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2024-04-28 07:06

智能家居實訓室該如何建設呢?

一、概述
1.智能家居實訓室定義
  智能家居實訓室是一個集教學、實訓、研發(fā)于一體的綜合性平臺,主要用于培養(yǎng)學生在智能家居領域的實際操作技能和創(chuàng)新能力。該實訓室配備了各種智能家居設備和系統(tǒng),如智能照明、智能安防、智能環(huán)境控制等,以模擬真實的家居環(huán)境。
  在智能家居實訓室中,學生可以學習并掌握智能家居的基本原理、系統(tǒng)架構、設備選型、安裝調試以及維護管理等方面的知識。通過實際操作,學生可以深入了解智能家居設備的性能特點、工作原理和安裝調試方法,同時培養(yǎng)解決實際問題的能力。
  此外,智能家居實訓室還為學生提供了創(chuàng)新實踐的平臺。學生可以結合所學知識,自行設計并搭建智能家居系統(tǒng),實現(xiàn)個性化的家居控制和管理。這不僅可以鍛煉學生的創(chuàng)新思維能力,還可以提升其團隊協(xié)作和項目管理能力。
  智能家居實訓室的建設對于推動智能家居產業(yè)的發(fā)展具有重要意義。通過培養(yǎng)具備專業(yè)技能和創(chuàng)新能力的智能家居人才,可以為智能家居產業(yè)的快速發(fā)展提供有力的人才保障。同時,智能家居實訓室還可以與企業(yè)合作,開展技術研發(fā)和成果轉化,推動智能家居技術的不斷創(chuàng)新和應用。
  2.物聯(lián)網定義
  物聯(lián)網(IoT,Internet of Things)是指通過信息傳感設備,如射頻識別、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等,按約定的協(xié)議,對任何物品進行信息交換和通信,以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)管等功能的一個網絡。
  物聯(lián)網是一個基于互聯(lián)網、傳統(tǒng)電信網等信息承載體,讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現(xiàn)互聯(lián)互通的網絡。它具有普通對象設備化、自治終端互聯(lián)化和普適服務智能化3個重要特征。
  在物聯(lián)網應用中有三項關鍵技術,分別是感知層、網絡傳輸層和應用層。感知層的主要作用是信息的采集與獲取,實現(xiàn)對物體的識別;網絡層則負責將感知層獲取的信息進行傳輸和處理;應用層則利用經過分析處理的數(shù)據(jù),為用戶提供豐富的特定服務。
  3.物聯(lián)網工程
  物聯(lián)網工程是一門新興的技術學科,主要研究如何將所有的物品和設施連接在一起,并通過無線網絡進行信息交換和通信,使它們能夠被“看到”、被“感覺”和控制。
 。1)定義與領域
  定義:物聯(lián)網工程是通過研究信息傳感設備、通信技術和智能服務等技術,實現(xiàn)物體與物體、物體與人之間的互聯(lián)互通,以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一門工程學科。
  領域:物聯(lián)網工程涉及傳感器技術、無線通信技術、云計算技術、大數(shù)據(jù)處理等多個領域,是一個綜合性的技術體系。
 。2)主要技術
