智能家居实训室该如何建设呢？
一、概述
1.智能家居实训室定义
智能家居实训室是一个集教学、实训、研发于一体的综合性平台，主要用于培养学生在智能家居领域的实际操作技能和创新能力。该实训室配备了各种智能家居设备和系统，如智能照明、智能安防、智能环境控制等，以模拟真实的家居环境。
在智能家居实训室中，学生可以学习并掌握智能家居的基本原理、系统架构、设备选型、安装调试以及维护管理等方面的知识。通过实际操作，学生可以深入了解智能家居设备的性能特点、工作原理和安装调试方法，同时培养解决实际问题的能力。
此外，智能家居实训室还为学生提供了创新实践的平台。学生可以结合所学知识，自行设计并搭建智能家居系统，实现个性化的家居控制和管理。这不仅可以锻炼学生的创新思维能力，还可以提升其团队协作和项目管理能力。
智能家居实训室的建设对于推动智能家居产业的发展具有重要意义。通过培养具备专业技能和创新能力的智能家居人才，可以为智能家居产业的快速发展提供有力的人才保障。同时，智能家居实训室还可以与企业合作，开展技术研发和成果转化，推动智能家居技术的不断创新和应用。
2.物联网定义
物联网（IoT,Internet of Things）是指通过信息传感设备，如射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等，按约定的协议，对任何物品进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监管等功能的一个网络。
物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。
在物联网应用中有三项关键技术，分别是感知层、网络传输层和应用层。感知层的主要作用是信息的采集与获取，实现对物体的识别;网络层则负责将感知层获取的信息进行传输和处理;应用层则利用经过分析处理的数据，为用户提供丰富的特定服务。
3.物联网工程
物联网工程是一门新兴的技术学科，主要研究如何将所有的物品和设施连接在一起，并通过无线网络进行信息交换和通信，使它们能够被“看到”、被“感觉”和控制。
（1）定义与领域
定义：物联网工程是通过研究信息传感设备、通信技术和智能服务等技术，实现物体与物体、物体与人之间的互联互通，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一门工程学科。
领域：物联网工程涉及传感器技术、无线通信技术、云计算技术、大数据处理等多个领域，是一个综合性的技术体系。
（2）主要技术
物联网工程的核心技术包括感知与连接、网络与通信和智能服务。其中，感知与连接技术负责将物体或物体信息通过射频识别（RFID）、红外感应器等信息传感设备与互联网连接起来;网络与通信技术通过无线网络实现物体或物体间的数据交换和通信;智能服务技术则提供以人为中心的服务，如智能交通、智慧城市等。
（3）应用与发展
物联网工程的应用范围广泛，涉及智能家居、工业自动化、智慧城市、农业物联网等多个领域。在这些领域中，物联网工程通过实现物体与物体、物体与人之间的信息互联和交互，为各个行业提供了智能化、高效化的解决方案。
随着技术的不断进步和应用需求的不断增长，物联网工程将继续发展，并与其他领域进行深度融合，推动各个行业的数字化转型和智能化升级。
二、智能家居实训室介绍
1.实训室简介
智能家居实训室是为了培养物联网工程师和相关专业学生的实践能力而设立的实践教学场所。实训室需配备物联网设备、传感器、网络设备和相关软件工具，提供了一个模拟真实场景的环境，让学生能够进行真实的物联网应用开发、测试和调试。
以下是智能家居实训室的介绍：
硬件设备：实训室配备了各种物联网设备，如传感器、执行器、嵌入式开发板、通信模块等。这些设备能够模拟实际的物联网应用场景，如智能家居环境、智慧农业、智慧交通系统等。
网络设备：实训室中有用于组网和连接物联网设备的网络设备，包括网络交换机、路由器、无线接入点等。这些设备用于搭建物联网设备之间的通信网络，实现设备之间的数据传输和交互。
实训软件：实训室提供相关的软件工具和开发环境，供学生进行物联网应用的开发、管理和监控。这些软件工具包括物联网云平台、云服务平台、开发工具集等。
实践项目：实训室通会提供一些实践项目，供学生团队进行实践学习和项目开发。这些项目可以是基于真实场景的应用案例，学生需要设计和开发相应的物联网解决方案，并进行实施、测试和配置。
