物聯網智能家居教學實訓設計的研究與思考

徐海峰

XU Hai-feng

（南通科技職業(yè)學院）

(Nantong College of Science and Technology)

物聯網智能家居教學實訓設計的研究與思考

徐海峰

XU Hai-feng

（南通科技職業(yè)學院）

(Nantong College of Science and Technology)

分析了物聯網專業(yè)技術人才需求規(guī)格，提出了物聯網智能家居實訓的必要性，根據物聯網智能家居教學的特點，設計了物聯網智能家居系統(tǒng)教學主要的實訓內容。

物聯網；智能家居；教學實訓

1 物聯網專業(yè)技術人才需求規(guī)格

物聯網是通過各種信息傳感器的設備，按照約定的協議來實現人和人、人和物、物和物全面互聯的網絡，其主要特征是通過傳感器、射頻識別等方式獲取各種信息，結合移動通信網、互聯網等網絡進行信息的傳送和交互，通過智能計算技術對信息進行分析和處理，從而提高對物質世界的感知能力，實現智能化的決策和控制。

物聯網技術將能夠應用于家居、服務業(yè)、交通、工業(yè)、農業(yè)、環(huán)保、軍事等很多領域。物聯網技術與產業(yè)的發(fā)展將會引發(fā)新一輪信息技術革命和產業(yè)革命，是信息產業(yè)升級的核心驅動力和產業(yè)領域未來競爭的制高點。

物聯網作為國家重點發(fā)展的新興產業(yè)，無論是在設備制造、產品開發(fā)、基礎研究、系統(tǒng)集成領域，還是在行業(yè)應用領域都急需大量的人才。據研究數據顯示，到2016年，物聯網行業(yè)市場規(guī)模預計將攀升至近千億元，物聯網技術在各個行業(yè)的廣泛應用和普及，將為物聯網相關產業(yè)帶來大量的就業(yè)崗位。

教育部已審核批準由上百所院校開設物聯網應用技術專業(yè)。專業(yè)建設的快速發(fā)展，要求必須建設專業(yè)的工程技術實訓室。 物聯網智能家居工程布線實訓室按照 “任務驅動型”和“工學結合”人才培養(yǎng)模式來設計，采用相關國家工業(yè)標準和教育行業(yè)標準相結合，把教學實訓、就業(yè)崗位和工程經驗相結合，具備工程展示、設備認知、理論實驗、技能實訓等功能。 建立物聯網工程布線實訓室，可緊跟時代技術前沿，滿足高等院校物聯網專業(yè)理論實訓和技能實訓，特別適合計算機網絡技術專業(yè)、物聯網工程和云計算等相關專業(yè)。

2 物聯網智能家居實訓的必要性

物聯網智能家居可以按照“任務驅動型”和“工學結合”人才培養(yǎng)模式完成《物聯網工程》《綜合布線技術》《計算機網絡技術》《智能化工程設計》《智能家居設備安裝與調試》等專業(yè)課教學實訓任務，幫助學生理解和掌握物聯網智能家居工程的專業(yè)知識，提高工程設計和施工能力。

開展智能家居工程設計安裝實訓，提高學生工程實踐經驗、項目設計思維和安裝調試動手能力，畢業(yè)后能夠從事物聯網專業(yè)的智能家居工程的系統(tǒng)設計、圖紙繪制、安裝調試、應用系統(tǒng)的運行與維護等專業(yè)技術工作，體現“零”距離就業(yè)的辦學思想。

物聯網被稱為世界信息產業(yè)的第三次浪潮，國際電聯曾預測，未來世界是無所不在的物聯網世界。物聯網工程是智能建筑的基礎，隨著城鎮(zhèn)化建設的快速發(fā)展，企業(yè)急需大批物聯網工程規(guī)劃設計、安裝施工、測試驗收和運行維護管理等高技能專業(yè)人才。 物聯網智能家居實訓可以培養(yǎng)滿足快速發(fā)展的物聯網行業(yè)的急需人才，提高學生就業(yè)率，以高就業(yè)率保證生源和生源質量。

云計算、虛擬化、大數據、物聯網……幾乎所有前沿IT技術的發(fā)展都離不開對高速網絡傳輸的需求。在這種需求的推動下，物聯網工程建設和運維將成為全球前沿熱門技術的核心，物聯網工

