa協議對比布

5.2.1LoRa無線通信技術5.2.2LoRaWAN通信技術架構1.LoRaWAN無線通信組成結構布

LoRaWAN網絡主要由終端（可內置LoRa模塊）、網關（或稱基站）、網絡服務器和應用服務器四部分組成，如圖所示。5.2.2LoRaWAN通信技術架構1.LoRaWAN無線通信組成結構布（1）終端：終端節點，一般是各類傳感器，進行數據采集，開關控制等。（2）網關：LoRa網關，對收集到的節點數據進行封裝轉發，或透明傳輸。（3）網絡服務器：簡稱NS，主要負責上下行數據包的完整性校驗。（4）應用服務器：簡稱AS，負責OTAA設備的入網激活，應用數據的加解密。5.2.2LoRaWAN通信技術架構布

是一個典型的星形拓撲結構，在這個網絡架構中，LoRa網關是一個透明傳輸的中繼，連接終端設備和后端中央服務器；網關與服務器間通過標準IP連接，終端設備采用單跳與一個或多個網關通信；所有的節點與網關間均是雙向通信。如圖所示。1.LoRaWAN無線通信組成結構5.2.2LoRaWAN通信技術架構2.Lora設備入網方式——OTAA和ABP布

（1）OTAA的入網步驟是這樣的：終端節點發起加網JoinRequest請求流程，通過網關轉發到NS(網絡服務器)，NS確認無誤后會給終端做加網回復，分配網絡地址DevAddr(32位ID)，雙方利用加網回復中的相關信息以及AppKey，產生會話密鑰NwkSKey和AppSKey，用來對數據進行加密和校驗。

（2）

ABP：全稱是ActivationByPersonalization，ABP終端簡化了入網流程，直接配置了三個加密參數DevAddr、NwkSkey和AppSkey，不需要加網流程，可直接發應用數據。所以OTAA設備相對來說比ABP設備安全性更高一些。5.2.2LoRaWAN通信技術架構3.LoRaWAN數據加密過程布

LoRaWAN中網關只是透傳，加解密是由節點和服務器分別完成，如圖所示。5.2.2LoRaWAN通信技術架構4.LoRaWAN數據傳送過程布

Lora設備在正式收發數據之前，終端都必須先加網才能正常工作，必須要獲取到三個加密參數，這三個加密參數分別是：DevAddr、NwkSkey和AppSkey。5.2.3LoRaWAN通信終端類型布

LoRaWAN網絡根據實際應用的不同，把終端設備劃分成A/B/C三類，如圖所示。5.2.4Lora通信配置關鍵詞1.空中速率（波特率）布

所謂空中速率表示LoRa/FSK無線（在空氣中的）通訊速率，也叫空中波特率，單位bps，空中速率高，則數據傳輸速度快，傳輸相同數據的時間延遲小，但傳輸距離會變短。同一個Lora網絡下的設備使用相同的波特率。

Lora模塊的串口數據協議，可分為“PRO”和“TRNS”。

（1）“TRNS”：數據透傳，此時需要配置透傳地地址，即目的地址；

（2）“PRO”：串口數據必須以一定的數據格式進行發送和接收；

一般使用透傳模式進行數據傳輸。2.工作協議5.2.4Lora通信配置關鍵詞3.工作頻率radiofrequency（RF）布

Lora模塊數據傳輸的工作頻率，也可稱為信道；同一個Lora網絡下的設備使用相同的頻率，否則數據傳輸不能相互接收。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，不同應用地區有不同的頻段限制，以及不同信道的干擾因素，誤碼率不同，因此需要根據實際情況調整此值。5.2.4Lora通信配置關鍵詞4.網絡ID布

網絡ID（NetID）是網絡服務器NS的一個參數，可以簡單理解成NS的ID，在同一個Lora網絡下，所有設備使用相同的網絡ID。

終端節點在每次的數據交互過程中，無線數據必須要包括設備的節點地址DevAddr，一個中心設備最多支持255個終端設備，即是設備地址是1-255，同一個Lora網絡中不能出現兩個相同的DevAddr。

綜上所述，同一個Lora網絡的設備具有相同的工作頻率、網絡ID、波特率，不同的設備短地址。5.設備地址任務實施Contents04任務實施前必須先準備好以下設備和資源:【任務實施】1.實驗設備介紹這是一款集數字量采集和數字量執行的功能模塊：1）具有7個輸入通道和8個輸出通道；2）24V電源供電（VS、GND）；3）一個485通訊接口（D+D-)；4）有兩種狀態INIT和Normal：INIT是設置狀態，NORMAL是正常工作狀態。（2）LoRa通信終端（1）ADAM-4150數字量采集控制器1.實驗設備介紹（2）LoRa通信終端（1）ADAM-4150數字量采集控制器1.實驗設備介紹（2）LoRa通信終端（1）ADAM-4150數字量采集控制器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：采用透傳方式，無線配置4）工作頻段：401-510MHz(禁用頻點416MHz、448MHz、450MHz、480MHz、