培训课程：实训室还会提供相应的培训课程，包括理论知识教学和实践操作指导。学生可以通过课程学习物联网的基本理论知识，掌握物联网应用开发的技能和方法。
通过物联网工程应用实训室的学习和实践，学生可以深入理解物联网技术的原理和应用，熟悉相关的开发和调试工具，提升自己的实践能力和解决问题的能力。这对于未来从事物联网工程相关工作的学生来说，具有重要的意义。
2.建设目的
实践能力培养：通过实训室的建设，旨在提供一个真实的物联网应用场景，让学生能够在实际环境中进行实际操作和实践项目。通过实践，培养学生的实践能力，让他们能够熟练运用物联网技术进行应用开发、测试和调试。
团队协作能力培养：物联网工程应用往往需要多个人员协作完成，包括硬件设备安装、系统架构设计、软件开发等。实训室的建设目标是培养学生的团队协作能力，让他们能够在实际项目中与他人合作，形成分工合作的良好氛围。
解决问题能力培养：在实际的物联网应用中，问题和挑战时常出现，如设备故障、数据传输异常等。实训室的建设目标是培养学生的解决问题的能力，通过实际操作和调试，让他们能够独立分析和解决问题，并培养他们的创新思维和解决方案的能力。
创新意识培养：物联网工程应用实训室鼓励学生在实际项目中提出创新的想法和解决方案，培养他们的创新意识和创业精神。通过实践和实验，激发学生的创新能力，培养他们在物联网领域中的创新思维和创业能力。
实际应用能力培养：物联网工程应用实训室的目标是培养学生在实际应用中的能力。通过针对实际应用场景的项目实践，学生将能够掌握物联网技术在不同领域中的应用，如智能家居、工业自动化、智慧城市等，为未来的求职和职业发展奠定坚实的基础。
物联网工程应用实训室的建设目标是通过实践和项目实践，培养学生的实践能力、团队协作能力、解决问题能力、创新意识和实际应用能力，以适应物联网技术发展的需求，并为学生的职业发展打下坚实的基础。
三、智能家居实实训室实训室组成
1.智能家居实训系统
智能家居实训系统是一款物联网多功能教学实训平台，按照物联网技术架构，分为感知层、网络层、应用层，以智能家居、智慧农业、智能交通、智慧安防为案例，为学生提供一个学习物联网底层硬件构成、业务原理及应用开发的实训环境。实训台综合运用传感器技术、RFID技术、接口控制技术、无线传感网技术、Android应用开发等，配合实训台上的433M无线通信设备、ZigBee节点、射频设备、控制设备、网关以及物联网云平台，构建集基础性、验证性、设计性、综合性和创新性开发五位一体综合实训台，实现智能家居门禁安防监控、智能家居环境监测、家居设备智能控制、农业环境智能检测、农业设备智能控制等功能。
产品特点
1、方便教学：以职业院校智能家居实人才培养的目标和方法为基础，在实训教学上进行优化和设计，提出从物联网知识技术的认知，到物联网实操技能的训练，最终达到智能家居实岗位能力提升的教学理念。
2、技术覆盖广：设计上将尽量多的主流的物联网设备或物联网技术集成到系统中，包括传感器技术、数据采集技术、射频识别技术、无线网络技术、移动互联网技术、嵌入式技术、智能终端技术、上位机应用软件技术等，物联网相关技术领域覆盖全面。
3、提供丰富的应用实训系统实例：系统以智能家居应用、智慧交通应用、智慧农业应用、智能环境监控等应用场景，及基于应用场景的多种业务子项，所有的应用场景及业务子项功能均选材至真实的物联网行业应用。
4、模块化设计方便扩展：软硬件系统采用平台化、模块化设计，结合通用化、标准化设计的物联网实训工位，除了可完成配套实训内容的演示训练，还可以基于物联网实训工位以及系统的软硬件模块，外接、扩展更多的技术或业务。
5、配套海量教学资源：本实训装置除提供完整的软硬件系统外，还配备针对设备完整的物联网实训指导书、完整丰富的教学实训素材资源、以及基于设备系统的物联网教学视频。提供免费的安装部署服务和设备实训培训服务。
实训功能
提供以下软硬件支撑：
1）基础硬件：包含唯众物联网关、唯众物联节点构成，覆盖、 ZigBee 无线传感网络、433M无线通信、 Wi-Fi 无线网络、BLE蓝牙、 LoRa窄带物联通信、 NB-IOT物联通信技术、Android 移动互联开发、嵌入式开发、传感器技术、执行控制、网络通信、 NET 开发、 JavaScript 等技术;
2）实训模块：采用工业级高精度传感器、执行器，涵盖采集模拟量/数字量等多种传感采集技术，基于行业的具体应用进行功能模块的设计，提供完整的硬件驱动层、网络传输层、协议转换调试等教学实训内容;