  物聯(lián)網工程的核心技術包括感知與連接、網絡與通信和智能服務。其中,感知與連接技術負責將物體或物體信息通過射頻識別(RFID)、紅外感應器等信息傳感設備與互聯(lián)網連接起來;網絡與通信技術通過無線網絡實現(xiàn)物體或物體間的數(shù)據(jù)交換和通信;智能服務技術則提供以人為中心的服務,如智能交通、智慧城市等。
 。3)應用與發(fā)展
  物聯(lián)網工程的應用范圍廣泛,涉及智能家居、工業(yè)自動化、智慧城市、農業(yè)物聯(lián)網等多個領域。在這些領域中,物聯(lián)網工程通過實現(xiàn)物體與物體、物體與人之間的信息互聯(lián)和交互,為各個行業(yè)提供了智能化、高效化的解決方案。
  隨著技術的不斷進步和應用需求的不斷增長,物聯(lián)網工程將繼續(xù)發(fā)展,并與其他領域進行深度融合,推動各個行業(yè)的數(shù)字化轉型和智能化升級。
  二、智能家居實訓室介紹
  1.實訓室簡介
  智能家居實訓室是為了培養(yǎng)物聯(lián)網工程師和相關專業(yè)學生的實踐能力而設立的實踐教學場所。實訓室需配備物聯(lián)網設備、傳感器、網絡設備和相關軟件工具,提供了一個模擬真實場景的環(huán)境,讓學生能夠進行真實的物聯(lián)網應用開發(fā)、測試和調試。
  以下是智能家居實訓室的介紹:
  硬件設備:實訓室配備了各種物聯(lián)網設備,如傳感器、執(zhí)行器、嵌入式開發(fā)板、通信模塊等。這些設備能夠模擬實際的物聯(lián)網應用場景,如智能家居環(huán)境、智慧農業(yè)、智慧交通系統(tǒng)等。
  網絡設備:實訓室中有用于組網和連接物聯(lián)網設備的網絡設備,包括網絡交換機、路由器、無線接入點等。這些設備用于搭建物聯(lián)網設備之間的通信網絡,實現(xiàn)設備之間的數(shù)據(jù)傳輸和交互。
  實訓軟件:實訓室提供相關的軟件工具和開發(fā)環(huán)境,供學生進行物聯(lián)網應用的開發(fā)、管理和監(jiān)控。這些軟件工具包括物聯(lián)網云平臺、云服務平臺、開發(fā)工具集等。
  實踐項目:實訓室通會提供一些實踐項目,供學生團隊進行實踐學習和項目開發(fā)。這些項目可以是基于真實場景的應用案例,學生需要設計和開發(fā)相應的物聯(lián)網解決方案,并進行實施、測試和配置。
  培訓課程:實訓室還會提供相應的培訓課程,包括理論知識教學和實踐操作指導。學生可以通過課程學習物聯(lián)網的基本理論知識,掌握物聯(lián)網應用開發(fā)的技能和方法。
  通過物聯(lián)網工程應用實訓室的學習和實踐,學生可以深入理解物聯(lián)網技術的原理和應用,熟悉相關的開發(fā)和調試工具,提升自己的實踐能力和解決問題的能力。這對于未來從事物聯(lián)網工程相關工作的學生來說,具有重要的意義。
  2.建設目的
  實踐能力培養(yǎng):通過實訓室的建設,旨在提供一個真實的物聯(lián)網應用場景,讓學生能夠在實際環(huán)境中進行實際操作和實踐項目。通過實踐,培養(yǎng)學生的實踐能力,讓他們能夠熟練運用物聯(lián)網技術進行應用開發(fā)、測試和調試。
  團隊協(xié)作能力培養(yǎng):物聯(lián)網工程應用往往需要多個人員協(xié)作完成,包括硬件設備安裝、系統(tǒng)架構設計、軟件開發(fā)等。實訓室的建設目標是培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力,讓他們能夠在實際項目中與他人合作,形成分工合作的良好氛圍。