程起著至關重要的作用。為了緊跟國家政策和行業(yè)發(fā)展的需要，要求必須建設專業(yè)的物聯網工程技術實訓室。

3 物聯網智能家居系統(tǒng)教學實訓設計

智能家居實訓室，根據理論與實踐相結合，使物聯網專業(yè)學生掌握基本的工程布線技術、網絡搭建、智能化項目的設備選型、工程設計、集成安裝與調試，拓寬學生就業(yè)渠道，實訓室重點突出物聯網工程技術實訓，包括以下功能區(qū)域：

3.1 設計區(qū)

認識智能家居設備和相關輔助部件的符號、繪制工程系統(tǒng)圖、拓撲圖、設備接線圖，在建筑平面結構圖的基礎上繪制施工線路圖。

3.2 實訓區(qū)

3.2.1 電話系統(tǒng)

電話系統(tǒng)是利用程控電話交換機把通信點有效地連接起來。集團電話是單位或家庭內部通訊系統(tǒng)中的重要組成部分，主要作用有分機話務處理、語音提示處理、話務控制管理、中繼話務處理，以及基于網絡技術的話務處理、無線移動終端的、內部信息傳遞和基于光纖數字中繼處理等功能整合。

實訓內容：1）語音提示處理：呼入引導處理直撥分機、無人接聽、分機忙、留言等狀態(tài)提示。2）分機話務處理：轉接電話、代接電話、保留電話、遇忙轉接、無人接聽轉移、無應答轉移、免打擾、經理秘書、會議等基本的應用功能。3）話務控制管理：記錄話單、呼出記錄、控制費用、限制呼出等級、限撥號碼、呼出的路由選擇等。4）網絡電話處理：基于以太網寬帶技術的網絡電話應用（VOIP）。5）中繼話務處理：中繼呼入的振鈴分機、應答模式的設定等。6）數字中繼處理： 30B+D 、E1等專線語音電話業(yè)務的接入組建模塊企業(yè)虛擬網、局域網等。

3.2.2 家庭網絡系統(tǒng)

家庭網絡指的是在家庭范圍內將家電、個人計算機、照明系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和廣域網相連接的一種新技術，近年來，家庭網絡功能不斷擴大，開始涉及家庭上班、網上購物、遠程醫(yī)療、保健、網絡學校和培訓、老幼入托、就業(yè)、游戲、休閑等。

實訓內容：1）熟練查看家庭網絡布線圖。2）根據圖紙鋪設網絡線纜。3）安裝家庭網絡所需的模塊、面板、設備。4）調試網絡設備，組建網絡，提供上網和室內服務。

3.2.3 綜合布線系統(tǒng)

家庭綜合布線系統(tǒng)是指將電腦網絡、電視、多媒體影音中心、自動報警裝置、電話等設備進行集中控制的電子系統(tǒng)，即用1個設備集中控制由這些線纜連接的家庭設備。

實訓內容：1）家庭寬帶光貓與無線路由器的連接和配置。2）通過網絡交換機實現家庭有線網絡全接入。3）配置多個無線路由器實現家庭無線網絡全覆蓋。4）接入網絡視頻盒，通過電視觀看網絡電視。5）家庭有線電視信號分路器的安裝，實現多機同用的目標。6）配置電話交換機，實現多路輸入和多路輸出。

3.2.4 公共廣播系統(tǒng)

實現家庭背景音樂設備的安裝、纜線的連接、功能搭配的調試。實現多種各個房間同一音源的不同曲目點播、定時播放、感應互動、電話接入靜音。

實訓內容：1）機房、機架網絡綜合布線技術演示、認知和安裝技術實訓功能。2）電工電線電纜端接技術演示、認知和安裝技術實訓功能。3）背景音樂主機的安裝。4）喇叭的安裝。5）控制面板與喇叭和主機之間的多種串聯、并聯方式，達到不同控制功能。6）調試DVD、U盤、廣播、網絡等多種音源的接入。7）將背景主機通過有線網絡和主機聯動控制模塊連接到家庭網絡中心。8）在家庭網絡中心對背景音樂主機進行識別編碼、配置名稱、配置聯動組合和關聯設備。9）在家庭網絡中心定義相關設備功能，并對紅外遙控器進行識別和學習。10）設置多種生活場景，實現不同設備在不同場景下的配合。11）實現智能終端對場景聯動控制。12）將移動終端軟件:下載并安裝在平板電腦和手機中。13）實現平板電腦和手機對場景的聯動控制。

