智能家居实训总结范文

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智能家居就是以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。智能家居系统可以为您提供家电控制、照明控制、窗帘控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、以及可编程定时控制等多种功能和手段，使您的生活更加舒适、便利和安全。笔者所在的课题组利用当前智能家居技术的新理念与技术，开发技术先进、性能卓越、实用性强的物联网智能家居实现系统，并指导学生掌握其管理与维护技术。

1 物联网智能家居实训系统组成和内涵

物联网智能家居实训系统由智能照明、智能安防、人脸识别门禁、智能音响、智能冰箱、能耗监测、环境监测、智能窗帘等子系统，及物联网应用上位机管理软件组成，各子系统通过连接电缆进线连接，采用 ZigBee、wifi、3G 多种网络技术传输传感及控制信息。系统支持智能家居设计、安装、调试以及应用编程等多种方式来锻炼师生的技术水平，是一套既能展示物联网智能家居应用，又能掌握相应技能和知识的实训系统。

本开发平台实现对物联网三层（感知层，网络层，应用层）的全方位技术运用，比较全面的兼顾了物联网所涉及的各类技术，包括无线传感器硬件、嵌入式软件系统、Wifi、Internet 端应用软件开发教学，设计提供了智能家居多个子系统的应用实训，该系统所涉及到的技术主要包括：电子电路、2.4GHz 高频通讯、ZigBee 无线网络、无线传感器、无线 SoC、嵌入式 ARM、UHF RFID 射频识别、3G、Ethernet、服务端软件开发。

开发平台提供了功能强大的以 ARM 处理器为内核的网关硬件和自主研发的网关核心软件，不仅能完成多种无线网络管理，传感器和射频识别信息处理，而且可以通过不同无线和有线网络路径，将数据传输到上位机管理平台，并存入数据库，支持远程访问，并运用虚拟技术仿真智能家居场景及设备解决场地及设备制约因素。

2 系统功能

针对职院学生，主要锻炼的是学生的动手能力和实际操作的技能。学生可以根据自己的设计想法改变模拟房间内环境，也可以通过一体式计算机通过因特网访问房间内自动化服务器，对智能设备、视频监控等远程控制、访问。该装置能进行智能家居系统设计、线路的设计与连接、调试、故障排除、系统配置等实验和实训。

在打分环节考虑到人为因素对比赛结果的影响，在系统中，特别设计了自动评分功能，对各个系统网络连通性、电源接线、软件配置进行自动化检测，为实训成绩提供客观的依据。

2.1 智能照明

包括智能照明管理软件模块、灯控模块/调光模块、通信模块、灯具，通过和网关通信，支持本地控制和管理软件远程控制，本地可以设置感应开/关闭，并和光敏检测模块联动，实现自动化。

2.2 智能安防

包括智能安防管理软件模块、窗磁、烟雾感应器、主动红外入侵探测器、摄像机、双鉴探测器对非法入侵、火情、烟尘等监测，针对突发事件做出紧急处理，与 GSM/GPRS 短息猫联动，当发现有异常时摄像机自动截取画面并发送消息至指定手机或报警。

2.3 人脸识别门禁

人脸识别门禁系统由主人脸识别门禁机、门禁控制器和电锁组成（联网时外加电脑和网络通讯设备），使用方式属非接触方式，出入人只要在人脸识别门禁机附近（30-80 厘米）晃动一次，人脸识别门禁机就能将识别结果发送到门禁控制器上，然后由门禁控制器进行检查核对合法性，决定是否进行开门动作。整个过程只要在有效的使用范围内均可实现门禁管理功能。人脸识别门禁机安装门边墙内外，而不影响其工作。

人脸作为每个人身体的一部分、不能复制、安全可靠。并通过网络与电脑进行实时监控（可由电脑发指令开/关所有门，并可实时查看所有门的状态）、数据处理、查询、报表输出等。

