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、研發于一體的綜合性平臺,主要用于培養學生在智能家居領域的實際操作技能和創新能力。該實訓室配備了各種智能家居設備和系統,如智能照明、智能安防、智能環境控制等,以模擬真實的家居環境。
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,實現個性化的家居控制和管理。這不僅可以鍛煉學生的創新思維能力,還可以提升其團隊協作和項目管理能力。
智能家居實訓室的建設對于推動智能家居產業的發展具有重要意義。通過培養具備專業技能和創新能力的智能家居人才,可以為智能家居產業的快速發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合作,開展技術研發和成果轉化,推動智能家居技術的不斷創新和應用。
2.物聯網定義
物聯網(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、激光掃描器等,按約定的協議,對任何物品進行信息交換和通信,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監管等功能的一個網絡。
物聯網是一個基于互聯網、傳統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互聯互通的網絡。它具有普通對象設備化、自治終端互聯化和普適服務智能化3個重要特征。
在物聯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據,為用戶提供豐富的特定服務。
3.物聯網工程
物聯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,實現物體與物體、物體與人之間的互聯互通,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一門工程學科。
領域:物聯網工程涉及傳感器技術、無線通信技術、云計算技術、大數據處理等多個領域,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網連接起來;網絡與通信技術通過無線網絡實現物體或物體間的數據交換和通信;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)應用與發展
物聯網工程的應用范圍廣泛,涉及智能家居、工業自動化、智慧城市、農業物聯網等多個領域。在這些領域中,物聯網工程通過實現物體與物體、物體與人之間的信息互聯和交互,為各個行業提供了智能化、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,物聯網工程將繼續發展,并與其他領域進行深度融合,推動各個行業的數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物聯網工程師和相關專業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境,讓學生能夠進行真實的物聯網應用開發、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網設備,如傳感器、執行器、嵌入式開發板、通信模塊等。這些設備能夠模擬實際的物聯網應用場景,如智能家居環境、智慧農業、智慧交通系統等。
網絡設備:實訓室中有用于組網和連接物聯網設備的網絡設備,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網設備之間的通信網絡,實現設備之間的數據傳輸和交互。
實訓軟件:實訓室提供相關的軟件工具和開發環境,供學生進行物聯網應用的開發、管理和監控。這些軟件工具包括物聯網云平臺、云服務平臺、開發工具集等。
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。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相應的物聯網解決方案,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網的基本理論知識,掌握物聯網應用開發的技能和方法。
通過物聯網工程應用實訓室的學習和實踐,學生可以深入理解物聯網技術的原理和應用,熟悉相關的開發和調試工具,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:通過實訓室的建設,旨在提供一個真實的物聯網應用場景,讓學生能夠在實際環境中進行實際操作和實踐項目。通過實踐,培養學生的實踐能力,讓他們能夠熟練運用物聯網技術進行應用開發、測試和調試。
團隊協作能力培養:物聯網工程應用往往需要多個人員協作完成,包括硬件設備安裝、系統架構設計、軟件開發等。實訓室的建設目標是培養學生的團隊協作能力,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:在實際的物聯網應用中,問題和挑戰時常出現,如設備故障、數據傳輸異常等。實訓室的建設目標是培養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,并培養他們的創新思維和解決方案的能力。
創新意識培養:物聯網工程應用實訓室鼓勵學生在實際項目中提出創新的想法和解決方案,培養他們的創新意識和創業精神。通過實踐和實驗,激發學生的創新能力,培養他們在物聯網領域中的創新思維和創業能力。
實際應用能力培養:物聯網工程應用實訓室的目標是培養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網技術在不同領域中的應用,如智能家居、工業自動化、智慧城市等,為未來的求職和職業發展奠定堅實的基礎。
物聯網工程應用實訓室的建設目標是通過實踐和項目實踐,培養學生的實踐能力、團隊協作能力、解決問題能力、創新意識和實際應用能力,以適應物聯網技術發展的需求,并為學生的職業發展打下堅實的基礎。
三、智能家居實實訓室實訓室組成
1.智能家居實訓系統