3）实训项目：通过实训挂板提供的硬件模块，组合形成的各种复杂应用场景，提供完整的硬件驱动层、网络传输层、唯众应用层（Android 和 NET）等教学实训内容;
4）综合案例：基于物联网结合到具体行业的应用案例，提供完整的案例开发手册及相关源码。
产品特点
一、系统主要组成
智能家居实训系统为一套标准两室一厅智能家居实验平台。应包含七大家庭控制中心（门庭控制中心、客厅控制中心、厨房餐厅控制中心、卫生间过道控制中心、主卧室控制中心、次卧室控制中心、阳台控制中心），以及一套智能家居管理软件。
七大家庭控制中心通过以太网与家庭信息互联处理中心联系，达到家庭安全防护系统、网络服务系统和家庭自动化系统组成的家庭综合服务与管理集成系统的目的，从而实现全面的安全防护、便利的通讯网络以及舒适的居住环境的家庭住宅。
部分家庭控制中心说明
（1）餐厅、厨房控制中心
餐厅、厨房控制中心包含智能家居控制器、多功能面板、节能灯、排气扇、智能插座、电饭锅、电茶壶、烟火灾探测器、可燃气体探测器。多功能面板控制灯及排气扇；烟火灾探测器、可燃气体探测器配合组成安防系统；智能插座控制和采集电饭锅、电茶壶的电源和电量信息，可合理分配用电负荷。多功能面板和智能插座通过总线与智能家居控制器通讯，也可独立工作。
（2）卫生间、过道控制中心
卫生间、过道控制中心包含智能家居控制器、多功能面板、节能灯、排气扇、智能插座、洗衣机、电热水器。多功能面板控制灯及排气扇；烟火灾探测器、可燃气体探测器配合组成安防系统；智能插座控制和采集洗衣机、电热水器的电源和电量信息，可合理分配用电负荷。多功能面板和智能插座通过总线与智能家居控制器通讯，也可独立工作。
（3）主卧室控制中心
主卧室控制中心包含智能家居控制器、扩展模块、触摸屏、多功能面板、智能调光开关、红外转发器、空调电视机、智能插座、智能光强及温湿度计、电动窗户及电动窗帘。触摸屏与智能家居控制器通讯，可实现遥控、遥信、遥调及情景模式的设定；智能调光开关调节白炽灯的亮度、也可通过总线与智能家居控制器通讯，通过情景模式智能调节白炽灯的亮度；红外探测器配合组成安防系统；智能插座控制和采集相关用电设备电源和电量信息，可合理分配用电负荷；智能光强及温湿度计显示采集主卧室温湿度及光照度，并通过总线传递给智能家居控制器；电动窗帘、电动窗户配合阳台控制中心的风雨探测器、光强及温湿度计自动开合窗帘及窗户，并通过总线与智能家居控制器通讯。
（4）次卧室控制中心
次卧室安装配置控制中心，包含智能家居控制器、触摸屏、多功能面板、节能灯、智能插座。触摸屏通过总线与智能家居控制器通讯，可实现遥控、遥信、遥调及情景模式的设定；多功能面板控制灯；智能插座控制和采集相关用电设备电源和电量信息，可合理分配用电负荷；多功能面板和智能插座通过总线与智能家居控制器通讯，也可独立工作。
（5）门庭控制中心
门庭控制中心安装包含智能家居控制器、多功能面板、节能灯、门铃、摄像头。多功能面板控制节能灯；智能家居控制器控制门铃；摄像头连接路由器。
（6）客厅控制中心
客厅控制中心安装包含智能家居控制器、多功能面板、节能灯、空调电视机、智能插座、红外转发器、路由器。多功能面板控制节能灯的开启和关闭、也可通过与智能家居控制器通讯开启和关闭；智能插座控制和采集相关用电设备电源和电量信息，可合理分配用电负荷；红外转发器可控制电视机和空调的远程开启和关闭，路由器提供家庭WIFI组装应用，用于设备联网和摄像头连接。
（7）阳台控制中心
阳台控制中心安装包含智能家居控制器、多功能面板、节能灯、风雨探测器、智能温湿度计。多功能面板控制节能灯，可以通过智能家居控制器进行联网控制，风雨探测器检测是否有风雨、智能温湿度计监测温湿度通过智能家居控制器进行数据上传。
（8）电脑桌
铝型材框架，钢制托盘及挡板。
二、能够完成的实验科目
1.搭建基本框架
（1）系统组成和基本原理认识
（2）系统布局、安装和综合布线
（3）各传感单元的测试
（4）各智能单元的测试
（5）系统网络搭建、网络配置和测试
2.智能模块实验（本地控制）
（1）HOME-STM32 智能家居控制器基础实验
1.1 GPIO通用IO口蜂鸣器实验
1.2十路隔离IO输入-EXTI中断实验
1.3八路IO继电器输出实验
1.4 Systick系统滴答定时例程实验
1.5 普通定时器TIM1—TIM8实验