2.4 智能音响

包括智能音响管理软件模块、情景音乐系统主机、高保真音箱，通过软件平台来控制音乐的播放。

2.5 智能冰箱

包括智能冰箱管理软件模块、RFID 读写器、食物冷藏柜。通过 RFID 技术实现食物管理功能，通过 PC管理平台访问，配合食品图示，能看到冰箱内的食物信息，食品提醒设置，一旦冰箱内食物短缺或过期，就会发送短息到指定手机。

2.6 能耗监测

包括能耗管理软件模块、智能插座、能耗统计模块。通过智能插座实现所有电器通过数据采集终端，无线网络，实现无线抄表、管理功能。可以定制统计分析功能，并通过监控系统控制台、智能手机实现可视化查看和管理，体现绿色节能理念。

2.7 环境监测

本系统包括环境监测管理软件模块、温湿度、光敏无线通信模块。实现温度、湿度、光敏等监测，针对环境参数设备智能开启相关设备自动调节环境温湿度或与其他系统进行联动，对突发事件做出紧急处理。

2.8 智能窗帘

本系统包括智能窗帘管理软件模块、窗帘控制器、电动窗帘，通过和网关通信，支持本地和管理软件远程控制， 本地可以设置感应开/关闭，并和光敏检测模块联动，实现自动化。

2.9 上位机管理软件

系统包括照明、窗帘、能耗、电器、安防、环境监测、实训评估模块，本实训管理平台是以上各个系统的一个综合性、集中管理平台。内容包括：系统的实时状态查看、远程控制、数据存储、统计分析、参数设置、预警。如图1所示。

3 系统特色

真实的家居环境需要投入大量的人力物力，从实训的角度来说，需要耗费大量的时间和经历建造样板房，投入巨大。因此，设计采用模拟家居环境的智能家居系统，将涉及到的应用及控制模块和设备安装部署在可收缩的网孔板机柜上，减少对空间的占用，并可应用于以后的实训教学中。

智能家居实训系统安装在一个网孔板机柜上，可以收拢展开，展开后尺寸为 2.4m*0.8m*1.9m（长*宽*高），收拢后尺寸为 0.8m*0.8m*1.9m（长*宽*高），实训设备可以自由安装，具有很大的灵活性。

各系统的控制模块均安装在 86 盒内，可灵活部署在网孔板的任意位置，方便师生根据自己的设计完成施工。

4 总结

本文介绍了一个物联网智能家居实训系统的设计与实现，系统中模拟了智能家居中的部分场景，并在实验室环境中做了大量的模拟测试，程序运行良好。总之，进行基于 ZigBee 技术的物联网智能家居系统的设计分析，有利于提升基于物联网智能家居系统设计水平，促进在实际中的推广应用，具有积极作用和价值意义。

参考文献

[1]，朱昊，胡静，宋铁成.物联网智能家居系统演示平台的设计与实现[J].南京师范大学学报（工程技术版），2013（01）.

[2]向忠宏.智能家居[M].北京：人民邮电出版社.2002.

[3]陈龙涛，罗桂娥，周卫等.基于ZigBee 技术智能家居系统的研究与设计[J].微型机与应用，2010.29（20）：100-102.

作者简介

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作者简介：赵爽（1984-），女，黑龙江铁力人，冀北电力有限公司培训中心，培训师。（北京 102401）

中图分类号：F270     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）15-0020-02

目前，全球绝大多数的能源消费依赖传统化石能源，大量温室气体的排放引发了全球气候异常等严重的环境污染问题。同样，能源紧缺问题亦不容忽视。因此，发展清洁能源技术已势在必行。同时，用户对供电可靠性和电能质量要求的不断提高，亦给现代电网的发展带来挑战。现代技术的进步为电网的发展提供了技术支持，建设更加安全环保的电网成为现代电网发展的方向。故此，智能电网应运而生，成为当今世界电力系统发展变革的最新趋势。智能电网代表未来电网的发展方向，建设智能电网已成为世界的潮流。