  解決問題能力培養(yǎng):在實際的物聯(lián)網應用中,問題和挑戰(zhàn)時常出現(xiàn),如設備故障、數(shù)據(jù)傳輸異常等。實訓室的建設目標是培養(yǎng)學生的解決問題的能力,通過實際操作和調試,讓他們能夠獨立分析和解決問題,并培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和解決方案的能力。
  創(chuàng)新意識培養(yǎng):物聯(lián)網工程應用實訓室鼓勵學生在實際項目中提出創(chuàng)新的想法和解決方案,培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識和創(chuàng)業(yè)精神。通過實踐和實驗,激發(fā)學生的創(chuàng)新能力,培養(yǎng)他們在物聯(lián)網領域中的創(chuàng)新思維和創(chuàng)業(yè)能力。
  實際應用能力培養(yǎng):物聯(lián)網工程應用實訓室的目標是培養(yǎng)學生在實際應用中的能力。通過針對實際應用場景的項目實踐,學生將能夠掌握物聯(lián)網技術在不同領域中的應用,如智能家居、工業(yè)自動化、智慧城市等,為未來的求職和職業(yè)發(fā)展奠定堅實的基礎。
  物聯(lián)網工程應用實訓室的建設目標是通過實踐和項目實踐,培養(yǎng)學生的實踐能力、團隊協(xié)作能力、解決問題能力、創(chuàng)新意識和實際應用能力,以適應物聯(lián)網技術發(fā)展的需求,并為學生的職業(yè)發(fā)展打下堅實的基礎。
  三、智能家居實實訓室實訓室組成
  1.智能家居實訓系統(tǒng)
  智能家居實訓系統(tǒng)是一款物聯(lián)網多功能教學實訓平臺,按照物聯(lián)網技術架構,分為感知層、網絡層、應用層,以智能家居、智慧農業(yè)、智能交通、智慧安防為案例,為學生提供一個學習物聯(lián)網底層硬件構成、業(yè)務原理及應用開發(fā)的實訓環(huán)境。實訓臺綜合運用傳感器技術、RFID技術、接口控制技術、無線傳感網技術、Android應用開發(fā)等,配合實訓臺上的433M無線通信設備、ZigBee節(jié)點、射頻設備、控制設備、網關以及物聯(lián)網云平臺,構建集基礎性、驗證性、設計性、綜合性和創(chuàng)新性開發(fā)五位一體綜合實訓臺,實現(xiàn)智能家居門禁安防監(jiān)控、智能家居環(huán)境監(jiān)測、家居設備智能控制、農業(yè)環(huán)境智能檢測、農業(yè)設備智能控制等功能。
  產品特點
  1、方便教學:以職業(yè)院校智能家居實人才培養(yǎng)的目標和方法為基礎,在實訓教學上進行優(yōu)化和設計,提出從物聯(lián)網知識技術的認知,到物聯(lián)網實操技能的訓練,最終達到智能家居實崗位能力提升的教學理念。
  2、技術覆蓋廣:設計上將盡量多的主流的物聯(lián)網設備或物聯(lián)網技術集成到系統(tǒng)中,包括傳感器技術、數(shù)據(jù)采集技術、射頻識別技術、無線網絡技術、移動互聯(lián)網技術、嵌入式技術、智能終端技術、上位機應用軟件技術等,物聯(lián)網相關技術領域覆蓋全面。
  3、提供豐富的應用實訓系統(tǒng)實例:系統(tǒng)以智能家居應用、智慧交通應用、智慧農業(yè)應用、智能環(huán)境監(jiān)控等應用場景,及基于應用場景的多種業(yè)務子項,所有的應用場景及業(yè)務子項功能均選材至真實的物聯(lián)網行業(yè)應用。