3.2.5 會議系統(tǒng)

會議系統(tǒng)包括：基礎話筒發(fā)言管理，代表人員檢驗與出席登記，電子表決功能，脫離電腦與中控的自動視像跟蹤功能，資料分配和顯示，以及多語種的同聲傳譯等。它廣泛應用于監(jiān)控、指揮、調度系統(tǒng)、公安、消防、軍事、氣象、鐵路、航空等監(jiān)控系統(tǒng)中以及視訊會議、查詢系統(tǒng)等領域，深受用戶的青睞。

實訓內容：1）會議系統(tǒng)硬件設備的安裝。2）調試表決/選舉/評議、視像、遠程視像、電話會議、同傳會譯、桌面顯示。

3.2.6 LED電子屏系統(tǒng)

LED電子屏是一種功耗較低，大型可實時動態(tài)展示信息的工具，它可以顯示動態(tài)的圖文畫面。LED電子屏從安裝環(huán)境上可以分為3種，一是室內LED電子屏，二是室外LED電子屏，三是半室外LED電子屏，每種安裝環(huán)境光線都不一樣，所以千萬不能裝錯，否則看的不是太亮就是太暗。LED顯示屏從其顏色上分，一般有4種，一是單色LED電子屏，二是雙基色LED電子屏，三是三基

色LED電子屏，四是全彩，這4種顏色變化各不相同，現在一般市面上用三基色的較多。

實訓內容：1）LED電子屏框體和背板的安裝。2）數據信號排線的安裝。3）弱電供電的排線安裝。4）軟件的安裝、使用、管理。

3.2.7 有線電視系統(tǒng)

有線電視起源于共用天線電視系統(tǒng)MATVMaster Antenna Television）。共用天線是由1組優(yōu)質天線連接多個用戶，各個用戶以有線方式接受電視信號的電視系統(tǒng)。在1根電纜中傳送的許多頻道可以使用互不干擾的不同的頻率。收音機、影音播放機、電視的調諧器能夠從混合信號里把1個頻道選出來。

實訓內容：1）天線的安裝。2）信號線的端接。3）視頻解碼設備的安裝與調試。4）多系統(tǒng)設備的信號差段識別顯示應用。

3.2.8 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是由攝像、記錄登記、顯示、控制、傳輸5大部分組成。攝像機通過線纜將視頻圖像傳輸到控制主機，控制主機再將視頻信號分配到各監(jiān)視器及錄像設備，同時可將傳輸的語音信號同步錄入到錄像機內。操作人員可通過控制主機發(fā)出指令，對攝像機的上、下、左、右的動作進行控制及對鏡頭進行調焦變倍的操作，可實現多路攝像機圖像的切換，可對圖像進行錄入、回放、處理等操作。

實訓內容：1）網絡交換機設備的安裝。2）模擬硬盤錄像機和數字硬盤錄像機的硬盤安裝。3）安裝錄像機和監(jiān)視器。4）端接模擬攝像機和數字攝像機。5）本地配置錄像機的各項參數及硬盤使用規(guī)劃。6）安裝光端機設備。7）光纖的熔接并接入光端機。8）接入遠程管理主機，管理并控制監(jiān)控攝像機。9）遠程管理主機通過網絡接入智慧社區(qū)服務器，實現集成控制。

3.2.9 安防系統(tǒng)

實現家庭環(huán)境搭建安防系統(tǒng)，并與移動終端和智慧社區(qū)物業(yè)系統(tǒng)建立通信，當意外發(fā)生時，會立即通知家庭成員、物業(yè)人員和警務人員，以保護家人和財產安全。

