1.3 詳細(xì)設(shè)計(jì)

1.3.1 主控平臺(tái)

主控平臺(tái)包含PC套裝、Android移動(dòng)終端、智能家居網(wǎng)關(guān)等設(shè)備，主要完成教學(xué)實(shí)訓(xùn)的理論教學(xué)及上機(jī)實(shí)踐任務(wù)。

1.3.1.1 硬件布局

1.3.1.2 PC套裝

PC套裝包含主機(jī)、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)，其主要功能是：

1) 完成理論教學(xué)任務(wù)；

2) 完成上機(jī)實(shí)踐操作任務(wù)；

3) 完成編程調(diào)試任務(wù)；

4) 查看實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)結(jié)果；

5) 運(yùn)行物聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)教學(xué)平臺(tái)。

1.3.1.3 Android移動(dòng)終端

Android移動(dòng)終端的主要功能是實(shí)現(xiàn)智能家居設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控。

1) Android移動(dòng)終端支撐無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用教學(xué)任務(wù)，運(yùn)行移動(dòng)終端教學(xué)軟件，完成基于藍(lán)牙4.0無(wú)線傳感網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景中，移動(dòng)終端與藍(lán)牙無(wú)線通信的程序設(shè)計(jì)。

2) Android移動(dòng)終端支撐智能家居應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)訓(xùn)任務(wù)，運(yùn)行Android移動(dòng)終端App軟件，完成智能家居應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)訓(xùn)中Android移動(dòng)終端遠(yuǎn)程控制智能設(shè)備。

3) Android移動(dòng)終端支撐智能家居應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)訓(xùn)任務(wù)，運(yùn)行語(yǔ)音機(jī)器人App軟件，完成智能家居應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)訓(xùn)的語(yǔ)音控制智能設(shè)備。

1.3.1.4 智能網(wǎng)關(guān)

智能網(wǎng)關(guān)的主要功能是組建Zigbee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中各種傳感器、執(zhí)行器和其它智能設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及自動(dòng)控制，與云平臺(tái)保持實(shí)時(shí)通信，及時(shí)上傳設(shè)備信息到云平臺(tái)。

1) 智能網(wǎng)關(guān)支撐無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用教學(xué)任務(wù)，運(yùn)行智能網(wǎng)關(guān)教學(xué)軟件，完成基于Zigbee無(wú)線傳感網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景中，智能網(wǎng)關(guān)與感知層無(wú)線通信的程序設(shè)計(jì)和網(wǎng)關(guān)接入平臺(tái)的程序設(shè)計(jì)。

2) 智能網(wǎng)關(guān)支撐智能家居應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)訓(xùn)任務(wù)，運(yùn)行網(wǎng)關(guān)管理軟件，組建智能家居應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)訓(xùn)所需Zigbee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)上位機(jī)網(wǎng)關(guān)配置文件，實(shí)現(xiàn)將各類傳感器數(shù)據(jù)采集，執(zhí)行器及設(shè)備的命令下發(fā)；同時(shí)接收Android移動(dòng)終端所發(fā)的控制請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)備智能控制。

1.3.2 物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù)原理教學(xué)平臺(tái)

物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù)原理教學(xué)平臺(tái)，是主要針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)、電子信息及計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的教學(xué)設(shè)備。該平臺(tái)可完成傳感器采集與控制，無(wú)線通訊，移動(dòng)通訊，射頻識(shí)別，嵌入式技術(shù)等多種基礎(chǔ)學(xué)科教學(xué)，既可以用單個(gè)模塊訓(xùn)練對(duì)應(yīng)單個(gè)知識(shí)點(diǎn)，也可以使用多個(gè)系列的模塊練習(xí)各知識(shí)點(diǎn)的綜合運(yùn)用。

1.3.2.1 硬件布局

1.3.2.2 硬件搭載平臺(tái)

硬件搭載平臺(tái)由通信接口，示波器儀表、電源接口、通信選擇開關(guān)、電源開關(guān)、8個(gè)SLOT模塊組成，可完成模塊電路調(diào)試、驗(yàn)證及嵌入式開發(fā)；模塊拓展開發(fā)、調(diào)試及二次開發(fā)等工作；靈活性強(qiáng)，可隨意組合，SLOT模塊系列無(wú)限拓展，符合現(xiàn)代教學(xué)創(chuàng)意創(chuàng)新性理念。

1) 通信接口：由USB接口，RS232接口組成，完成硬件搭載平臺(tái)傳感信息與PC端C#軟件信息互通及應(yīng)用場(chǎng)景模擬；

2) 示波器儀表：完成電路節(jié)點(diǎn)測(cè)試，電路工作過(guò)程測(cè)試，問(wèn)題排查，能夠在電路原理學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上完成實(shí)踐中的驗(yàn)證測(cè)試，達(dá)到理實(shí)一體效果；