  4、模塊化設計方便擴展:軟硬件系統(tǒng)采用平臺化、模塊化設計,結合通用化、標準化設計的物聯(lián)網實訓工位,除了可完成配套實訓內容的演示訓練,還可以基于物聯(lián)網實訓工位以及系統(tǒng)的軟硬件模塊,外接、擴展更多的技術或業(yè)務。
  5、配套海量教學資源:本實訓裝置除提供完整的軟硬件系統(tǒng)外,還配備針對設備完整的物聯(lián)網實訓指導書、完整豐富的教學實訓素材資源、以及基于設備系統(tǒng)的物聯(lián)網教學視頻。提供免費的安裝部署服務和設備實訓培訓服務。
  實訓功能
  提供以下軟硬件支撐:
  1)基礎硬件:包含唯眾物聯(lián)網關、唯眾物聯(lián)節(jié)點構成,覆蓋、 ZigBee 無線傳感網絡、433M無線通信、 Wi-Fi 無線網絡、BLE藍牙、 LoRa窄帶物聯(lián)通信、 NB-IOT物聯(lián)通信技術、Android 移動互聯(lián)開發(fā)、嵌入式開發(fā)、傳感器技術、執(zhí)行控制、網絡通信、 NET 開發(fā)、 JavaScript 等技術;
  2)實訓模塊:采用工業(yè)級高精度傳感器、執(zhí)行器,涵蓋采集模擬量/數(shù)字量等多種傳感采集技術,基于行業(yè)的具體應用進行功能模塊的設計,提供完整的硬件驅動層、網絡傳輸層、協(xié)議轉換調試等教學實訓內容;
  3)實訓項目:通過實訓掛板提供的硬件模塊,組合形成的各種復雜應用場景,提供完整的硬件驅動層、網絡傳輸層、唯眾應用層(Android 和 NET)等教學實訓內容;
  4)綜合案例:基于物聯(lián)網結合到具體行業(yè)的應用案例,提供完整的案例開發(fā)手冊及相關源碼。
  產品特點

一、系統(tǒng)主要組成
智能家居實訓系統(tǒng)為一套標準兩室一廳智能家居實驗平臺。應包含七大家庭控制中心(門庭控制中心、客廳控制中心、廚房餐廳控制中心、衛(wèi)生間過道控制中心、主臥室控制中心、次臥室控制中心、陽臺控制中心),以及一套智能家居管理軟件。
七大家庭控制中心通過以太網與家庭信息互聯(lián)處理中心聯(lián)系,達到家庭安全防護系統(tǒng)、網絡服務系統(tǒng)和家庭自動化系統(tǒng)組成的家庭綜合服務與管理集成系統(tǒng)的目的,從而實現(xiàn)全面的安全防護、便利的通訊網絡以及舒適的居住環(huán)境的家庭住宅。
部分家庭控制中心說明
(1)餐廳、廚房控制中心
餐廳、廚房控制中心包含智能家居控制器、多功能面板、節(jié)能燈、排氣扇、智能插座、電飯鍋、電茶壺、煙火災探測器、可燃氣體探測器。多功能面板控制燈及排氣扇;煙火災探測器、可燃氣體探測器配合組成安防系統(tǒng);智能插座控制和采集電飯鍋、電茶壺的電源和電量信息,可合理分配用電負荷。多功能面板和智能插座通過總線與智能家居控制器通訊,也可獨立工作。
(2)衛(wèi)生間、過道控制中心
衛(wèi)生間、過道控制中心包含智能家居控制器、多功能面板、節(jié)能燈、排氣扇、智能插座、洗衣機、電熱水器。多功能面板控制燈及排氣扇;煙火災探測器、可燃氣體探測器配合組成安防系統(tǒng);智能插座控制和采集洗衣機、電熱水器的電源和電量信息,可合理分配用電負荷。多功能面板和智能插座通過總線與智能家居控制器通訊,也可獨立工作。
(3)主臥室控制中心