1.6 IWDG看门狗系统定时复位实验
1.7通用定时器TIMx实验
1.8 SPI FLASH(SST25VF016B)读写例程实验
1.9 USART通信实验
1.10 DMA串口通信实验
1.11 系统通信实验
（2）HOME-AC DIMMER 交流调光灯实验
2.1脉冲编码开关原理及计数实验
2.2脉冲编码开关控制调光灯的亮度实验
（3）HOME-INFR 热释电模块实验
3.1人体红外热释电感应实验
（4）HOME-INFRARED 红外转发器实验
4.1红外发射实验
4.2红外接收实验
4.3基于IIC存储器读写实验
4.4空调、电视机红外遥控实验
（5）HOME-LIGHT多功能面板实验
5.1基于TS04触摸按键控制实验
5.2 LED灯及白炽灯的开关控制实验
（6）HOME-SOCKET智能插座实验
6.1 基于空调、洗衣机、电茶壶、电饭煲控制及电能检测综合实验
（7）HOME-MOT 窗帘窗户模块实验
7.1电动窗帘控制实验
7.2电动窗户控制实验
7.3 基于电动窗帘窗户联合控制综合实验
（8）HOME-RS485 RS485扩展实验
8.1 RS485通信扩展实验
（9）HOME-TEMP 温湿度光强模块实验
9.1基于TSL2561T(IIC)传感器的光强测量实验
9.2 基于DHT11传感器的温湿度测量实验
9.3 光强、温湿度及时钟实时显示综合实验
3.系统连网实验（远程监控）
（1）上位机软件的安装及使用说明
（2）开关量传感单元连网实验
（3）开光量实验（红外、烟雾探测器、玻璃破碎、风雨光感应器等）
（4）智能单元连网实验（交流调光灯、电动窗帘窗户等）
（5）网络摄像头连网实验
（6）基于MCGS触摸屏和Labview同步显示和控制的单个房间连网系统实验
（7）基于MCGS触摸屏和Labview同步显示和控制多个房间连网系统实验
（8）用户自己可以扩展做各种情景模式（回家模式、度假模式、睡觉模式等）
三、技术参数
1.输入电源：单相AC220V±10% 50±2%Hz；
2.整机容量：≤2kVA；
3.外形结构：铝型材框架，钢制网孔板；
4.装置提供RS-485和以太网两种通讯接口；
5.智能电源管理系统具有过温、短路、过流、过压、欠压、失压、功率限定7大保护功能；电源具有一键锁定功能，处理故障时，防止漏电保护器合闸，造成触电危险；电源具有故障锁定功能，发生故障导致跳闸时，不能人为上电，只能通过远程清除故障后，才能上电成功；能通过无线4G和有线以太网与手机APP和PC端云平台通讯，没有网络的情况下，教室整套智能电源管理系统可离线独立运行。
1）智能终端：智能电源管理系统以32位ARM为核心，采用4.3寸彩色触摸屏为人机交互界面，实时监控设备运行情况，提供Zigbee、CAN等多种通信模式，具备语音播报功能。能实时监测三相电压、电流、功率，功率因数、频率、电能等参数，液晶触摸屏监测数值。能监控实验室电源的故障类型和故障次数；设备时间管理包含年月日时间的显示；用户通过刷卡方式请求开启设备，PC端进行授权之后，设备可启动使用，PC端可分时预约设备的启动和停止。
2）手机APP：用电状态界面实时显示当前电压、电流、有无功功率、电能、设备温度、漏电电流值等；用电数据界面能智能查找近2年用电数据，设置界面能设置限定电能值、负载值、设备超温值、过欠压值、过欠压恢复时间值等。后台查看报警日志、操作日志、故障日志等。控制：可在微信小程序中远程控制智能开关的通断。
3）PC端软件：每个设备状态信息显示，具有多个子界面，具有故障分析，用电能效分析、集中管理、个人中心资料管理、用户报警定位跟踪与信息统计；具有管理员信息修改与权限管理等功能。可一键开启和关闭所有设备，可单独控制每台设备的开关。
4）后台系统：包含账号管理、设备管理、报修管理、用户管理，设备管理：①、包含监控管理：实时视频监控每个教室，可一键预览所有设备的在线和运行情况，分析设备使用率及运行时间。②、包含设备节点：可显示设备所在位置、编码名称、挂载情况、用户编辑、用户查询等。报修管理：用户可进行远程报修，反应设备故障信息，编辑报修情况，后台可进行远程维护，及时跟进，以有效解决用户设备维护。用户管理：可连通手机号，对账户进行一对一的安全加密，实名认证，防止账户泄密、防盗，现场数据连接云平台后台数据库管理。
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