智能家居實訓(xùn)室在高校的建設(shè)與實踐

李友勝

摘要：隨著高校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用相關(guān)專業(yè)的建設(shè)，必然要同步建設(shè)與人才培養(yǎng)方案緊密關(guān)聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用專業(yè)的實訓(xùn)場所。通過對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)方案的研究，提出了智能家居實訓(xùn)室的建設(shè)目的和實踐方案，經(jīng)過教與學(xué)的實踐證明，該智能家居實訓(xùn)室的使用效果良好。

關(guān)鍵詞：智能家居；實訓(xùn)室建設(shè)；實訓(xùn)項目

中圖分類號：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）01-0130-03

Abstract： With the construction of related professional of Internet of things， training room of Internet of things application is constructed necessarily， which is closely related to personnel cultivating program. Through a study on the personnel cultivating program of Internet of things， the goal and scheme of construction are proposed in this paper. After the practice of teaching and learning，it has proved that the intelligent home training rooms can achieve well results.

Key words： Intelligent home； construction of training rooms； practical training

對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的建設(shè)和發(fā)展來說，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的實訓(xùn)場所建設(shè)是必不可少的，高?！拔锫?lián)網(wǎng)應(yīng)用實訓(xùn)室”的建設(shè)是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用相關(guān)專業(yè)建設(shè)發(fā)展的必然[1]。高校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實訓(xùn)室的建設(shè)應(yīng)該與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)方案緊密關(guān)聯(lián)、與本專業(yè)人才培養(yǎng)的定位直接相聯(lián)。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實訓(xùn)室的建設(shè)前提是：分析科學(xué)、定位準(zhǔn)確、適合校情的人才培養(yǎng)方案，且與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)方案需要有效互動[2]。

采用實訓(xùn)室教學(xué)是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)[3]，實訓(xùn)室是提高科學(xué)素質(zhì)、培養(yǎng)科學(xué)精神、激發(fā)創(chuàng)新思維的重要平臺，也是學(xué)校科研水平的“風(fēng)向標(biāo)”。我校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用型人才的定位是——物聯(lián)網(wǎng)的安裝、維護(hù)和調(diào)試，該人才定位的依據(jù)是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)方向的人才培養(yǎng)方案，其核心職業(yè)崗位，如表1 所示。

1 智能家居實訓(xùn)室建設(shè)的目的

從人才需求及教育資本運(yùn)行來看，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用專業(yè)的傳統(tǒng)教學(xué)模式已不能適應(yīng)人才市場的需求所以必須進(jìn)行教育改革[4]，智能家居實訓(xùn)室就是在這種需求下而建立的。

第一，目前大部分物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)核心課主要是以講授為主，這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，學(xué)生缺乏實踐動手經(jīng)驗，缺少團(tuán)隊開發(fā)的合作精神，對理論知識難易理解和融會貫通，更難以激發(fā)學(xué)生的積極創(chuàng)新精神，而物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)是一個應(yīng)用性極強(qiáng)的綜合學(xué)科，必須在實踐中才有更多的收獲。所以在高校建設(shè)實踐教學(xué)環(huán)境是非常有必要的，可以提前讓學(xué)生適應(yīng)企業(yè)的工作環(huán)境。

第二，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)是一門實踐技術(shù)，需要通過大量的實踐開發(fā)平臺提高學(xué)生的動手操作能力，所以智能家居實訓(xùn)室以項目仿真應(yīng)用環(huán)境為依托，構(gòu)建團(tuán)隊開發(fā)環(huán)境，以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力、項目架構(gòu)能力高效完成各種課程設(shè)計及相關(guān)項目。

2 智能家居實訓(xùn)室的方案構(gòu)建

智能家居[5]是利用綜合布線技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)備集成。智能家居實訓(xùn)平臺可以包含以下子系統(tǒng)有：家居照明控制子系統(tǒng)、智能門禁控制子系統(tǒng)、家庭環(huán)境控制子系統(tǒng)、家庭安防子系統(tǒng)、家庭影視娛樂子系統(tǒng)。學(xué)生在項目式教學(xué)中，能較好掌握物聯(lián)網(wǎng)的基本應(yīng)用和基本開發(fā)方法。智能家居實訓(xùn)平臺各控制系統(tǒng)介紹如下：

1）家居照明控制子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)共有八盞燈，分為四組，其中一組是調(diào)光燈。三種方式控制燈的開關(guān)：單獨控制等的開關(guān)；分組控制燈的開關(guān)；總開/關(guān)控制燈。調(diào)光燈可控制三種效果：柔和開燈、柔和關(guān)燈的效果。四組燈可以分別模擬為樓梯間、客廳、房間、衛(wèi)生間，情景模式可以自行設(shè)置，若設(shè)置為多種模式控制，那么樓梯間、衛(wèi)生間傳感器感應(yīng)到有人移動則開燈，沒人關(guān)燈；定時開啟家中的燈光，可模仿家中有人情景。調(diào)光燈可根據(jù)實際環(huán)境的亮度自行調(diào)節(jié)。

2）智能門禁控制子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)以單片機(jī)作為門禁終端，并配合顯示屏。進(jìn)行密碼輸入與修改。如果密碼錯誤，則會給主控模塊發(fā)送消息，彈出對話框，同時給主人發(fā)送短信，提示家中有人來。共分為輸密碼模塊和修改密碼模塊。輸入密碼流程：如果輸入一次錯誤，黃燈會亮，提示還有兩次輸入機(jī)會，如果輸入三次錯誤，則紅燈亮。修改密碼流程：首先輸入舊密碼，如果舊密碼輸入錯誤，可選擇退出不修改，或者繼續(xù)，如果舊密碼錯誤，則輸入新密碼，輸入后，則密碼保存。