主臥室控制中心包含智能家居控制器、擴展模塊、觸摸屏、多功能面板、智能調光開關、紅外轉發(fā)器、空調電視機、智能插座、智能光強及溫濕度計、電動窗戶及電動窗簾。觸摸屏與智能家居控制器通訊,可實現(xiàn)遙控、遙信、遙調及情景模式的設定;智能調光開關調節(jié)白熾燈的亮度、也可通過總線與智能家居控制器通訊,通過情景模式智能調節(jié)白熾燈的亮度;紅外探測器配合組成安防系統(tǒng);智能插座控制和采集相關用電設備電源和電量信息,可合理分配用電負荷;智能光強及溫濕度計顯示采集主臥室溫濕度及光照度,并通過總線傳遞給智能家居控制器;電動窗簾、電動窗戶配合陽臺控制中心的風雨探測器、光強及溫濕度計自動開合窗簾及窗戶,并通過總線與智能家居控制器通訊。
(4)次臥室控制中心
次臥室安裝配置控制中心,包含智能家居控制器、觸摸屏、多功能面板、節(jié)能燈、智能插座。觸摸屏通過總線與智能家居控制器通訊,可實現(xiàn)遙控、遙信、遙調及情景模式的設定;多功能面板控制燈;智能插座控制和采集相關用電設備電源和電量信息,可合理分配用電負荷;多功能面板和智能插座通過總線與智能家居控制器通訊,也可獨立工作。
(5)門庭控制中心
門庭控制中心安裝包含智能家居控制器、多功能面板、節(jié)能燈、門鈴、攝像頭。多功能面板控制節(jié)能燈;智能家居控制器控制門鈴;攝像頭連接路由器。
(6)客廳控制中心
客廳控制中心安裝包含智能家居控制器、多功能面板、節(jié)能燈、空調電視機、智能插座、紅外轉發(fā)器、路由器。多功能面板控制節(jié)能燈的開啟和關閉、也可通過與智能家居控制器通訊開啟和關閉;智能插座控制和采集相關用電設備電源和電量信息,可合理分配用電負荷;紅外轉發(fā)器可控制電視機和空調的遠程開啟和關閉,路由器提供家庭WIFI組裝應用,用于設備聯(lián)網和攝像頭連接。
(7)陽臺控制中心
陽臺控制中心安裝包含智能家居控制器、多功能面板、節(jié)能燈、風雨探測器、智能溫濕度計。多功能面板控制節(jié)能燈,可以通過智能家居控制器進行聯(lián)網控制,風雨探測器檢測是否有風雨、智能溫濕度計監(jiān)測溫濕度通過智能家居控制器進行數(shù)據(jù)上傳。
(8)電腦桌
鋁型材框架,鋼制托盤及擋板。
二、能夠完成的實驗科目
1.搭建基本框架
(1)系統(tǒng)組成和基本原理認識
(2)系統(tǒng)布局、安裝和綜合布線
(3)各傳感單元的測試
(4)各智能單元的測試
(5)系統(tǒng)網絡搭建、網絡配置和測試
2.智能模塊實驗(本地控制)
(1)HOME-STM32 智能家居控制器基礎實驗
1.1 GPIO通用IO口蜂鳴器實驗
1.2十路隔離IO輸入-EXTI中斷實驗
1.3八路IO繼電器輸出實驗
1.4 Systick系統(tǒng)滴答定時例程實驗
1.5 普通定時器TIM1—TIM8實驗
1.6 IWDG看門狗系統(tǒng)定時復位實驗
1.7通用定時器TIMx實驗
1.8 SPI FLASH(SST25VF016B)讀寫例程實驗
1.9 USART通信實驗
1.10 DMA串口通信實驗
1.11 系統(tǒng)通信實驗
(2)HOME-AC DIMMER 交流調光燈實驗
2.1脈沖編碼開關原理及計數(shù)實驗
2.2脈沖編碼開關控制調光燈的亮度實驗
(3)HOME-INFR 熱釋電模塊實驗
3.1人體紅外熱釋電感應實驗
(4)HOME-INFRARED 紅外轉發(fā)器實驗
4.1紅外發(fā)射實驗
4.2紅外接收實驗
4.3基于IIC存儲器讀寫實驗
4.4空調、電視機紅外遙控實驗
(5)HOME-LIGHT多功能面板實驗
5.1基于TS04觸摸按鍵控制實驗
5.2 LED燈及白熾燈的開關控制實驗
(6)HOME-SOCKET智能插座實驗
6.1 基于空調、洗衣機、電茶壺、電飯煲控制及電能檢測綜合實驗
(7)HOME-MOT 窗簾窗戶模塊實驗
7.1電動窗簾控制實驗
7.2電動窗戶控制實驗
7.3 基于電動窗簾窗戶聯(lián)合控制綜合實驗
(8)HOME-RS485 RS485擴展實驗
