物联网智能家居教学实训设计的研究与思考

徐海峰

XU Hai-feng

（南通科技职业学院）

(Nantong College of Science and Technology)

物联网智能家居教学实训设计的研究与思考

徐海峰

XU Hai-feng

（南通科技职业学院）

(Nantong College of Science and Technology)

分析了物联网专业技术人才需求规格，提出了物联网智能家居实训的必要性，根据物联网智能家居教学的特点，设计了物联网智能家居系统教学主要的实训内容。

物联网；智能家居；教学实训

1 物联网专业技术人才需求规格

物联网是通过各种信息传感器的设备，按照约定的协议来实现人和人、人和物、物和物全面互联的网络，其主要特征是通过传感器、射频识别等方式获取各种信息，结合移动通信网、互联网等网络进行信息的传送和交互，通过智能计算技术对信息进行分析和处理，从而提高对物质世界的感知能力，实现智能化的决策和控制。

物联网技术将能够应用于家居、服务业、交通、工业、农业、环保、军事等很多领域。物联网技术与产业的发展将会引发新一轮信息技术革命和产业革命，是信息产业升级的核心驱动力和产业领域未来竞争的制高点。

物联网作为国家重点发展的新兴产业，无论是在设备制造、产品开发、基础研究、系统集成领域，还是在行业应用领域都急需大量的人才。据研究数据显示，到2016年，物联网行业市场规模预计将攀升至近千亿元，物联网技术在各个行业的广泛应用和普及，将为物联网相关产业带来大量的就业岗位。

教育部已审核批准由上百所院校开设物联网应用技术专业。专业建设的快速发展，要求必须建设专业的工程技术实训室。 物联网智能家居工程布线实训室按照 “任务驱动型”和“工学结合”人才培养模式来设计，采用相关国家工业标准和教育行业标准相结合，把教学实训、就业岗位和工程经验相结合，具备工程展示、设备认知、理论实验、技能实训等功能。 建立物联网工程布线实训室，可紧跟时代技术前沿，满足高等院校物联网专业理论实训和技能实训，特别适合计算机网络技术专业、物联网工程和云计算等相关专业。

2 物联网智能家居实训的必要性

物联网智能家居可以按照“任务驱动型”和“工学结合”人才培养模式完成《物联网工程》《综合布线技术》《计算机网络技术》《智能化工程设计》《智能家居设备安装与调试》等专业课教学实训任务，帮助学生理解和掌握物联网智能家居工程的专业知识，提高工程设计和施工能力。

开展智能家居工程设计安装实训，提高学生工程实践经验、项目设计思维和安装调试动手能力，毕业后能够从事物联网专业的智能家居工程的系统设计、图纸绘制、安装调试、应用系统的运行与维护等专业技术工作，体现“零”距离就业的办学思想。

物联网被称为世界信息产业的第三次浪潮，国际电联曾预测，未来世界是无所不在的物联网世界。物联网工程是智能建筑的基础，随着城镇化建设的快速发展，企业急需大批物联网工程规划设计、安装施工、测试验收和运行维护管理等高技能专业人才。 物联网智能家居实训可以培养满足快速发展的物联网行业的急需人才，提高学生就业率，以高就业率保证生源和生源质量。

云计算、虚拟化、大数据、物联网……几乎所有前沿IT技术的发展都离不开对高速网络传输的需求。在这种需求的推动下，物联网工程建设和运维将成为全球前沿热门技术的核心，物联网工

程起着至关重要的作用。为了紧跟国家政策和行业发展的需要，要求必须建设专业的物联网工程技术实训室。

3 物联网智能家居系统教学实训设计

智能家居实训室，根据理论与实践相结合，使物联网专业学生掌握基本的工程布线技术、网络搭建、智能化项目的设备选型、工程设计、集成安装与调试，拓宽学生就业渠道，实训室重点突出物联网工程技术实训，包括以下功能区域：

3.1 设计区

认识智能家居设备和相关辅助部件的符号、绘制工程系统图、拓扑图、设备接线图，在建筑平面结构图的基础上绘制施工线路图。

3.2 实训区

3.2.1 电话系统

电话系统是利用程控电话交换机把通信点有效地连接起来。集团电话是单位或家庭内部通讯系统中的重要组成部分，主要作用有分机话务处理、语音提示处理、话务控制管理、中继话务处理，以及基于网络技术的话务处理、无线移动终端的、内部信息传递和基于光纤数字中继处理等功能整合。

