物聯網專業智能家居實訓室建設與實踐

摘? 要：為促進五年制高職物聯網專業的發展，滿足社會對物聯網技術相關技術人才的需求，經過對物聯網專業人才培養方案的研究，結合本地區企業崗位要求，提出了智能家居實訓室建設和實踐方案。系統包括智能環境控制系統、智能燈光控制系統、家庭影院系統、安防系統等。經過實踐證明，智能家居實訓室滿足了師生的學習和實踐需求，促進了專業發展。

關鍵詞：智能家居;實訓室建設;物聯網技術

中圖分類號：TU855 ? ? ?文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-4706（2021）07-0174-04

The Construction and Practice of Smart Home Training Room for

Internet of Things Major

YUAN Ming

（Suzhou Industrial Park Branch of Jiangsu Union Technical Institute，Suzhou? 215123，China）

Abstract：In order to promote the development of internet of things major in five-year higher vocational colleges and meet the social demand for technical talents related to internet of things technology，through the research on talent training scheme of internet of things major，combined with the post requirements of local enterprises，this paper puts forward the construction and practice scheme of smart home training room. The system includes intelligent environment control system，intelligent lighting control system，home theater system，security system，etc. Practice has proved that the smart home training room meets the learning and practical needs of teachers and students，and promotes the professional development.

Keywords：smart home;construction of training room;internet of things technology

收稿日期：2021-03-10

課題項目：中華職業教育社2020年立項課題（ZJS20200829）;江蘇省職業技術教育學會2020年立項課題（XHYBLX201986）

0? 引? 言

隨著科學技術的發展，人們對美好生活的需求越來越高，熱衷于追求舒適的、智能化的家居生活。智能家居首先在20世紀80年代的日本和歐洲興起，我國在20世紀90年代也逐漸出現智能家居產品。智能家居是通過物聯網技術，把家居里的照明、窗簾、空調、影音服務、安防等系統連接入網絡，實現環境監測、照明控制、家電控制等功能。隨著物聯網技術的發展，智能家居領域的應用越來越廣泛，也體現了我國人民對美好生活的向往。智能家居的逐漸普及，使企業需要大量的專業技術人員，完成家居系統安裝、布線、調試和后期維護等工作。因此，五年制高職學校有必要建設智能家居的實訓室，以滿足社會、企業對相關人才的需求，也符合五年制高職物聯網專業人才培養方案的要求。

1? 智能家居實訓室建設必要性

對于五年制物聯網應用技術專業而言，建設物聯網應用相關的實訓室是必不可少的。一方面，對于職業院校而言，可以著重培養學生的動手實踐的能力;另一方面，從物聯網專業職業崗位定位上分析，也需要采用實訓室教學。

職業教育以培養技能型人才為主要目標，強調學生的技術應用能力，職業教育的特點決定了專業教學實踐環節的重要性。教學需要理論結合實際，提高學生實際動手能力、團隊合作開發能力。智能家居實訓室可以再現實際家居環境的場景，采用項目化的實訓項目訓練，系統性地掌握物聯網相關專業理論知識和實踐技能。

我市物聯網產業取得了較快發展，在傳感器件、核心芯片、融合通信接入網絡、融合業務應用、高性能計算等方面擁有了一定的先行優勢，研發能力、產業基礎、行業應用等方面位居全省領先。目前已初步形成了傳感器件、通訊及集成電路兩大物聯網產業集群。我校制定的五年制物聯網專業人才培養方案，依據的就是本地區物聯網產業現狀和職業崗位需求，其核心職業崗位如表1所示。

2? 智能家居實訓室建設方案

智能家居實訓室建設應滿足人才培養方案所要求的課程內容，貼近實際的智能家居系統，突出實踐訓練。通過在實訓室的訓練，能讓學生熟練掌握家居設備的安裝布線、系統的調試維護和家居應用系統的設計，提高學生的實際動手能力和崗位競爭力。

智能家居實訓室綜合運用傳感器采集、設備控制、無線傳感器網絡、嵌入式系統、網絡通信、中間件等物聯網技術以及多學科技術的交叉融合，依托部署在網板上的各種傳感器節點、控制節點、智能網關、智能終端實現家居生活環境的智能安全監測、智能安防監測、智能報警、智能設備控制、遠程視頻監控等功能，貼近實際智能家居系統，為物聯網專業教學提供一個完備的應用實訓系統。

智能家居監測網板實訓系統主要由感知設備、安防門禁設備、控制設備、監控設備、智能網關、智能終端以及鋁合金鋼架結構組成。整個實訓系統主要包含以下幾個子系統。

2.1? 智能環境控制系統

通過溫濕度、光線傳感器等節點實時監測居室內的溫度值與光線值，智能網關實時接收保存當前溫度值、光線值，根據預設的值，控制窗簾拉開、關閉、停止等，調節居室的采光度和光照度。

