智能家居实训室在高校的建设与实践

李友胜

摘要：随着高校物联网应用相关专业的建设，必然要同步建设与人才培养方案紧密关联的物联网应用专业的实训场所。通过对物联网专业人才培养方案的研究，提出了智能家居实训室的建设目的和实践方案，经过教与学的实践证明，该智能家居实训室的使用效果良好。

关键词：智能家居；实训室建设；实训项目

中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：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

对物联网专业的建设和发展来说，物联网应用的实训场所建设是必不可少的，高校“物联网应用实训室”的建设是物联网应用相关专业建设发展的必然[1]。高校物联网应用实训室的建设应该与物联网应用相关专业的人才培养方案紧密关联、与本专业人才培养的定位直接相联。物联网应用实训室的建设前提是：分析科学、定位准确、适合校情的人才培养方案，且与物联网应用相关专业的人才培养方案需要有效互动[2]。

采用实训室教学是物联网专业教学中的重要环节[3]，实训室是提高科学素质、培养科学精神、激发创新思维的重要平台，也是学校科研水平的“风向标”。我校物联网应用型人才的定位是——物联网的安装、维护和调试，该人才定位的依据是物联网应用技术专业方向的人才培养方案，其核心职业岗位，如表1 所示。

1 智能家居实训室建设的目的

从人才需求及教育资本运行来看，物联网应用专业的传统教学模式已不能适应人才市场的需求所以必须进行教育改革[4]，智能家居实训室就是在这种需求下而建立的。

第一，目前大部分物联网专业核心课主要是以讲授为主，这种传统的教学模式下，学生缺乏实践动手经验，缺少团队开发的合作精神，对理论知识难易理解和融会贯通，更难以激发学生的积极创新精神，而物联网专业是一个应用性极强的综合学科，必须在实践中才有更多的收获。所以在高校建设实践教学环境是非常有必要的，可以提前让学生适应企业的工作环境。

第二，物联网应用技术是一门实践技术，需要通过大量的实践开发平台提高学生的动手操作能力，所以智能家居实训室以项目仿真应用环境为依托，构建团队开发环境，以培养学生的团队协作能力、项目架构能力高效完成各种课程设计及相关项目。

2 智能家居实训室的方案构建

智能家居[5]是利用综合布线技术、无线网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设备集成。智能家居实训平台可以包含以下子系统有：家居照明控制子系统、智能门禁控制子系统、家庭环境控制子系统、家庭安防子系统、家庭影视娱乐子系统。学生在项目式教学中，能较好掌握物联网的基本应用和基本开发方法。智能家居实训平台各控制系统介绍如下：

1）家居照明控制子系统

该子系统共有八盏灯，分为四组，其中一组是调光灯。三种方式控制灯的开关：单独控制等的开关；分组控制灯的开关；总开/关控制灯。调光灯可控制三种效果：柔和开灯、柔和关灯的效果。四组灯可以分别模拟为楼梯间、客厅、房间、卫生间，情景模式可以自行设置，若设置为多种模式控制，那么楼梯间、卫生间传感器感应到有人移动则开灯，没人关灯；定时开启家中的灯光，可模仿家中有人情景。调光灯可根据实际环境的亮度自行调节。

2）智能门禁控制子系统

该子系统以单片机作为门禁终端，并配合显示屏。进行密码输入与修改。如果密码错误，则会给主控模块发送消息，弹出对话框，同時给主人发送短信，提示家中有人来。共分为输密码模块和修改密码模块。输入密码流程：如果输入一次错误，黄灯会亮，提示还有两次输入机会，如果输入三次错误，则红灯亮。修改密码流程：首先输入旧密码，如果旧密码输入错误，可选择退出不修改，或者继续，如果旧密码错误，则输入新密码，输入后，则密码保存。

3）家庭环境控制子系统

该子系统包括三个控制模块：智能空调控制模块可以通过手机或固定电话将家中的空调开启或关闭；智能窗帘控制模块主要实现窗帘的打开与关闭动作，每个窗帘根据需要可以单独控制亦可集中控制。智能温湿度探测模块主要负责对家居环境中的温度和湿度的采集工作。智能光照度探测模块主要负责对家居环境中的光照度的采集工作。