485MHz)；5）無線發射功率：可達5km@250bps（測試環境下）。1.設備配置1）硬件連接

完成4150數字量采集控制器與計算機之間的通訊連接；如右圖所示。

將數字量采集器的撥碼開關撥到“Init端”，如下圖所示，然后設備上電。（2）配置Lora主節點（1）配置ADAM-4150（3）配置Lora從節點2）配置參數

運行ADAM-4150配置工具，首先需要搜索設備連接的串口號，右鍵Serial選項，選擇“RefreshSubnode”，完成串口號掃描，例如COM8口。

右鍵COM8選擇“Search”進行4150設備搜索；如圖所示。（2）配置Lora主節點（1）配置ADAM-4150（3）配置Lora從節點1.設備配置

在彈出的窗口中點擊“Start”，等待搜索到4150設備后點擊“Cancel”（2）配置Lora主節點（1）配置ADAM-4150（3）配置Lora從節點1.設備配置

配置4150設備，選擇4150設備中的Modulesetting（模塊設置）選項卡，設置Address（地址）為1（可自定義），Baudrate（波特率）為9600bps，Protocol（協議）為Modbus，后單擊“Applychange（應用更改）”按鈕，完成配置。（2）配置Lora主節點（1）配置ADAM-4150（3）配置Lora從節點配置完成后4150撥碼開關需要撥至NORMAL狀態，再重新上電。1.設備配置1）硬件連接

完成Lora終端（主節點設備）與計算機之間的通訊連接，Lora終端上電后按F3鍵切換至配置模式；如圖所示。（2）配置Lora主節點（1）配置ADAM-4150（3）配置Lora從節點1.設備配置2）配置主節點在計算機上打開NEWSensor配置工具，選擇對應串口，勾選“透傳模式”，設備地址設置自定，如：01，LoRa頻段設置自定（有效頻段內），如：4301，網絡號設置自定：如：199，依次點擊“設置”，如圖所示。（2）配置Lora主節點（1）配置ADAM-4150（3）配置Lora從節點1.設備配置3）查看配置結果Lora主節點配置好后，檢查終端設備的參數配置結果，顯示如圖所示。（2）配置Lora主節點（1）配置ADAM-4150（3）配置Lora從節點1.設備配置1）配置從節點、查看配置結果Lora從節點的配置，除了設備地址不能與主節點一樣外，例如：02；其它的配置和主節點的一樣（Lora頻段、網絡ID）；Lora從節點配置好后，終端設備的界面顯示如圖所示。（2）配置Lora主節點（1）配置ADAM-4150（3）配置Lora從節點1.設備配置認真識讀如圖所示的設備連線圖，安裝和連線，保證設備連線正確。3.搭建硬件環境4.配置物聯網中心網關

在物聯網網關配置界面，選擇新增連接器，連接器名稱自定，連接器設備類型選擇ModbusoverSerial，設備接入方式選擇串口接入（Lora主設備接物聯網網關的串口，本例接USB4口），串口名稱選擇/dev/ttySUSB4，波特率選擇9600，如圖所示。（2）添加執行器（1）配置連接器（3）查看數據監控4.配置物聯網中心網關

選擇連接器中新增的4150采集控制器，然后選擇新增設備，設備名稱自定（本例為4150設備），設備類型選擇4150，設備地址為4150的設備地址（本例為01），點擊確定完成4150設備的添加，如圖所示。（2）添加4150設備（1）新增連接器（3）查看數據監控4.配置物聯網中心網關在4150數字量采集控制器下新增執行器，如：風扇，名稱和標識自定義，傳感類型選擇風扇，通道根據實際連線的通道號而定，如圖所示。（2）添加執行器（1）新增連接器（3）查看數據監控

網關配置完成后，在網關的數據監控中可查看到風扇執行器，可在此對風扇進行遠程控制，如圖所示。（2）添加執行器（1）新增連接器（3）查看數據監控4.配置物聯網中心網關5.配置云平臺

進入thingsboard云平臺中，在設備欄目中新添加一個名稱為“IoTGateWay”的物聯網網關設備，如圖所示。（2）配置物聯網網關與云平臺對接（1）創建物聯網網關設備5.配置云平臺

點擊創建好的物聯網網關設備“IoTGateWay”右側的“設備憑據”圖標，復制設備憑據中的訪問令牌，如圖所示。（2）配置物聯網網關與