智能家居實訓系統是一款物聯網多功能教學實訓平臺,按照物聯網技術架構,分為感知層、網絡層、應用層,以智能家居、智慧農業、智能交通、智慧安防為案例,為學生提供一個學習物聯網底層硬件構成、業務原理及應用開發的實訓環境。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應用開發等,配合實訓臺上的433M無線通信設備、ZigBee節點、射頻設備、控制設備、網關以及物聯網云平臺,構建集基礎性、驗證性、設計性、綜合性和創新性開發五位一體綜合實訓臺,實現智能家居門禁安防監控、智能家居環境監測、家居設備智能控制、農業環境智能檢測、農業設備智能控制等功能。
產品特點
1、方便教學:以職業院校智能家居實人才培養的目標和方法為基礎,在實訓教學上進行優化和設計,提出從物聯網知識技術的認知,到物聯網實操技能的訓練,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網設備或物聯網技術集成到系統中,包括傳感器技術、數據采集技術、射頻識別技術、無線網絡技術、移動互聯網技術、嵌入式技術、智能終端技術、上位機應用軟件技術等,物聯網相關技術領域覆蓋全面。
3、提供豐富的應用實訓系統實例:系統以智能家居應用、智慧交通應用、智慧農業應用、智能環境監控等應用場景,及基于應用場景的多種業務子項,所有的應用場景及業務子項功能均選材至真實的物聯網行業應用。
4、模塊化設計方便擴展:軟硬件系統采用平臺化、模塊化設計,結合通用化、標準化設計的物聯網實訓工位,除了可完成配套實訓內容的演示訓練,還可以基于物聯網實訓工位以及系統的軟硬件模塊,外接、擴展更多的技術或業務。
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外,還配備針對設備完整的物聯網實訓指導書、完整豐富的教學實訓素材資源、以及基于設備系統的物聯網教學視頻。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:包含唯眾物聯網關、唯眾物聯節點構成,覆蓋、 ZigBee 無線傳感網絡、433M無線通信、 Wi-Fi 無線網絡、BLE藍牙、 LoRa窄帶物聯通信、 NB-IOT物聯通信技術、Android 移動互聯開發、嵌入式開發、傳感器技術、執行控制、網絡通信、 NET 開發、 JavaScript 等技術;
2)實訓模塊:采用工業級高精度傳感器、執行器,涵蓋采集模擬量/數字量等多種傳感采集技術,基于行業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:基于物聯網結合到具體行業的應用案例,提供完整的案例開發手冊及相關源碼。
產品特點
DBLY-90 智能家居實訓系統
一、系統主要組成智能家居實訓系統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處理中心聯系,達到家庭安全防護系統、網絡服務系統和家庭自動化系統組成的家庭綜合服務與管理集成系統的目的,從而實現全面的安全防護、便利的通訊網絡以及舒適的居住環境的家庭住宅。
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;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)衛生間、過道控制中心
衛生間、過道控制中心包含智能家居控制器、多功能面板、節能燈、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;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,可實現遙控、遙信、遙調及情景模式的設定;智能調光開關調節白熾燈的亮度、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白熾燈的亮度;紅外探測器配合組成安防系統;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、節能燈、門鈴、攝像頭。多功能面板控制節能燈;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、節能燈、空調電視機、智能插座、紅外轉發器、路由器。多功能面板控制節能燈的開啟和關閉、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、節能燈、風雨探測器、智能溫濕度計。多功能面板控制節能燈,可以通過智能家居控制器進行聯網控制,風雨探測器檢測是否有風雨、智能溫濕度計監測溫濕度通過智能家居控制器進行數據上傳。
(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)系統組成和基本原理認識
(2)系統布局、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 紅外轉發器實驗
4.1紅外發射實驗
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.系統連網實驗(遠程監控)
(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
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可離線獨立運行。
1)智能終端:智能電源管理系統以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。能實時監測三相電壓、電流、功率,功率因數、頻率、電能等參數,液晶觸摸屏監測數值。能監控實驗室電源的故障類型和故障次數;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;用電數據界面能智能查找近2年用電數據,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。控制:可在微信小程序中遠程控制智能開關的通斷。
3)PC端軟件:每個設備狀態信息顯示,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:包含賬號管理、設備管理、報修管理、用戶管理,設備管理:①、包含監控管理:實時視頻監控每個教室,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,現場數據連接云平臺后臺數據庫管理。