实训内容：1）语音提示处理：呼入引导处理直拨分机、无人接听、分机忙、留言等状态提示。2）分机话务处理：转接电话、代接电话、保留电话、遇忙转接、无人接听转移、无应答转移、免打扰、经理秘书、会议等基本的应用功能。3）话务控制管理：记录话单、呼出记录、控制费用、限制呼出等级、限拨号码、呼出的路由选择等。4）网络电话处理：基于以太网宽带技术的网络电话应用（VOIP）。5）中继话务处理：中继呼入的振铃分机、应答模式的设定等。6）数字中继处理： 30B+D 、E1等专线语音电话业务的接入组建模块企业虚拟网、局域网等。

3.2.2 家庭网络系统

家庭网络指的是在家庭范围内将家电、个人计算机、照明系统、安全系统和广域网相连接的一种新技术，近年来，家庭网络功能不断扩大，开始涉及家庭上班、网上购物、远程医疗、保健、网络学校和培训、老幼入托、就业、游戏、休闲等。

实训内容：1）熟练查看家庭网络布线图。2）根据图纸铺设网络线缆。3）安装家庭网络所需的模块、面板、设备。4）调试网络设备，组建网络，提供上网和室内服务。

3.2.3 综合布线系统

家庭综合布线系统是指将电脑网络、电视、多媒体影音中心、自动报警装置、电话等设备进行集中控制的电子系统，即用1个设备集中控制由这些线缆连接的家庭设备。

实训内容：1）家庭宽带光猫与无线路由器的连接和配置。2）通过网络交换机实现家庭有线网络全接入。3）配置多个无线路由器实现家庭无线网络全覆盖。4）接入网络视频盒，通过电视观看网络电视。5）家庭有线电视信号分路器的安装，实现多机同用的目标。6）配置电话交换机，实现多路输入和多路输出。

3.2.4 公共广播系统

实现家庭背景音乐设备的安装、缆线的连接、功能搭配的调试。实现多种各个房间同一音源的不同曲目点播、定时播放、感应互动、电话接入静音。

实训内容：1）机房、机架网络综合布线技术演示、认知和安装技术实训功能。2）电工电线电缆端接技术演示、认知和安装技术实训功能。3）背景音乐主机的安装。4）喇叭的安装。5）控制面板与喇叭和主机之间的多种串联、并联方式，达到不同控制功能。6）调试DVD、U盘、广播、网络等多种音源的接入。7）将背景主机通过有线网络和主机联动控制模块连接到家庭网络中心。8）在家庭网络中心对背景音乐主机进行识别编码、配置名称、配置联动组合和关联设备。9）在家庭网络中心定义相关设备功能，并对红外遥控器进行识别和学习。10）设置多种生活场景，实现不同设备在不同场景下的配合。11）实现智能终端对场景联动控制。12）将移动终端软件:下载并安装在平板电脑和手机中。13）实现平板电脑和手机对场景的联动控制。

3.2.5 会议系统

会议系统包括：基础话筒发言管理，代表人员检验与出席登记，电子表决功能，脱离电脑与中控的自动视像跟踪功能，资料分配和显示，以及多语种的同声传译等。它广泛应用于监控、指挥、调度系统、公安、消防、军事、气象、铁路、航空等监控系统中以及视讯会议、查询系统等领域，深受用户的青睐。

实训内容：1）会议系统硬件设备的安装。2）调试表决/选举/评议、视像、远程视像、电话会议、同传会译、桌面显示。

3.2.6 LED电子屏系统

LED电子屏是一种功耗较低，大型可实时动态展示信息的工具，它可以显示动态的图文画面。LED电子屏从安装环境上可以分为3种，一是室内LED电子屏，二是室外LED电子屏，三是半室外LED电子屏，每种安装环境光线都不一样，所以千万不能装错，否则看的不是太亮就是太暗。LED显示屏从其颜色上分，一般有4种，一是单色LED电子屏，二是双基色LED电子屏，三是三基