电力培训中心作为电网公司培养电力高技能人才的重要培训机构，需要主动适应电网发展的新趋势，不断拓展培训项目，提高培训质量，为电网提供智能电网专业技术人才贡献力量。本文就培训中心如何应对智能电网的发展，总结出以下各项举措，对培训中心如何适应智能电网的发展，为电网企业培养智能电网技术专家具有一定参考意义。

一、建设智能电网综合实训基地

为提高电力企业员工对智能电网及节能减排的认识，培训中心应根据自身条件，逐步完善实训基地规划，建设综合性的智能电网实训基地。智能电网实训基地可开设以下几个专区：清洁能源及电力知识区、智能用电系统展示区、电动汽车及充电设施模型展示区、多媒体演示中心等几大专区。

1.清洁能源及电力知识区

智能电网的发展目标是建设节能、环保、高效、可靠、稳定的现代化电网。卓有成效地推进清洁能源和智能电网的技术融合与产业发展，提高能源和可再生能源使用效率，减少温室气体排放是智能电网发展的必然趋势。

清洁能源及电力知识区可展示水力发电、核能发电、风力发电、太阳能发电、海洋能发电、生物质能发电、燃料电池发电及分布式地热发电等清洁能源发电、输电、变电及配电过程的模型，智能电网可以显著提高电网对清洁能源的接入、消纳和调节能力，有力推动清洁能源的发展。利用文字、图片介绍与各种模型相结合，展示各种清洁能源发电、输电、变电及配电的全过程，全面、生动地介绍电力生产的各种形式。在本专区，培训学员可直观地感受及了解各类清洁能源及其相关的电力知识。

2.智能用电系统展示区

智能用电系统是智能电网的重要标志，是实现电网实时信息采集管理、电网与用户之间实时交互响应，增强电网综合服务能力，满足互动营销需求，提升服务水平的重要手段。

在本展示区中，主要向培训学员展示智能小区、智能楼宇与智能家居的相关知识。

（1）智能小区。智能小区是采用宽带接入网、现场总线、有线电视网与电话网等为物理平结各个智能化子系统，通过物业管理中心向用户提供多种功能的服务。即使人远离家中也可以及时接到安全报警信息，如防盗警报、火警及紧急呼救等。并可通过电话线路查询和确认家庭中的安全状况等。智能小区主要功能有：用电信息采集，小区配电自动化，电力光纤到户，智能用电服务互动平台，智能家居服务，统一展示平台，自助缴费终端，水、气表集抄等。

（2）智能楼宇。智能楼宇的一般概念为：“为提高楼宇的使用合理性与效率，配置有合适的建筑环境系统与楼宇自动化系统、办公自动化与管理信息系统以及先进的通信系统，并通过结构化综合布线系统集成为智能化系统的大楼。”智能楼宇主要由五部分组成，即楼宇自动化系统、通信自动化系统、办公自动化系统和安全自动化系统，以及在上述三个系统之间的传输话音、数据、图像和控制信号的建筑物综合布线系统。

（3）智能家居。智能家居通过家庭智能化技术，实现家庭中各种与信息相关的通信设备、家用电器与家庭保安装置通过家庭总线技术连接到一个家庭智能化系统上，进行集中的或异地的监视、控制和家庭事务性处理，并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。家居智能化系统由三个方面组成：家庭通信、家庭设备自动化及家庭安全防范。在智能家居中，所有电器设备间可通过网络实现互联，只需一个遥控器即可控制所有家用电器。用户只需要发一条短信或登录互联网，即可启动或关闭家中所有的家用电器或电灯，冰箱可以自动检测食物储备，下载菜谱，实现网上买菜。此系统还可以定时控制各种家电，离家时，用户可以一键开启家中的安防系统，一旦有外人闯入或者发生火灾等异常情况，系统可以通过短信或电话方式向用户报警。