8.1 RS485通信擴展實驗
(9)HOME-TEMP 溫濕度光強模塊實驗
9.1基于TSL2561T(IIC)傳感器的光強測量實驗
9.2 基于DHT11傳感器的溫濕度測量實驗
9.3 光強、溫濕度及時鐘實時顯示綜合實驗
3.系統(tǒng)連網實驗(遠程監(jiān)控)
(1)上位機軟件的安裝及使用說明
(2)開關量傳感單元連網實驗
(3)開光量實驗(紅外、煙霧探測器、玻璃破碎、風雨光感應器等)
(4)智能單元連網實驗(交流調光燈、電動窗簾窗戶等)
(5)網絡攝像頭連網實驗
(6)基于MCGS觸摸屏和Labview同步顯示和控制的單個房間連網系統(tǒng)實驗
(7)基于MCGS觸摸屏和Labview同步顯示和控制多個房間連網系統(tǒng)實驗
(8)用戶自己可以擴展做各種情景模式(回家模式、度假模式、睡覺模式等)
三、技術參數(shù)
1.輸入電源:單相AC220V±10%  50±2%Hz;
2.整機容量:≤2kVA;
3.外形結構:鋁型材框架,鋼制網孔板;
4.裝置提供RS-485和以太網兩種通訊接口;
5.智能電源管理系統(tǒng)具有過溫、短路、過流、過壓、欠壓、失壓、功率限定7大保護功能;電源具有一鍵鎖定功能,處理故障時,防止漏電保護器合閘,造成觸電危險;電源具有故障鎖定功能,發(fā)生故障導致跳閘時,不能人為上電,只能通過遠程清除故障后,才能上電成功;能通過無線4G和有線以太網與手機APP和PC端云平臺通訊,沒有網絡的情況下,教室整套智能電源管理系統(tǒng)可離線獨立運行。
1)智能終端:智能電源管理系統(tǒng)以32位ARM為核心,采用4.3寸彩色觸摸屏為人機交互界面,實時監(jiān)控設備運行情況,提供Zigbee、CAN等多種通信模式,具備語音播報功能。能實時監(jiān)測三相電壓、電流、功率,功率因數(shù)、頻率、電能等參數(shù),液晶觸摸屏監(jiān)測數(shù)值。能監(jiān)控實驗室電源的故障類型和故障次數(shù);設備時間管理包含年月日時間的顯示;用戶通過刷卡方式請求開啟設備,PC端進行授權之后,設備可啟動使用,PC端可分時預約設備的啟動和停止。
2)手機APP:用電狀態(tài)界面實時顯示當前電壓、電流、有無功功率、電能、設備溫度、漏電電流值等;用電數(shù)據(jù)界面能智能查找近2年用電數(shù)據(jù),設置界面能設置限定電能值、負載值、設備超溫值、過欠壓值、過欠壓恢復時間值等。后臺查看報警日志、操作日志、故障日志等?刂疲嚎稍谖⑿判〕绦蛑羞h程控制智能開關的通斷。
3)PC端軟件:每個設備狀態(tài)信息顯示,具有多個子界面,具有故障分析,用電能效分析、集中管理、個人中心資料管理、用戶報警定位跟蹤與信息統(tǒng)計;具有管理員信息修改與權限管理等功能。可一鍵開啟和關閉所有設備,可單獨控制每臺設備的開關。
4)后臺系統(tǒng):包含賬號管理、設備管理、報修管理、用戶管理,設備管理:①、包含監(jiān)控管理:實時視頻監(jiān)控每個教室,可一鍵預覽所有設備的在線和運行情況,分析設備使用率及運行時間。②、包含設備節(jié)點:可顯示設備所在位置、編碼名稱、掛載情況、用戶編輯、用戶查詢等。報修管理:用戶可進行遠程報修,反應設備故障信息,編輯報修情況,后臺可進行遠程維護,及時跟進,以有效解決用戶設備維護。用戶管理:可連通手機號,對賬戶進行一對一的安全加密,實名認證,防止賬戶泄密、防盜,現(xiàn)場數(shù)據(jù)連接云平臺后臺數(shù)據(jù)庫管理。
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