色LED电子屏，四是全彩，这4种颜色变化各不相同，现在一般市面上用三基色的较多。

实训内容：1）LED电子屏框体和背板的安装。2）数据信号排线的安装。3）弱电供电的排线安装。4）软件的安装、使用、管理。

3.2.7 有线电视系统

有线电视起源于共用天线电视系统MATVMaster Antenna Television）。共用天线是由1组优质天线连接多个用户，各个用户以有线方式接受电视信号的电视系统。在1根电缆中传送的许多频道可以使用互不干扰的不同的频率。收音机、影音播放机、电视的调谐器能够从混合信号里把1个频道选出来。

实训内容：1）天线的安装。2）信号线的端接。3）视频解码设备的安装与调试。4）多系统设备的信号差段识别显示应用。

3.2.8 视频监控系统

视频监控系统是由摄像、记录登记、显示、控制、传输5大部分组成。摄像机通过线缆将视频图像传输到控制主机，控制主机再将视频信号分配到各监视器及录像设备，同时可将传输的语音信号同步录入到录像机内。操作人员可通过控制主机发出指令，对摄像机的上、下、左、右的动作进行控制及对镜头进行调焦变倍的操作，可实现多路摄像机图像的切换，可对图像进行录入、回放、处理等操作。

实训内容：1）网络交换机设备的安装。2）模拟硬盘录像机和数字硬盘录像机的硬盘安装。3）安装录像机和监视器。4）端接模拟摄像机和数字摄像机。5）本地配置录像机的各项参数及硬盘使用规划。6）安装光端机设备。7）光纤的熔接并接入光端机。8）接入远程管理主机，管理并控制监控摄像机。9）远程管理主机通过网络接入智慧社区服务器，实现集成控制。

3.2.9 安防系统

实现家庭环境搭建安防系统，并与移动终端和智慧社区物业系统建立通信，当意外发生时，会立即通知家庭成员、物业人员和警务人员，以保护家人和财产安全。

实训内容：1）安防联动报警主机嵌入联动模块的安装技术。2）安防联动报警主机与各个安防探测器通信、识别、编码。3）安装安防联动报警主机，接入电源、网络、通信、电话等互动联系。4）安装安防探测器与联动监控摄像机的信号通信。5）设置联动监控摄像机的拍照、录像、动态监测等配置。6）录制警情语音。7）将主机与电脑连接，配置安防联动报警主机各项配置。8）将主机通过有线网络和主机联动控制模块连接到家庭网络中心。9）在家庭网络中心对安防报警主机进行识别编码、配置名称、配置联动组合和关联设备。10）端接红外探测器与智能终端直连。11）配置智能终端对红外探测器的管理。12）在家庭网络中心设置多种生活场景，实现不同设备在不同场景下的配合。13）实现智能终端对场景联动的控制。14）将移动终端软件下载并安装在平板电脑和手机中。15）实现平板电脑和手机对场景的联动控制。

3.2.10 对讲系统

楼宇对讲是一种用于住宅、公寓等内外户间之间的信息传递，防盗门控制和紧急情况下住户向楼宇值班室报警的设备。

实训内容：1）数字室内机和单元门口机的安装。2）集中供电与梯模块的安装。3）联动电磁锁和电插锁的安装及闭门器和开门按钮的安装。4）模拟系统的安装解码器和网络模块。5）接入网络交换机。6）通过网与社区主机建立通信，并通过配置社区主机，完成对楼宇系统的控制和管理。

3.2.11 巡更系统

巡更系统是门禁系统的1个变种，是1种对门禁系统的灵活运用。它主要应用于大厦、厂区、库房和野外设备、管线等有固定巡更作业要求的行业中。它的工作目的是通过巡更系统的巡更工作情况详细记录，帮助管理人员对巡更人员进行有效的监督和管理。

实训内容：1）巡更系统的安装。2）巡更棒的识别。3）巡更软件系统的安装、调试、统计。

3.2.12 门禁一卡通系统

门禁一卡通系统是从统一的身份认证体系、统一数据库、数据传输安全、统一网络平台、异常处理、各类管理系统接口等软件总体设计思路的技术实现考虑，使各门禁读卡终端设备和各管理系统的综合性能达到最佳系统设计。门禁一卡通系统最根本的需求是信息共享和集中控制。

实训内容：1）智能终端、别墅室内机、门前机、门口机的安装。2）智能家居各个子系统的接入。3）家庭网络中心集成配置。4）智慧社区综合管理软件的安装和配置。5）联动控制和管理。