此专区可以将实物与模型相结合，让学员直观地接触并了解这些在未来必将走入生活的智能用电系统。

3.电动汽车及充电设施模型展示区

电动汽车是一种电力驱动的道路交通工具，因具有节能、高效、低排放等优势，电动汽车受到世界各国的广泛重视，已成为国际节能环保汽车发展的主攻方向。国际上主要汽车生产企业都加大对电动汽车的研发力度，并取得了明显进展，电动汽车从研制阶段走向商品生产及应用阶段的步伐不断加快。

电动汽车是指全部或部分由电机驱动的汽车，主要包括纯电动汽车（BEV）、混合动力电动汽车（HEV）、燃料电池电动汽车（FCEV）及外接充电式混合动力汽车（PHEV）。纯电动汽车（BEV）是指完全由蓄电池提供动力的汽车。混合动力电动汽车（HEV）是指装有两种或两种以上的动力源的汽车，多为内燃机与电动机混合驱动。燃料电池电动汽车（FCEV）是采用燃料电池作为动力源的电动汽车。外接充电式混合动力汽车（PHEV）则以电力驱动，同时搭配汽油或柴油内燃机引擎。

对于电动汽车的充电模式的分类，主要是根据电动汽车动力电池所采用的技术及其使用特性的不同而划分的，通常可以将之分为普通充电、快速充电以及机械充电三种充电模式。其中机械式充电即是指直接更换电动汽车的电池组，通过这种方式来实现给电动汽车快速充电的目的。电动汽车充电站的建设是确保电动汽车正常使用的关键条件。根据上面对电动汽车不同的充电模式的分类，一般采用充电桩或者充电站的建设模式，其中充电站分为立体充电站及平面充电站。

在本专区中，考虑到实际情况，可用模型代替实物，同样可起到帮助学员了解电动汽车及充电站发展情况和趋势的目的。

4.多媒体演示中心

多媒体演示中心分为教学区和多媒体区。教学区主要用于智能电网相关知识的培训，多媒体区采用多媒体的方式将文字、图片、影片相结合，方便学员学习智能电网知识。多媒体区可以播放智能电网、绿色低碳生活等相关宣传短片，亦可外请专家进行智能电网相关主题讲座等。