實訓內容：1）安防聯動報警主機嵌入聯動模塊的安裝技術。2）安防聯動報警主機與各個安防探測器通信、識別、編碼。3）安裝安防聯動報警主機，接入電源、網絡、通信、電話等互動聯系。4）安裝安防探測器與聯動監(jiān)控攝像機的信號通信。5）設置聯動監(jiān)控攝像機的拍照、錄像、動態(tài)監(jiān)測等配置。6）錄制警情語音。7）將主機與電腦連接，配置安防聯動報警主機各項配置。8）將主機通過有線網絡和主機聯動控制模塊連接到家庭網絡中心。9）在家庭網絡中心對安防報警主機進行識別編碼、配置名稱、配置聯動組合和關聯設備。10）端接紅外探測器與智能終端直連。11）配置智能終端對紅外探測器的管理。12）在家庭網絡中心設置多種生活場景，實現不同設備在不同場景下的配合。13）實現智能終端對場景聯動的控制。14）將移動終端軟件下載并安裝在平板電腦和手機中。15）實現平板電腦和手機對場景的聯動控制。

3.2.10 對講系統(tǒng)

樓宇對講是一種用于住宅、公寓等內外戶間之間的信息傳遞，防盜門控制和緊急情況下住戶向樓宇值班室報警的設備。

實訓內容：1）數字室內機和單元門口機的安裝。2）集中供電與梯模塊的安裝。3）聯動電磁鎖和電插鎖的安裝及閉門器和開門按鈕的安裝。4）模擬系統(tǒng)的安裝解碼器和網絡模塊。5）接入網絡交換機。6）通過網與社區(qū)主機建立通信，并通過配置社區(qū)主機，完成對樓宇系統(tǒng)的控制和管理。

3.2.11 巡更系統(tǒng)

巡更系統(tǒng)是門禁系統(tǒng)的1個變種，是1種對門禁系統(tǒng)的靈活運用。它主要應用于大廈、廠區(qū)、庫房和野外設備、管線等有固定巡更作業(yè)要求的行業(yè)中。它的工作目的是通過巡更系統(tǒng)的巡更工作情況詳細記錄，幫助管理人員對巡更人員進行有效的監(jiān)督和管理。

實訓內容：1）巡更系統(tǒng)的安裝。2）巡更棒的識別。3）巡更軟件系統(tǒng)的安裝、調試、統(tǒng)計。

3.2.12 門禁一卡通系統(tǒng)

門禁一卡通系統(tǒng)是從統(tǒng)一的身份認證體系、統(tǒng)一數據庫、數據傳輸安全、統(tǒng)一網絡平臺、異常處理、各類管理系統(tǒng)接口等軟件總體設計思路的技術實現考慮，使各門禁讀卡終端設備和各管理系統(tǒng)的綜合性能達到最佳系統(tǒng)設計。門禁一卡通系統(tǒng)最根本的需求是信息共享和集中控制。

實訓內容：1）智能終端、別墅室內機、門前機、門口機的安裝。2）智能家居各個子系統(tǒng)的接入。3）家庭網絡中心集成配置。4）智慧社區(qū)綜合管理軟件的安裝和配置。5）聯動控制和管理。

3.2.13 智能燈光插座系統(tǒng)

根據圖紙的要求在指定位置安裝射燈、開關控制面板、紅外傳感器，通過控制面板進行組網，實現全照明控制，并通過控制面板接入家庭網絡中心，在家庭網絡中心中對燈源識別編碼、配置名稱、編入房間，設置多種生活場景，并根據不同的生活場景有不同燈光相應配合，實現智能終端、平板電腦、手機等多種智能終端的控制。

實訓內容：1）熟練識別燈光線路圖。2）根據圖紙進行綜合布線，不同類型

的纜線的布線方式、隔離距離、預留線長。3）根據圖紙安裝射燈燈源。4）根據圖紙安裝控制面板。5）通過控制面板進行組網。6）實現組網控制面板接入家庭網絡中心。7）在家庭網絡中心對燈源識別編碼、配置名稱、編入房間。8）設置多種生活場景，實現不同燈源在不同場景下的配合。9）實現智能終端對場景聯動控制和不同燈源的獨立控制。10）將移動終端軟件下載并安裝在平板電腦和手機中。11）實現平板電腦和手機對場景聯動控制和不同燈源的獨立控制。

3.2.14 智能家電控制系統(tǒng)