通過燃氣探測器、煙霧探測器實時檢測居室內有害氣體，智能網關會根據當前數據，控制燃氣切斷閥工作。

2.2? 智能燈光控制系統

光線傳感器實時檢測居室內的光照度，智能網關實時接收當前光線值，根據預設的上、下限值，控制強電控制器工作，進而控制節能燈打開、關閉。

2.3? 家庭影院系統

通過紅外學習遙控器內置Zigbee無線通信模塊，代替電視、音響、播放器遙控器，實現遠程控制電視機的開關，切換頻道，調節音量;實現遠程控制音響的開關，調節音量;實現遠程控制播放器的開關，切換節目，調節音量等功能，系統控制界面如圖1所示。

2.4? 安防系統

安防系統包括門禁、視頻監控和入侵檢測。門禁由可視門口機、視頻顯示器、密碼系統、機械帶反饋電子鎖、一鍵開門按鈕、指紋識別系統、門磁探測器組成，實現指紋錄入權限解鎖，密碼解鎖，密碼加身份識別解鎖，一鍵解鎖等功能。采用網絡攝像機進行視頻監控，具有IP地址和MAC地址，用于遠程網絡視頻監控。采用紅外探測器進行入侵檢測，遭到非法入侵時會自動觸發報警器報警。遠程監控系統運行界面如圖2所示。

3? 智能家居實訓室建設實踐

3.1? 主要設備選型

根據實訓室建設方案，主要設備選型如表2所示。

除以上主要采集控制設備外，需配備配套的設備，如窗簾、電視機、播放器、音響、排氣扇、報警燈等。

3.2? 控制系統實踐

智能家居實訓系統構成拓撲圖如圖3所示，環境監測設備如溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器等節點，紅外控制和窗簾控制設備如窗簾、報警燈、紅外遙控模塊等，安防門禁設備如門磁、指紋器等與Zigbee協調器進行短距離通信。智能網關嵌入式主板集成了ZigBee無線通信模塊和Wi-Fi模塊，和平板電腦終端、智能手機終端、PC監控服務器之間通過網絡連接通信，構成一個完整的智能家居采集控制系統。用戶可以在網關、手機等不同設備上實現對家中環境的檢測和設備的控制。

智能家居實訓系統軟件結構圖如圖4所示，系統軟件主要包括無線網絡傳感器數據透明傳輸軟件、智能網關基于Qt的智能家居系統軟件、基于Android的智能家居系統軟件、基于C#的智能家居系統軟件。系統提供基于B/S體系結構的智能家居網絡化遠程監控軟件，同時連接到物聯網云服務平臺，可以通過WEB端軟件和Android手機端軟件，同步實現外網遠程訪問。不僅能完成遠程查看加入網絡中各類探測器的數據及設備狀態，還可以遠程控制或加入物聯網設備和節點。

學生分組實踐操作，可以進行設備安裝布線、系統配置維護、軟件編程、調試等訓練，掌握智能家居系統所需的基本技能。主要實訓項目如表3所示。

4? 智能家居實訓室建設意義

職業院校的人才培養，主要注重技能的訓練，所以對于新興的物聯網專業必須要有配套的實訓室，給學生提供一個動手實踐的場所。實訓室建設的合理性、適應性會很大程度地影響學生的實踐能力。本文探討的智能家居實訓室，采用市場上主流的設備和技術，具有一定的實用性和代表性，經過實踐證明本系統穩定可靠，完全符合需求。

有了智能家居實訓室，教師可以在實訓室進行理實一體化教學，學生可以接觸前沿的物聯網專業知識，系統學習智能家居相關理論和實踐，同時可以進行創新開發實戰，切實提高學生實踐創新能力。對于教師而言，實訓室也提供了一個科研平臺，教師可以在此平臺上進行理論研究、實驗、工程項目開發。同時也為教師參加教學、技能比賽提供了一個環境，進一步提高教師的專業水平。

5? 結? 論

2014年，我校設立物聯網應用技術專業，2015年建設成立了物聯網實訓基地，智能家居實訓室作為實訓基地的重要組成部分，為物聯網專業培養、教師發展提供了一個合適的平臺。智能家居實訓室建設方案切實有效，實訓項目設置合理可行，提供了理實一體化的教學平臺，培養了一批合格的物聯網專業學生，為物聯網產業發展輸送了一批技能人才。

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作者簡介：袁銘（1984—），男，漢族，浙江嵊州人，講師，碩士研究生，研究方向：電子信息與通信。