物联网工程综合应用实训装置环境监测实验

环境监测（Environmental Monitoring），是科学管理环境和环境执法监督的基础，是环境保护必不可少的基础性工作。环境监测的核心目标是提供环境质量现状及变化趋势的数据，判断环境质量，评价当前主要环境问题，为环境管理服务。本教材就是运用化学、物理、生物、医学、遥测、遥感、计算机等现代科技手段监视、测定、监控反映环境质量及其变化趋势的各种标志数据，从而对环境质量作出综合评价的学科。

【学习目标】
·     了解环境监测几大基本要素。
·     了解环境监测几个传感器工作原理以及接口使用。
·     熟练掌握各传感器程序编写规范，使用控制。

2.1 二氧化碳传感器

本教材选用的是工业级二氧化碳传感器，广泛适用于农业大棚，花卉培养等需要二氧化碳及温湿度监测的场合。传感器内输入电源，感应探头，信号输出三部分完全隔离。安全可靠，外观美观，安装方便。设备采用高灵敏度的气体检测探头，信号稳定，精度高。具有测量范围宽、线形度好、使用方便、便于安装、传输距离远等特点。

2.1.1 传感器参数

表2-1 二氧化碳传感器参数表

2.1.2 探头参数与选型

表2-2 二氧化碳传感器探头参数与选型

2.1.3 硬件连接

图2-3 二氧化碳传感器系统框架图
宽电压电源输入12-24V均可。485信号线接线时注意A/B 两条线不能接反，总线上多台设备间地址不能冲突。

图2-4 二氧化碳传感器实物图图2-5 二氧化碳传感器实物接线图

	线色	说明
电源	红色（12V）	电源正（12V）
电源	黑色（GND）	电源负（GND）
通信	黄色（S1）	485_A
通信	蓝色（S2）	485_B

使用时注意需将传感器安置在避风避雨的环境中，90 度垂直于地面度壁挂，保持将传感器透气孔朝向正前方，防止进水。同时为了保证测量的准度，请将二氧化碳变送器安装在通风较好的位置。

2.1.4 通讯协议

（1）通讯基本参数

编码	8位二进制
数据位	8位
奇偶校验位	无
停止位	1位
错误校验	CRC（冗余循环码）
波特率	2400bps/4800bps/960bps可设，出厂默认为9600bps

（2）数据帧格式定义

采用 Modbus-RTU 通讯规约，格式如下：
初始结构>=4 字节的时间
地址码= 1 字节
功能码= 1 字节
数据区= N 字节
错误校验= 16 位 CRC 码
结束结构>=4 字节的时间
地址码：为变送器的地址，在通讯网络中是唯一的
（出厂默认 0x01）。
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功能码：主机所发指令功能提示，本变送器只用到
功能码 0x03（读取存器数据）。
数据区：数据区是具体通讯数区，注意 16bits 数
据高字节在前
CRC 码：二字节的校验码。

（3）寄存器地址

（4）通讯协议示例及解释

问询帧：

地址码	功能码	起始地址	数据长度	校验码低位	校验码高位
0x01	0x03	0x00 0x05	0x00 0x01	0x94	0x0B

应答帧：（例如读到CO₂值为451ppm）

地址码	功能码	有效字节数	CO₂值	校验码低位	校验码高位
0x01	0x03	0x02	0x01 0Xc3	0x78	0x35

CO₂：
01C3H（十六进制）=451≥CO₂=451ppm

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