3) 通信選擇開關(guān)：RS232接口與在線培訓(xùn)平臺(tái)接口有兩種，串口TTL電平接口，RS485總線接口。根據(jù)通信選擇開關(guān)所處檔位，選擇一種通信模式與SLOT模塊進(jìn)行信息互通；

4) 電源開關(guān)：整個(gè)硬件搭載平臺(tái)由12V電源供電，一個(gè)金屬電源開關(guān)，控制整個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)電源的通斷。

1.3.2.3 硬件模塊

1) 單片機(jī)與傳感器開發(fā)套件：套件由1個(gè)ARM Cortex-M3開發(fā)板和8個(gè)傳感器模塊組成

2) 無(wú)線傳感網(wǎng)套件：套件由12個(gè)模塊組成，含蓋Zigbee，WiFi，藍(lán)牙，Lora，NB-IoT，4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；

3) 射頻識(shí)別套件：套件由7個(gè)模塊組成，含蓋125K低頻、13.56M高頻、900M超高頻、2.4G有源、指紋識(shí)別和條碼識(shí)別等。

1.3.2.4 教學(xué)軟件

物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù)原理教學(xué)平臺(tái)的軟件模塊，采用C#上位機(jī)教學(xué)資源軟件及聯(lián)動(dòng)場(chǎng)景案例，針對(duì)傳感器技術(shù)的教學(xué)，每一個(gè)傳感器的原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)步驟、等實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書內(nèi)容移植到軟件模塊上，同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相對(duì)應(yīng)顯示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)了理實(shí)一體化教學(xué)的效果。并且可以在此軟件模塊上加載各系列硬件模塊套件的教學(xué)資源，包括實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景引入，實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，知識(shí)點(diǎn)掌握，實(shí)驗(yàn)步驟，關(guān)鍵代碼解析，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)。能夠讓學(xué)生不僅學(xué)習(xí)傳感器概念、原理，并且可以在邊學(xué)原理邊練習(xí)操作和開發(fā)，生動(dòng)且有趣。軟件模塊的界面截圖如下圖所示：

物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù)原理教學(xué)平臺(tái)軟件示意圖

1.3.2.5 教學(xué)功能

智能家居應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，主要是為學(xué)生在學(xué)完智能家居知識(shí)體系的核心關(guān)鍵技術(shù)后，提供一個(gè)智能家居場(chǎng)景環(huán)境進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)演練，通過(guò)掌握智能家居應(yīng)用軟件，對(duì)各個(gè)場(chǎng)景區(qū)域如玄關(guān)、客廳、廚房、衛(wèi)生間及網(wǎng)絡(luò)里部署安裝的傳感器、執(zhí)行器設(shè)備進(jìn)行配置和設(shè)定，完成智能門禁控制、智能安防、家居環(huán)境監(jiān)測(cè)、家電控制、智能照明、自動(dòng)窗簾、智能關(guān)窗、燃?xì)庑孤┨綔y(cè)、水浸探測(cè)等家居自動(dòng)化。1.3.3 智能家居應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

1.3.3.1 硬件布局

1) 玄關(guān)客廳臥室場(chǎng)景模塊

2) 玄關(guān)場(chǎng)景硬件清單及功能

3) 客廳場(chǎng)景清單及功能

4) 廚房衛(wèi)生間場(chǎng)景模塊

5) 廚房場(chǎng)景硬件清單及功能

6) 衛(wèi)生間場(chǎng)景硬件清單及功能

1.3.3.2 軟件模塊

1) 網(wǎng)關(guān)管理平臺(tái)軟件

① 智能家居網(wǎng)關(guān)管理軟件

智能家居智能網(wǎng)關(guān)管理軟件，管理家居環(huán)境中所有的傳感器、執(zhí)行器、家電設(shè)備，并通過(guò)Zigbee無(wú)線傳感網(wǎng)自動(dòng)組網(wǎng)，接收上位機(jī)網(wǎng)關(guān)配置文件和Android移動(dòng)端設(shè)備配置信息，對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景的家居設(shè)備進(jìn)行控制，并將設(shè)備狀態(tài)信息更新發(fā)送到平臺(tái)。

（1） 與上位機(jī)：接收上位機(jī)網(wǎng)關(guān)配置軟件發(fā)布的家居控制配置文件，解析并且進(jìn)行系統(tǒng)配置。

（2） 與各個(gè)家居設(shè)備：下發(fā)自動(dòng)控制指令到各個(gè)智能家居設(shè)備，保證智能家居各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景子系統(tǒng)的通暢運(yùn)行；接收各個(gè)感應(yīng)器信息，并通過(guò)已設(shè)置好的規(guī)則聯(lián)動(dòng)和報(bào)警。

（3） 網(wǎng)絡(luò)設(shè)置：按照上位機(jī)網(wǎng)關(guān)配置軟件發(fā)布的配置文件，完成與Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)及其設(shè)備的連接和配置，同時(shí)完成網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)面板的功能設(shè)定。