智能家電就是將網絡通信技術、傳感器技術和微處理器引入家電設備后形成的家電產品，具有自動感知家電服務狀態(tài)、家電自身狀態(tài)和住宅空間狀態(tài)的能力；能夠接收住宅用戶在住宅內或遠程的控制指令，也可按照住宅用戶的預設自動控制；同時，智能家電作為智能家居的組成部分，能夠與住宅內其他家居設備、家電互聯組成系統(tǒng)，實現智能家居功能。

實訓內容：1）智能家用電器的安裝。2）智能家電各個子系統(tǒng)的接入。3）家庭網絡中心集成配置。

3.2.15 窗簾、門窗控制系統(tǒng)

根據圖紙的要求在指定位置安裝窗簾電機和軌道、開關控制面板、紅外傳感器、光照傳感器、溫濕度傳感器，通過控制面板進行組網，實現全窗簾系統(tǒng)控制，并通過控制面板接入家庭網絡中心，在家庭網絡中心對燈源識別編碼、配置名稱、編入房間，設置多種生活場景，并根據不同的生活場景有不同窗簾開合相應配合，實現智能終端、平板電腦、手機等多種智能終端的控制。

實訓內容：1）熟練識別窗簾控制線路圖。2）根據圖紙進行綜合布線，不同類型的纜線的布線方式、隔離距離、預留線長，標記不同功能的控制線。3）根據圖紙安裝窗簾電機和軌道。4）根據圖紙安裝控制面板。5）通過組網控制面板進行組網。6）實現組網控制面板接入家庭網絡中心。7）在家庭網絡中心對燈源識別編碼、配置名稱、編入房間。8）設置多種生活場景，實現不同窗簾在不同場景下的配合。9）實現智能終端對場景聯動控制和不同窗簾的獨立控制。10）將移動終端軟件下載并安裝在平板電腦和手機中。11）實現平板電腦和手機對場景聯動控制和不同窗簾的獨立控制。

3.2.16 影院控制系統(tǒng)

實現家庭影院設備的安裝、纜線的連接、功能搭配的調試。實現電視節(jié)目點播、平面互動、對講，通過云盒在電視上可以呼叫社區(qū)和生活服務信息；打開觀影模式后，電視自動關閉，窗簾關閉、強光關閉、地燈啟動、DVD啟動、幕布落下、投影機打開，可以選擇影視或者KTV模式。

實訓內容：1）電工電線電纜端接技術演示、認知和安裝技術實訓功能。2）機房、機架網絡綜合布線技術認知、演示和安裝技術實訓功能。3）電視與云盒、攝像頭的安裝。4）調試云盒與家庭網絡中心連接并登錄云社區(qū)和互聯網。5）安裝投影儀和幕布，并調試投影儀對幕布的識別和聯動。6）安裝點歌主機，并調試與麥克風的識別。7）安裝功放與音響和DVD主機的連接。8）將各個主機通過有線網絡連接到家庭網絡中心。9）在家庭網絡中心對各個設備進行識別編碼、配置名稱、配置聯動組合和關聯設備。10）在家庭網絡中心定義相關設備功能。并對紅外遙控器進行識別和學習。11）設置多種生活場景，實現不同設備在不同場景下的配合。12）實現智能終端對場景的聯動控制。13）將移動終端軟件下載并安裝在平板電腦和手機中。14）實現平板電腦和手機對場景的聯動控制。

3.2.17 家庭安全控制系統(tǒng)

保證家庭生活環(huán)境的廚房和衛(wèi)生間的安全，以及意外情況下智能系統(tǒng)能保證人身財產安全。當廚房燃氣和其他有害氣體泄漏時，廚房和衛(wèi)生間的水龍頭忘記關閉或者在停水時沒有及時關閉龍頭，也可能在主人離家時忘記關閉閥門時，都會產生氣體、火災、水災等意外發(fā)生，這時系統(tǒng)會自動提示主人關閉所以閥門或自動關閉，并啟動緊急措施，啟動排煙罩、自動推開窗戶排出有害氣體。