4）家庭安防子系统

在门厅安装一台摄像头可以进行网络实时监控，也可进行设防和撤防控制，设防时，可监视和联动报警非法入侵之人。

5）家庭影视娱乐子系统

该子系统可以通过电话或触摸屏进行控制电视、音响和投影仪的开启和关闭。

3 智能家居实训室的实践教学

3.1 智能家居实训室的主要设备

根据智能家居实训室的构建方案，智能家居各个子控制系统需要的主要设备如下：IP路由器、调光（灯光、窗帘）驱动器、移动（光）感应器、触摸屏、电话网关、定时器、电源供应器、红外发射器、三联面板和五联面板等。

除了以上这些主要设备外，还有配备的诸如：电视机，音频播放器，窗帘，空调，电话机，安防报警器等。

3.2 智能家居实训室的系统教学

智能家居实训室中各个子系统的控制可以通过中控触摸屏和智能五联面板进行，通过各个子系统的设置，进行总控、某几个子系统控制以及单独子系统等不同情景模式运行。教师和学生通过IP路由器组成局域网，在教师和学生的机器上均可修改物理地址、控制模式以及子系统参数的设置等工作。根据学生的学习情况，对学生的实训项目可由简单逐渐到复杂的训练，综合提高学生对物联网应用技术掌握的能力。亦可通过互联网，让学生亲自控制智能家居实训室的各个子系统，切实深刻理解智能家居控制系统的原理和技术[6]。

3.3 智能家居系统的主要实训项目

根据学生人数将其分组进行授课，首先，讲解有关硬件电路、元器件、代码编写和调试步骤等基础知识[7]。

4 智能家居实训室建设的重要意义

对于新兴的物联网专业而言，高校实训室建设的质量高低直接会影响到学生物联网技能的高低，本文就智能家居实训室的建设方案和实践教学进行了探讨。智能家居实训室的建设的教学意义主要体现在四个方面：

第一，对物联网专业的学生来说，这种工程现场化、开放模式的实训室建设为学生提供了一个很好的理论与实践相结合的教学环境，可以让学生更深层次的接触智能家居系统，并学习其应用案例，为学生的实践创新能力的培养和发挥提供了必要平台，是学生进行理论学习和实践能力培养的重要桥梁。

第二，对物联网专业的教师来说，开放的智能家居实训室是教师进行科研的有力保障，从而可以大大提高物联网专业教师在专业技术上的优势，通过理论研究、实验解决一些工程难题，可以进一步培养教师的科研和教学水平。

第三，其他相关专业的学生或教师来说，如计算机软硬件、通信、自动化、物流管理等专业的学生或教师，可以通过物联网实验室进一步深入掌握物联网技术在本专业的应用，为将来就业和科研提供良好的实验平台。

5 结束语

2012年，我校物联网专业顺应社会人才需求的发展，建设了智能家居、智能交通等相关实训室，在物联网专业技术的实践授课中使用效果良好。智能家居实训室的建设，让学生深层次的接触物联网，学习物联网知识，研究物联网技术，通过理论教学与实验，方案设想与实际验证的结合、感知体验与动手开发的结合，让课堂教学的效果真正的落到实处，从而整体上提高教学质量水平。实践证明，智能家居实训室的建设方案是可行的，对物联网专业实践课程的教学起到了良好的教学效果，实训内容和开发项目设置合理，理论知识与实践性结合较强，智能家居实训室总体价格较低，但利用率较高，受到学生和教师的好评，取得良好的科研和教学显著效果。

参考文献：

[1] 夏长凤. 高职院校智能家居实训室建设的探讨与实践[J]. 电气自动化， 2014， 36（3）： 28-30.

[2] 江进， 王浩存. 物联网智能家居实训系统的设计与实现[J]. 电子技术与软件工程， 2014（10）： 38-39.

[3] 胡軍. 智能家居体验中心系统的硬件设计与实现[D]. 浙江： 浙江工业大学， 2014.

[4] 徐鲁宁， 郭晓功， 胡斌. 高职院校物联网专业实训平台建设探索[J]. 河南科技， 2014（10）： 258-259.

[5] 彭玲， 黄松发. 关于高校物联网实训室建设的研究[J]. 电脑知识与技术， 2014， 36（10）： 8848-8849.

[6] 兰宇飞. 高职院校实验实训室建设的实践与探讨[J]. 高等职业教育—天津职业大学学报， 2012， 21（3）： 24-26.

[7] 彭文华. 高职院校“物联网应用实训室”建设方案初探[J]. 电脑知识与技术， 2011， 7（27）： 6782-6783.