（4） 場(chǎng)景設(shè)置：按照上位機(jī)網(wǎng)關(guān)配置軟件發(fā)布的配置文件，如居家模式、離家模式，睡眠模式等，配置面板及場(chǎng)景所對(duì)應(yīng)的按鍵。

（5） 情景聯(lián)動(dòng)：各個(gè)傳感器采集信息，如燃?xì)飧袘?yīng)器，一旦監(jiān)測(cè)到危險(xiǎn)狀況、自動(dòng)報(bào)警。

（6） 定時(shí)控制：可以提前設(shè)定某些執(zhí)行器產(chǎn)品的自動(dòng)開啟關(guān)閉時(shí)間，如：電熱水器每天晚上 20:30分自動(dòng)開啟加熱，23:30分自動(dòng)斷電關(guān)閉，保證您在享受熱水洗浴的同時(shí)，也帶來(lái)省電，舒適和時(shí)尚。電動(dòng)窗簾的自動(dòng)開啟關(guān)閉時(shí)間也可以定時(shí)設(shè)置。

② 智能家居網(wǎng)關(guān)上位機(jī)配置軟件

智能家居網(wǎng)關(guān)上位機(jī)配置軟件，主要功能是對(duì)智能家居中負(fù)載類、485類智能設(shè)備如各類燈具、窗簾、推窗器、空調(diào)等設(shè)備對(duì)應(yīng)多功能面板進(jìn)行配置，可以在多功能面板上設(shè)置按鍵、場(chǎng)景功能對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行控制和應(yīng)用。上位機(jī)配置軟件配置的所有內(nèi)容，將通過(guò)文件的形式發(fā)布給智能網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)接收配置文件之后將其部署到各類設(shè)備，并轉(zhuǎn)發(fā)給智能家居信息管理云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。具體功能參考附件《智能家居多功能實(shí)訓(xùn)臺(tái)上位機(jī)配置軟件設(shè)計(jì)方案》。

上位機(jī)配置軟件操作界面示意圖

2) Android移動(dòng)端APP

Android移動(dòng)終端APP可以進(jìn)行家庭、房間、智能設(shè)備的添加，修改和刪除，同時(shí)可以部署各種場(chǎng)景的設(shè)備自動(dòng)控制和聯(lián)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程部署，遠(yuǎn)程查看和控制功能。具體功能參考附件《智能家居多功能實(shí)訓(xùn)臺(tái)移動(dòng)端APP軟件設(shè)計(jì)方案》。

 3) 語(yǔ)音機(jī)器人APP

語(yǔ)音機(jī)器人APP，集成在線語(yǔ)音識(shí)別功能，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)用第三方人工智能語(yǔ)音庫(kù)系統(tǒng)，完成日常對(duì)話、知識(shí)問(wèn)答、家居環(huán)境參數(shù)的語(yǔ)音獲取、設(shè)備（電燈、報(bào)警燈、窗簾、電視、空調(diào)等）的語(yǔ)音控制和應(yīng)用。

4) 智能面板軟件

智能面板軟件提供各種燈光、窗簾、485類智能設(shè)備的控制界面UI，在上位機(jī)網(wǎng)關(guān)配置軟件的配置下，完成各類設(shè)備的按鍵控制、場(chǎng)景按鍵控制等功能，同時(shí)與移動(dòng)終端遠(yuǎn)程設(shè)備控制進(jìn)行同步。

1.3.4 智能家居設(shè)備工程實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

智能家居設(shè)備工程實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，主要是為學(xué)生提供一個(gè)設(shè)備安裝操作區(qū)域，可以演練真實(shí)設(shè)備安裝調(diào)試操作，培養(yǎng)學(xué)生的工程技能，使其能夠搭建相對(duì)復(fù)雜的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，并對(duì)工程崗位的工作有初步認(rèn)知。

1.3.4.1 硬件布局

1.1 總體概述

實(shí)訓(xùn)臺(tái)需配套實(shí)驗(yàn)手冊(cè)，包括物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù)原理實(shí)驗(yàn)手冊(cè)、智能家居應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)手冊(cè)，以及智能家居設(shè)備工程實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)手冊(cè)。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù)原理實(shí)驗(yàn)手冊(cè)

實(shí)驗(yàn)手冊(cè)需根據(jù)教學(xué)需求和實(shí)訓(xùn)目標(biāo)進(jìn)行編寫和提供?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)包含但不限于：

1.3 智能家居應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)手冊(cè)

1.4 智能家居設(shè)備安裝實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)手冊(cè)

本課程基于實(shí)際工作情景的理念進(jìn)行編寫，以項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)驅(qū)動(dòng)知識(shí)教學(xué)，培養(yǎng)專業(yè)技能。