3.2.13 智能灯光插座系统

根据图纸的要求在指定位置安装射灯、开关控制面板、红外传感器，通过控制面板进行组网，实现全照明控制，并通过控制面板接入家庭网络中心，在家庭网络中心中对灯源识别编码、配置名称、编入房间，设置多种生活场景，并根据不同的生活场景有不同灯光相应配合，实现智能终端、平板电脑、手机等多种智能终端的控制。

实训内容：1）熟练识别灯光线路图。2）根据图纸进行综合布线，不同类型

的缆线的布线方式、隔离距离、预留线长。3）根据图纸安装射灯灯源。4）根据图纸安装控制面板。5）通过控制面板进行组网。6）实现组网控制面板接入家庭网络中心。7）在家庭网络中心对灯源识别编码、配置名称、编入房间。8）设置多种生活场景，实现不同灯源在不同场景下的配合。9）实现智能终端对场景联动控制和不同灯源的独立控制。10）将移动终端软件下载并安装在平板电脑和手机中。11）实现平板电脑和手机对场景联动控制和不同灯源的独立控制。

3.2.14 智能家电控制系统

智能家电就是将网络通信技术、传感器技术和微处理器引入家电设备后形成的家电产品，具有自动感知家电服务状态、家电自身状态和住宅空间状态的能力；能够接收住宅用户在住宅内或远程的控制指令，也可按照住宅用户的预设自动控制；同时，智能家电作为智能家居的组成部分，能够与住宅内其他家居设备、家电互联组成系统，实现智能家居功能。

实训内容：1）智能家用电器的安装。2）智能家电各个子系统的接入。3）家庭网络中心集成配置。

3.2.15 窗帘、门窗控制系统

根据图纸的要求在指定位置安装窗帘电机和轨道、开关控制面板、红外传感器、光照传感器、温湿度传感器，通过控制面板进行组网，实现全窗帘系统控制，并通过控制面板接入家庭网络中心，在家庭网络中心对灯源识别编码、配置名称、编入房间，设置多种生活场景，并根据不同的生活场景有不同窗帘开合相应配合，实现智能终端、平板电脑、手机等多种智能终端的控制。

实训内容：1）熟练识别窗帘控制线路图。2）根据图纸进行综合布线，不同类型的缆线的布线方式、隔离距离、预留线长，标记不同功能的控制线。3）根据图纸安装窗帘电机和轨道。4）根据图纸安装控制面板。5）通过组网控制面板进行组网。6）实现组网控制面板接入家庭网络中心。7）在家庭网络中心对灯源识别编码、配置名称、编入房间。8）设置多种生活场景，实现不同窗帘在不同场景下的配合。9）实现智能终端对场景联动控制和不同窗帘的独立控制。10）将移动终端软件下载并安装在平板电脑和手机中。11）实现平板电脑和手机对场景联动控制和不同窗帘的独立控制。

3.2.16 影院控制系统

实现家庭影院设备的安装、缆线的连接、功能搭配的调试。实现电视节目点播、平面互动、对讲，通过云盒在电视上可以呼叫社区和生活服务信息；打开观影模式后，电视自动关闭，窗帘关闭、强光关闭、地灯启动、DVD启动、幕布落下、投影机打开，可以选择影视或者KTV模式。

实训内容：1）电工电线电缆端接技术演示、认知和安装技术实训功能。2）机房、机架网络综合布线技术认知、演示和安装技术实训功能。3）电视与云盒、摄像头的安装。4）调试云盒与家庭网络中心连接并登录云社区和互联网。5）安装投影仪和幕布，并调试投影仪对幕布的识别和联动。6）安装点歌主机，并调试与麦克风的识别。7）安装功放与音响和DVD主机的连接。8）将各个主机通过有线网络连接到家庭网络中心。9）在家庭网络中心对各个设备进行识别编码、配置名称、配置联动组合和关联设备。10）在家庭网络中心定义相关设备功能。并对红外遥控器进行识别和学习。11）设置多种生活场景，实现不同设备在不同场景下的配合。12）实现智能终端对场景的联动控制。13）将移动终端软件下载并安装在平板电脑和手机中。14）实现平板电脑和手机对场景的联动控制。