實訓內容：1）油煙機聯動控制模塊的安裝。2）電動推窗器的安裝。3）燃氣探測器的安裝。4）機械臂的安裝。5）報警主機的安裝與配置。6）安裝中央控制模塊并與智能終端建立通信。7）設置家庭網絡中心場景，通過移動終端控制系統(tǒng)。

3.2.18 家庭能源控制系統(tǒng)

新風系統(tǒng)是采用大流量小功率直流高速無刷電機帶動離心風機、高壓噴頭，依靠機械強力由一側向室內進行送風，由另一側用專門設計的排風新風機向室外排出的方式，強迫在系統(tǒng)內形成新風流動場，在室內形成新鮮空氣循環(huán)，從而實現室內新風換氣的需要。在送風的同時可根據需要增加設備對進入室內的空氣進入新風過濾、殺菌、滅毒、增氧、預熱（冬天）等。

實訓內容：1）新風主機的安裝。2）新風系統(tǒng)吸風、排風管道的安裝。3）吸風和排風口、過濾網、護罩的安裝。4）控制面板與中央控制的安裝和配置。5）空氣探測盒子、空氣醛知道與家庭網絡中心的連接、識別、編碼和配置。6）中央控制模塊與智能終端的連接、配置。7）配置場景，聯動檢測空氣和啟動相應處理。

3.2.19 智能門鎖控制系統(tǒng)

智能門鎖系統(tǒng)是應用感應器里面有1個線圈，一直在震蕩，相當于變壓器的初級線圈，卡里也有1個線圈，相當于變壓器的次級線圈，當兩個線圈靠近時，耦合產生電流，給卡供電，同時耦合過去詢問信號，卡應答，符合條件就開門。 隨著管理信息化的發(fā)展，智能門鎖已經普及到城市每一個娛樂休閑行業(yè)，甚至有些富裕的家庭都裝上了智能門鎖。常見的智能門鎖：酒店智能門鎖、IC卡鎖、感應鎖、電子門鎖、密碼鎖、取電開關、桑拿鎖、IC卡門禁門鎖系統(tǒng)、IC卡考勤及收費系統(tǒng)。

實訓內容：1）智能門鎖的安裝。2）門鎖的調試。3）家庭網絡中心集成配置。4）智慧社區(qū)綜合管理軟件的安裝和配置。5）聯動控制和管理。

3.2.20 智能物聯系統(tǒng)

搭建智慧社區(qū)網絡中心環(huán)境和社區(qū)物業(yè)管理中心，實現對社區(qū)住戶、商戶的管理和服務。

實訓內容：1）電工電線電纜端接技術演示、認知和安裝技術實訓功能。2）強電端節(jié)技術認知、演示和安裝技術實訓功能。3）弱電端節(jié)技術認知、演示和安裝技術實訓功能。4）機房、機架網絡綜合布線技術演示、認知和安裝技術實訓功能。5）網絡設備安裝技術認知、演示和安裝技術實訓功能。6）對網絡設備的社區(qū)網絡環(huán)境搭建的調試技術和實訓。7）網絡服務器安裝技術認知、演示和安裝技術實訓。8）智慧社區(qū)綜合服務軟件系統(tǒng)的安裝、調試技術、管理和使用技術。9）視頻監(jiān)控主機的認知、演示和安裝技術實訓功能。10）視頻監(jiān)控主機的系統(tǒng)調配配置技術實訓功能。11）報警主機的認知、演示和安裝技術實訓功能。12）報警主機的系統(tǒng)調配配置技術實訓功能。

4 結語

隨著計算機技術和網絡技術的快速發(fā)展，以及硬件設備的不斷提速，物聯網作為新一代互聯網技術得到了廣泛應用，我們要把握好這一歷史機遇，搶占先機，贏得未來。智能家居作為物聯網應用的1個典型的朝陽產業(yè)，一定有著廣闊的應用前景。物聯網智能家居教學實訓是物聯網專業(yè)教育必不可少的重要環(huán)節(jié)，是提供多方位多視角學習物聯網技術的重要途徑。

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Research and Design about the Teaching Practice of Internet Things Smart Home

The author of this paper analyzes IOT professional and technical personnel’s demand, puts forward the necessity of IOT smart home practice, designs the main training content of the smart home teaching system according to the characteristics of the Internet of things smart home teaching.

internet of things; smart home; teaching practice