二、开展智能电网相关培训

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1教学过程组织

对于教学过程的设计，在原则上遵循综合布线施工的工作流程，即交底、读图、领料、施工、测试、验收，再结合具体的教学内容来设置各教学环节。而各教学环节的时间、空间关系如图1所示。在八个教学环节顺序执行的过程中，是在不同的区域完成的，并且会分阶段地产生不同的学习成果，可作为过程性评价的依据。下面将展开各教学环节的具体安排。1)课前准备。教师会在上次课末布置本次课的工作任务，要求学生提前预习，了解线缆结构、跳线制作和测试的方法，并进入数字图书馆、专题网站或课程网站，来搜集资料，整理制作成多媒体作品，并将作品上传至班级qq群或邮箱，培养学生的信息技术运用能力。2)情境创设。在课堂上，首先通过一段动画和视频引出智能家居布线的应用背景，激发学习兴趣，然后通过互动式问答，如“设备跳线可不可以自己做？怎么做？”，启发学生思考，让学生带着疑问和期待进入下一环节。3)任务解析。根据应用背景需求，再现工作任务，并列出完成工作任务的关键问题，作为学习的思维导图。对于这些关键问题，首先由学生通过多媒体作品来解答，任选一组进行展示。展示时肯定有遗漏和不足，再通过师生互动，共同解决这些问题。(1)对于具象性知识，比如线缆、连接器、工具仪器的外观、作用，会通过图片、实物、展示柜、图表等方式进行简单直观地介绍。(2)对于抽象性知识，会用游戏、动画、交互程序来寓教于乐。据统计，线序错误是导致跳线制作失败最主要的原因，为了解决这个教学难点，我们首先会通过一张图片，让学生找两种线序的不同之处，为了更好地理解线序的含义，专门设计了一款动画展示不同线序的数据流向，而为了能区分不同线序的应用场合，还自主开发了一个“连连看”的交互游戏，让学生亲自体验，对于不同的设备选择不同的线缆来连接，会显示出对应的线序和数据流向，最终会给出正确或错误的连接提示，从而让学生在游戏中掌握线序标准。借助这些信息化手段，化解教学难点，大大地提高了学生制作跳线的一次性成功率。(3)对于实操性技能，比如跳线的制作、测试，则主要通过视频来演示正确的操作，而反面案例则用来提醒学生避免错误的行为，树立文明施工、规范施工的意识。由此，任务解析阶段完成了答疑解惑的工作。4)方案设计。学生分组讨论，制定出具体的施工计划和所需要的材料清单。5)跳线制作。各组学生进入三区一室的模拟楼宇实训环境进行施工，首先会在材料区领料，然后在实训区完成跳线制作，对于共性问题则在教学区进行统一解答。这就实现了不同的教学活动变换不同的教学空间。6)跳线测试。待跳线制作完成，各组学生用测试仪及应用设备进行双重测试来验证制作效果。学生还可以通过角色扮演，以“工程监理”的视角，发现尽可能多的测试结果，深化认识操作规范的重要性。7)总结评价。任务完成后，对各组学生的任务质量进行评估。学生上传作品照片到qq，竞选出最快最好组。我们采用现场和场外相结合的立体考核形式，对学生完成任务时的方法能力、职业技能、职业道德三方面进行评估，评价的依据是教学过程中产生的作品、材料单、工作总结、实验结果等资料。采用自评、互评、师评的多元评价方法，强调过程性评价和阶段性总结。8)课后拓展。由智能家居为起点，扩展到其他相关领域，如光纤入户带来的家居变革，需关注光纤跳线问题，而工业环境下信号稳定性要求高，需要防范电磁干扰，引出屏蔽跳线问题，让学生自主探索，并上传报告至qq群，若有问题可通过留言板或qq来沟通交流。课堂时间空间有限，所传授的知识技能有限，可提出拓展知识并提供课外的教学资源，让学生利用业余时间自主思考和提升。由此八个教学环节执行完毕。

2教学总结与效果

1)在整个教与学的过程中，采用了“探-学-做-究”的循环互动教学模式，让学生学得扎实，提高了学习能力和职业能力。2)在教学的不同阶段，运用了不同的信息技术，尤其在教学实施阶段，运用了自主开发、量身订做的教学资源，起到了事半功倍的效果，使学生跳线制作的速度和成功率都有大幅的提高。3)以工作任务为主轴驱动教学，让学生体验完整的工作流程，经过系统的信息化教学后，学生走向就业岗位后上手速度会非常快。2013年11月，我校学生独立完成了4个机房，340个信息点的施工项目。这么大的项目，如果没有前期的信息化教学，没有实训教学，是很难完成的。最后工程通过了验收，符合行业规范，是一次工学结合的完美演绎。通过实践证明，信息技术的运用是提升整体教学效果的关键！

作者：吴素全 林祝春 单位：南通职业大学电子信息工程学院

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中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）34-0171-02

1 物联网产业发展与人才需求

1）物联网产业蓬勃发展

自从2009年，提出“感知中国”，物联网产业在我国迅速发展，年均增幅超过25%。到2015年物联网产业规模超过7500亿元。物联网产业涉及传感技术、射频识别技术、计算机网络技术、通信技术、软件技术等。物联网应用于我们生产生活的方方面面，如节能减排、环境保护、食品卫生、智能交通、智能农业、智能家居等。

2）物联网软件开发行业人才需求量大，就业薪资水平高

物联网软件开发主要有PC端应用开发和手机端应用开发两部分。PC端开发的.net软件工程师在我国每年对软件人才的需求将达到 80万～100 万人；手机端开发的Android开发人才缺口至少达到三十万以上。高职学历物联网软件开发人员薪资普遍在6千～8千元左右，不少学生能够拿到8千甚至1万以上的薪水。