3.2.17 家庭安全控制系统

保证家庭生活环境的厨房和卫生间的安全，以及意外情况下智能系统能保证人身财产安全。当厨房燃气和其他有害气体泄漏时，厨房和卫生间的水龙头忘记关闭或者在停水时没有及时关闭龙头，也可能在主人离家时忘记关闭阀门时，都会产生气体、火灾、水灾等意外发生，这时系统会自动提示主人关闭所以阀门或自动关闭，并启动紧急措施，启动排烟罩、自动推开窗户排出有害气体。

实训内容：1）油烟机联动控制模块的安装。2）电动推窗器的安装。3）燃气探测器的安装。4）机械臂的安装。5）报警主机的安装与配置。6）安装中央控制模块并与智能终端建立通信。7）设置家庭网络中心场景，通过移动终端控制系统。

3.2.18 家庭能源控制系统

新风系统是采用大流量小功率直流高速无刷电机带动离心风机、高压喷头，依靠机械强力由一侧向室内进行送风，由另一侧用专门设计的排风新风机向室外排出的方式，强迫在系统内形成新风流动场，在室内形成新鲜空气循环，从而实现室内新风换气的需要。在送风的同时可根据需要增加设备对进入室内的空气进入新风过滤、杀菌、灭毒、增氧、预热（冬天）等。

实训内容：1）新风主机的安装。2）新风系统吸风、排风管道的安装。3）吸风和排风口、过滤网、护罩的安装。4）控制面板与中央控制的安装和配置。5）空气探测盒子、空气醛知道与家庭网络中心的连接、识别、编码和配置。6）中央控制模块与智能终端的连接、配置。7）配置场景，联动检测空气和启动相应处理。

3.2.19 智能门锁控制系统

智能门锁系统是应用感应器里面有1个线圈，一直在震荡，相当于变压器的初级线圈，卡里也有1个线圈，相当于变压器的次级线圈，当两个线圈靠近时，耦合产生电流，给卡供电，同时耦合过去询问信号，卡应答，符合条件就开门。 随着管理信息化的发展，智能门锁已经普及到城市每一个娱乐休闲行业，甚至有些富裕的家庭都装上了智能门锁。常见的智能门锁：酒店智能门锁、IC卡锁、感应锁、电子门锁、密码锁、取电开关、桑拿锁、IC卡门禁门锁系统、IC卡考勤及收费系统。

实训内容：1）智能门锁的安装。2）门锁的调试。3）家庭网络中心集成配置。4）智慧社区综合管理软件的安装和配置。5）联动控制和管理。

3.2.20 智能物联系统

搭建智慧社区网络中心环境和社区物业管理中心，实现对社区住户、商户的管理和服务。

实训内容：1）电工电线电缆端接技术演示、认知和安装技术实训功能。2）强电端节技术认知、演示和安装技术实训功能。3）弱电端节技术认知、演示和安装技术实训功能。4）机房、机架网络综合布线技术演示、认知和安装技术实训功能。5）网络设备安装技术认知、演示和安装技术实训功能。6）对网络设备的社区网络环境搭建的调试技术和实训。7）网络服务器安装技术认知、演示和安装技术实训。8）智慧社区综合服务软件系统的安装、调试技术、管理和使用技术。9）视频监控主机的认知、演示和安装技术实训功能。10）视频监控主机的系统调配配置技术实训功能。11）报警主机的认知、演示和安装技术实训功能。12）报警主机的系统调配配置技术实训功能。

4 结语

随着计算机技术和网络技术的快速发展，以及硬件设备的不断提速，物联网作为新一代互联网技术得到了广泛应用，我们要把握好这一历史机遇，抢占先机，赢得未来。智能家居作为物联网应用的1个典型的朝阳产业，一定有着广阔的应用前景。物联网智能家居教学实训是物联网专业教育必不可少的重要环节，是提供多方位多视角学习物联网技术的重要途径。

[1]杨景彬.互联网与智能家居[J].机电工程技术,2016（Z2）:417-419.

[2]王辉.物联网时代智能家居的发展趋势[J]. 智能建筑,2013（2）:17-19.

[3]周莉. 高职高专物联网智能家居实验室建设研究与思考[J]. 太原城市职业技术学院学报,2012（11）:151-152.

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