物联网专业智能家居实训室建设与实践

摘  要：为促进五年制高职物联网专业的发展，满足社会对物联网技术相关技术人才的需求，经过对物联网专业人才培养方案的研究，结合本地区企业岗位要求，提出了智能家居实训室建设和实践方案。系统包括智能环境控制系统、智能灯光控制系统、家庭影院系统、安防系统等。经过实践证明，智能家居实训室满足了师生的学习和实践需求，促进了专业发展。

关键词：智能家居;实训室建设;物联网技术

中图分类号：TU855      文献标识码：A    文章编号：2096-4706（2021）07-0174-04

The Construction and Practice of Smart Home Training Room for

Internet of Things Major

YUAN Ming

（Suzhou Industrial Park Branch of Jiangsu Union Technical Institute，Suzhou  215123，China）

Abstract：In order to promote the development of internet of things major in five-year higher vocational colleges and meet the social demand for technical talents related to internet of things technology，through the research on talent training scheme of internet of things major，combined with the post requirements of local enterprises，this paper puts forward the construction and practice scheme of smart home training room. The system includes intelligent environment control system，intelligent lighting control system，home theater system，security system，etc. Practice has proved that the smart home training room meets the learning and practical needs of teachers and students，and promotes the professional development.

Keywords：smart home;construction of training room;internet of things technology

收稿日期：2021-03-10

課题项目：中华职业教育社2020年立项课题（ZJS20200829）;江苏省职业技术教育学会2020年立项课题（XHYBLX201986）

0  引  言

随着科学技术的发展，人们对美好生活的需求越来越高，热衷于追求舒适的、智能化的家居生活。智能家居首先在20世纪80年代的日本和欧洲兴起，我国在20世纪90年代也逐渐出现智能家居产品。智能家居是通过物联网技术，把家居里的照明、窗帘、空调、影音服务、安防等系统连接入网络，实现环境监测、照明控制、家电控制等功能。随着物联网技术的发展，智能家居领域的应用越来越广泛，也体现了我国人民对美好生活的向往。智能家居的逐渐普及，使企业需要大量的专业技术人员，完成家居系统安装、布线、调试和后期维护等工作。因此，五年制高职学校有必要建设智能家居的实训室，以满足社会、企业对相关人才的需求，也符合五年制高职物联网专业人才培养方案的要求。

1  智能家居实训室建设必要性

对于五年制物联网应用技术专业而言，建设物联网应用相关的实训室是必不可少的。一方面，对于职业院校而言，可以着重培养学生的动手实践的能力;另一方面，从物联网专业职业岗位定位上分析，也需要采用实训室教学。

职业教育以培养技能型人才为主要目标，强调学生的技术应用能力，职业教育的特点决定了专业教学实践环节的重要性。教学需要理论结合实际，提高学生实际动手能力、团队合作开发能力。智能家居实训室可以再现实际家居环境的场景，采用项目化的实训项目训练，系统性地掌握物联网相关专业理论知识和实践技能。

我市物联网产业取得了较快发展，在传感器件、核心芯片、融合通信接入网络、融合业务应用、高性能计算等方面拥有了一定的先行优势，研发能力、产业基础、行业应用等方面位居全省领先。目前已初步形成了传感器件、通讯及集成电路两大物联网产业集群。我校制定的五年制物联网专业人才培养方案，依据的就是本地区物联网产业现状和职业岗位需求，其核心职业岗位如表1所示。

2  智能家居实训室建设方案

智能家居实训室建设应满足人才培养方案所要求的课程内容，贴近实际的智能家居系统，突出实践训练。通过在实训室的训练，能让学生熟练掌握家居设备的安装布线、系统的调试维护和家居应用系统的设计，提高学生的实际动手能力和岗位竞争力。

智能家居实训室综合运用传感器采集、设备控制、无线传感器网络、嵌入式系统、网络通信、中间件等物联网技术以及多学科技术的交叉融合，依托部署在网板上的各种传感器节点、控制节点、智能网关、智能终端实现家居生活环境的智能安全监测、智能安防监测、智能报警、智能设备控制、远程视频监控等功能，贴近实际智能家居系统，为物联网专业教学提供一个完备的应用实训系统。