3）家庭環(huán)境控制子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)包括三個控制模塊：智能空調(diào)控制模塊可以通過手機(jī)或固定電話將家中的空調(diào)開啟或關(guān)閉；智能窗簾控制模塊主要實現(xiàn)窗簾的打開與關(guān)閉動作，每個窗簾根據(jù)需要可以單獨控制亦可集中控制。智能溫濕度探測模塊主要負(fù)責(zé)對家居環(huán)境中的溫度和濕度的采集工作。智能光照度探測模塊主要負(fù)責(zé)對家居環(huán)境中的光照度的采集工作。

4）家庭安防子系統(tǒng)

在門廳安裝一臺攝像頭可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)控，也可進(jìn)行設(shè)防和撤防控制，設(shè)防時，可監(jiān)視和聯(lián)動報警非法入侵之人。

5）家庭影視娛樂子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)可以通過電話或觸摸屏進(jìn)行控制電視、音響和投影儀的開啟和關(guān)閉。

3 智能家居實訓(xùn)室的實踐教學(xué)

3.1 智能家居實訓(xùn)室的主要設(shè)備

根據(jù)智能家居實訓(xùn)室的構(gòu)建方案，智能家居各個子控制系統(tǒng)需要的主要設(shè)備如下：IP路由器、調(diào)光（燈光、窗簾）驅(qū)動器、移動（光）感應(yīng)器、觸摸屏、電話網(wǎng)關(guān)、定時器、電源供應(yīng)器、紅外發(fā)射器、三聯(lián)面板和五聯(lián)面板等。

除了以上這些主要設(shè)備外，還有配備的諸如：電視機(jī)，音頻播放器，窗簾，空調(diào)，電話機(jī)，安防報警器等。

3.2 智能家居實訓(xùn)室的系統(tǒng)教學(xué)

智能家居實訓(xùn)室中各個子系統(tǒng)的控制可以通過中控觸摸屏和智能五聯(lián)面板進(jìn)行，通過各個子系統(tǒng)的設(shè)置，進(jìn)行總控、某幾個子系統(tǒng)控制以及單獨子系統(tǒng)等不同情景模式運(yùn)行。教師和學(xué)生通過IP路由器組成局域網(wǎng)，在教師和學(xué)生的機(jī)器上均可修改物理地址、控制模式以及子系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置等工作。根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，對學(xué)生的實訓(xùn)項目可由簡單逐漸到復(fù)雜的訓(xùn)練，綜合提高學(xué)生對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)掌握的能力。亦可通過互聯(lián)網(wǎng)，讓學(xué)生親自控制智能家居實訓(xùn)室的各個子系統(tǒng)，切實深刻理解智能家居控制系統(tǒng)的原理和技術(shù)[6]。

3.3 智能家居系統(tǒng)的主要實訓(xùn)項目

根據(jù)學(xué)生人數(shù)將其分組進(jìn)行授課，首先，講解有關(guān)硬件電路、元器件、代碼編寫和調(diào)試步驟等基礎(chǔ)知識[7]。

4 智能家居實訓(xùn)室建設(shè)的重要意義

對于新興的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)而言，高校實訓(xùn)室建設(shè)的質(zhì)量高低直接會影響到學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)技能的高低，本文就智能家居實訓(xùn)室的建設(shè)方案和實踐教學(xué)進(jìn)行了探討。智能家居實訓(xùn)室的建設(shè)的教學(xué)意義主要體現(xiàn)在四個方面：

第一，對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的學(xué)生來說，這種工程現(xiàn)場化、開放模式的實訓(xùn)室建設(shè)為學(xué)生提供了一個很好的理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)環(huán)境，可以讓學(xué)生更深層次的接觸智能家居系統(tǒng)，并學(xué)習(xí)其應(yīng)用案例，為學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和發(fā)揮提供了必要平臺，是學(xué)生進(jìn)行理論學(xué)習(xí)和實踐能力培養(yǎng)的重要橋梁。

第二，對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的教師來說，開放的智能家居實訓(xùn)室是教師進(jìn)行科研的有力保障，從而可以大大提高物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教師在專業(yè)技術(shù)上的優(yōu)勢，通過理論研究、實驗解決一些工程難題，可以進(jìn)一步培養(yǎng)教師的科研和教學(xué)水平。

第三，其他相關(guān)專業(yè)的學(xué)生或教師來說，如計算機(jī)軟硬件、通信、自動化、物流管理等專業(yè)的學(xué)生或教師，可以通過物聯(lián)網(wǎng)實驗室進(jìn)一步深入掌握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在本專業(yè)的應(yīng)用，為將來就業(yè)和科研提供良好的實驗平臺。

5 結(jié)束語

2012年，我校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)順應(yīng)社會人才需求的發(fā)展，建設(shè)了智能家居、智能交通等相關(guān)實訓(xùn)室，在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)技術(shù)的實踐授課中使用效果良好。智能家居實訓(xùn)室的建設(shè)，讓學(xué)生深層次的接觸物聯(lián)網(wǎng)，學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)知識，研究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過理論教學(xué)與實驗，方案設(shè)想與實際驗證的結(jié)合、感知體驗與動手開發(fā)的結(jié)合，讓課堂教學(xué)的效果真正的落到實處，從而整體上提高教學(xué)質(zhì)量水平。實踐證明，智能家居實訓(xùn)室的建設(shè)方案是可行的，對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實踐課程的教學(xué)起到了良好的教學(xué)效果，實訓(xùn)內(nèi)容和開發(fā)項目設(shè)置合理，理論知識與實踐性結(jié)合較強(qiáng)，智能家居實訓(xùn)室總體價格較低，但利用率較高，受到學(xué)生和教師的好評，取得良好的科研和教學(xué)顯著效果。

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