支撑物联网的移动通信行业（特别是4G）发展迅猛，网络优化人才需求量大

移动通信网络是物联网应用的核心技术之一，支撑物联网技术的行业应用于推广。从2014年底我国4G牌照的发放，4G移动通信产业迅速发展壮大，4G网络前期建设拉动的投资规模达5000亿元左右，网络正式商用后，还将带动终端制造和软件等上下游行业，产业规模有望突破万亿元大关。4G网络优化人员薪资待遇一般是实习2～3千，初级5～6千，中级8千以上，高级1万以上。

2 物联网专业建设现状分析

1）物联网软件开发与无线网络优化等高端产业知识更新快，学校很难做到与行业同步更新

物联网软件开发与无线网络优化等均为引领产业发展潮流的知识密集型产业，知识更新非常快。而学校培养方案都是提前几年制定完成的，不会随意更改。这样势必造成学校教授的知识跟不上产业发展需求，对于培养高技能人才不利。在与这些知识更新很快的高端产业对接时，如何抓住技术核心能力培养并时刻关注产业技术发展，做到紧跟技术发展而不盲目跟随技术，需要在专业培养中深入研究。

2）学校实训条件无法做到与物联网软件开发与无线网络优化等高端产业同步更新

高端产业发展快，势必导致教授这些技术所需的实训条件能跟上技术发展。而专业实训室一般是前一年申报第二年建设，至少2年的周期，这样很难满足技术发展需求。如何利用好现有实训条件、如何规划好专业实训室建设也是对接高端产业时急需研究的问题。

3）同一专业的学生个体特点、学习兴趣与学习能力存在差异，同一方向培养不了满足学生的个性化需求

现在大学生在高考选定专业或服从专业调剂进入大学后，能难有机会对自己的专业规划进行选择。即使再不情愿也得学完本专业的内容，毕业后去找个与专业不相关的工作。如何培养学生专业兴趣、如何增加学生职业方向选择权，同样是对接高端产业需要研究的一个问题。

4）各行业和技术均有各自不同的特点，传统培养模式很难与高端产业对接

物联网软件开发与无线网络优化等高端产业都有各自特点，若用同一种培养模式去培养不同技术特点的方向人才，其效果势必大打折扣。分析产业技术特点，寻找适合各自特点的人才培养模式也是对接高端产业需要研究的问题。

3 物联网专业建设改革思路

3.1 改革内容

1） 物联网软件开发与无线网络优化等高端产业技术特点的研究与核心能力的提炼

物联网软件开发人才需求与技术要求的调研，形成调研报告。

无线网络优化人才需求与技术要求的调研，形成调研报告。

物联网软件开发核心技术线路的梳理与提炼，形成课程链路与知识、技能提纲。

无线网络优化核心技术线路的梳理与提炼，形成课程链路与知识、技能提纲。

2） 分方向培养模式的改革与探索

基于分方向培养的课程体系构建，①形成宽基础物联网专业平台课程体系，并修订课程标准；②形成物联网专业各方向专业课程体系，并修订课程标准。

基于分方向培养的运行机制建设，①制定物联网方向选修指导与选拔方案，并制定各方向能力考核指标；②制作职业方向宣传介绍材料，让学生充分了解各个职业方向。

3） 适应物联网软件开发与无线网络优化等高端产业人才培养的实训室建设与规划

形成物联网专业实训室建设三年建设规划。

现有智慧实训室的有效运行与维护，①提炼一套物联网项目体验与调研的基础实训项目；②制定一套物联网综合实训的项目，含项目与指导书。

完成网络优化实训室的建设，完成建设任务并提炼实训项目，制定实训指导书。

物联网专业实训室文化建设，制定物联网专业实训室文化建设方案，搜集文化建设素材。

4） 物联网软件开发方向与无线网络优化方向人才培养途径探索