智能家居监测网板实训系统主要由感知设备、安防门禁设备、控制设备、监控设备、智能网关、智能终端以及铝合金钢架结构组成。整个实训系统主要包含以下几个子系统。

2.1  智能环境控制系统

通过温湿度、光线传感器等节点实时监测居室内的温度值与光线值，智能网关实时接收保存当前温度值、光线值，根据预设的值，控制窗帘拉开、关闭、停止等，调节居室的采光度和光照度。

通过燃气探测器、烟雾探测器实时检测居室内有害气体，智能网关会根据当前数据，控制燃气切断阀工作。

2.2  智能灯光控制系统

光线传感器实时检测居室内的光照度，智能网关实时接收当前光线值，根据预设的上、下限值，控制强电控制器工作，进而控制节能灯打开、关闭。

2.3  家庭影院系统

通过红外学习遥控器内置Zigbee无线通信模块，代替电视、音响、播放器遥控器，实现远程控制电视机的开关，切换频道，调节音量;实现远程控制音响的开关，调节音量;实现远程控制播放器的开关，切换节目，调节音量等功能，系统控制界面如图1所示。

2.4  安防系统

安防系统包括门禁、视频监控和入侵检测。门禁由可视门口机、视频显示器、密码系统、机械带反馈电子锁、一键开门按钮、指纹识别系统、门磁探测器组成，实现指纹录入权限解锁，密码解锁，密码加身份识别解锁，一键解锁等功能。采用网络摄像机进行视频监控，具有IP地址和MAC地址，用于远程网络视频监控。采用红外探测器进行入侵检测，遭到非法入侵时会自动触发报警器报警。远程监控系统运行界面如图2所示。

3  智能家居实训室建设实践

3.1  主要设备选型

根据实训室建设方案，主要设备选型如表2所示。

除以上主要采集控制设备外，需配备配套的设备，如窗帘、电视机、播放器、音响、排气扇、报警灯等。

3.2  控制系统实践

智能家居实训系统构成拓扑图如图3所示，环境监测设备如温湿度传感器、二氧化碳传感器等节点，红外控制和窗帘控制设备如窗帘、报警灯、红外遥控模块等，安防门禁设备如门磁、指纹器等与Zigbee协调器进行短距离通信。智能网关嵌入式主板集成了ZigBee无线通信模块和Wi-Fi模块，和平板电脑终端、智能手机终端、PC监控服务器之间通过网络连接通信，构成一个完整的智能家居采集控制系统。用户可以在网关、手机等不同设备上实现对家中环境的检测和设备的控制。

智能家居实训系统软件结构图如图4所示，系统软件主要包括无线网络传感器数据透明传输软件、智能网关基于Qt的智能家居系统软件、基于Android的智能家居系统软件、基于C#的智能家居系统软件。系统提供基于B/S体系结构的智能家居网络化远程监控软件，同时连接到物联网云服务平台，可以通过WEB端软件和Android手机端软件，同步实现外网远程访问。不仅能完成远程查看加入网络中各类探测器的数据及设备状态，还可以远程控制或加入物联网设备和节点。

学生分组实践操作，可以进行设备安装布线、系统配置维护、软件编程、调试等训练，掌握智能家居系统所需的基本技能。主要实训项目如表3所示。

4  智能家居实训室建设意义

职业院校的人才培养，主要注重技能的训练，所以对于新兴的物联网专业必须要有配套的实训室，给学生提供一个动手实践的场所。实训室建设的合理性、适应性会很大程度地影响学生的实践能力。本文探讨的智能家居实训室，采用市场上主流的设备和技术，具有一定的实用性和代表性，经过实践证明本系统稳定可靠，完全符合需求。

有了智能家居实训室，教师可以在实训室进行理实一体化教学，学生可以接触前沿的物联网专业知识，系统学习智能家居相关理论和实践，同时可以进行创新开发实战，切实提高学生实践创新能力。对于教师而言，实训室也提供了一个科研平台，教师可以在此平台上进行理论研究、实验、工程项目开发。同时也为教师参加教学、技能比赛提供了一个环境，进一步提高教师的专业水平。

5  结  論

2014年，我校设立物联网应用技术专业，2015年建设成立了物联网实训基地，智能家居实训室作为实训基地的重要组成部分，为物联网专业培养、教师发展提供了一个合适的平台。智能家居实训室建设方案切实有效，实训项目设置合理可行，提供了理实一体化的教学平台，培养了一批合格的物联网专业学生，为物联网产业发展输送了一批技能人才。

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作者简介：袁铭（1984—），男，汉族，浙江嵊州人，讲师，硕士研究生，研究方向：电子信息与通信。