《物联网工程应用》课程标准(高职).docx
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1、物联网工程应用课程标准一、课程说明课程名称物联网工程应用标准简称物联网应用适用专业物联网应用 技术修读学期第五制订时间2018年8月课程代码1343160课程学时52+22课程学分4+1课程类型B类课程性质必修课课程类别专业核心课先修课程自动检测与转换技术、通信原理后续课程无对应职业资格证或内容物联网安装调试员合作开发企业无执笔人合作者无审核人修定日期2019年8月1日二、课程定位物联网工程应用是物联网应用技术的专业核心课程,通过本课程的学习,要求学生能综 合运用感知层、网络层和应用层等关键技术和知识,熟练进行传感设备、RFID设备、网络、 嵌入式系统的选型,能够进行物联网工程的需求分析和总体
2、方案设计,能熟练进行系统集成和性 能测试,并能承当一般的物联网工程工程。本课程与前修课自动检测与转换技术、通信原理、单片 机技术等课程相衔接,是对在校所学知识的一次综合应用,学完此课程后即可开始毕业设计和实 习。三、设计思路本课程将以工作任务为逻辑主线,将完成工作任务必需的相关理论知识构建于工程之中,学 生在完成具体工程的过程中学会完成相应工作任务,锻炼职业能力,掌握相应的理论知识。在教学 中,根据校内外实训、实习资源情况贯彻模拟物联网工程工程(校内实训室)或承当真实的物 联网工程(工程现场)的教学策略,并根据工程情况设计教学过程。、课程培养目标完本钱课程学习后能够获得的理论知识、专业能力、方
3、法能力、社会能力402授课计划审批表专业物联网应用技术课程物联网工程应用班级培养目标:学生通过学习能够以智能家居为主要内容进行物联网工程的需求分析;撰写物联网考核方式考核形式工程的攻计说明能 和维护无线传感网;育 力。能编制施工方案, 理;能根据设计方案积 学生通过学习过程 创新能力。使学生具备 观及其思想行为等方面彭进仃传感攻备、RFID攻备、网络、嵌入式分统的选型;能够组建 旨够进行本钱估算和效益分析;具备物联网工程的管理和维护的能 对施工工程从人员、技术、平安、进度和质量等方面进行管理和监 1验收标准对工程进行测试和验收。锻炼和培养策略能力、发现问题、分析问题和解决问题的能力和 良好的职
4、业意识,具有正确的世界观、人生观、价值观、政治 的思想政治素质;EI考查考试0纯理论纯实践理论+实践学时/工程总学时理论学时比例实践学时比例计划学时522650%2650%本课程实际学时在上列方框中打J教材:物联网技术应用-智能家居刘修文主编机械工业社出版社 参考书:物联网工程及应用武奇生主编西安电子科技大学出版社教研室主任审核意见:签名:年月日系(部)主任审核意见:签名:(公章)年月日系部:机电工程系教师姓名:学年、学期411授课计划表周次学时授课内容目的要求作业教具备注12物联网工程概论1 .学生认可整体教学方案,并同意考核标准;2 .学生正确描述物联网工程基本概念。投影12物联网工程技术
5、概论学生能够掌握物联网工程主要技术架构计算判 断通信系统的性能。投影12物联网的关键技术1 .学生掌握物联网的关键技术;2 .学生掌握物联网技术特点。投影12工程需求分析学生掌握与客户沟通的基本方法。工程方案编写投影22物联网工程设计学生能够熟悉掌握物联网工程规划和设计图 例。投影22物联网工程设计与设计识图1 .学生掌握工程设计的基本步骤;2 .学生能够进行简单的总体方案设计;3 .学生能够对工程工程进行本钱估算和效益分 析。设计方案编写投影22物联网应用系统概论学生掌握物联网应用系统的概念。投影412授课计划表周次学时授课内容目的要求作业教具备注22应用系统说明书编写学生掌握物联网应用系统
6、说明书编写方法。说明书编写投影32传感器设备选型学生能够进行传感设备的选型。投影32网络选型和系统选型学生能够进行RFID设备、网络、嵌入式系统的 选型。投影32物联网产业链1 .学生熟悉物联网产业链;2 .学生了解了解系统集成的特点和分类。投影32系统集成学生掌握系统集成的方法。投影42系统测试概论学生熟悉系统测试概述基本知识投影42系统测试方法学生了解测试步骤掌握集成测试方法。投影42实训:系统测试1通过实训,加深对系统测试的理解和应用能力。实训报告投影413授课计划表周次学时授课内容目的要求作业教具备注42实训:系统测试2通过实训,加深对系统测试的理解和应用能力。实训报告投影52实训:系
7、统测试3通过实训,加深对系统测试的理解和应用能力。实训报告投影52信息平安概论学生熟悉物联网工程的平安基本常识。投影52信息平安攻击与防御学生熟悉物联网工程攻击方式和防御方式。投影52习题课通过练习加深对内容的理解。信息平安论习题投影62工程设计总论学生熟悉整体工程设计的步骤。投影62实训:工程设计1通过综合工程设计,学生掌握独立完成工程设 计文档编写的能力。投影62实训:工程设计2通过综合工程设计,学生掌握独立完成工程设 计文档编写的能力。投影414授课计划表周次学时授课内容目的要求作业教具备注62实训:工程设计3通过综合工程设计,学生掌握独立完成工程设 计文档编写的能力。投影72复习全部理
8、论知识和实践知识投影72复习全部理论知识和实践知识试卷415物联网应用技术专业智能家居实 训 指导 书机电工程系电子教研室 二。一八年八月416一、实训目的418二、仪器设备工具材料418三、主要内容和原理418四、实训步骤419五、思考题或总结426六、其他(评分标准)427417一、实训目的. 了解智能家居的系统构成及应用情况;1 .掌握智能家居系统通讯协议的规划方法;3,掌握智能家居无线组网编程、应用软件开发方法。二、仪器设备工具材料.物联网智能家居系统平台;1 .电脑;.万用表等电子工具;2 .电子电工线材。三、主要内容和原理案例呈现与任务描述案例一:智能家居的系统构成一套完整的智能家
9、居系统通常由一个中央控制系统和各子系统组成,如图1所示。子系 统一般包括门禁系统、远程控制系统、安防系统、背景音乐系统、智能窗帘系统、智能照明系 统、智能家电系统。假设业主只要求其中部份子系统功能,可配置相应子系统控制器代替中央控 制系统,以节约本钱。为进一步提升生活品质,一些住宅还配有家庭AV系统、家用中央吸尘 及新风系统、宠物设备、智能卫浴系统、车库智能换气系统、自动浇花系统、自动给排水系统 等智能家居子系统。需H商乐予统,二智尸布系特 . 智能好明索域,电&统图1典型智能家居的配置案例二智能家居安防系统住宅的平安永远是放在第一位的 所以家庭安防系统是智能家居中最重要的一套子系418 统。
10、其基本结构及应用情况分别如图2、3所示。家庭安防系统开展到现在可实现的功能越 来越多主要有如下几方面1 .提供无线防区外接各种安防探测器与警灯、警号 对每一不同的安防探测器具识别 功能;2 .实现一键撤布防紧急求助、布防延时密码撤防、消警等功能;3 .业主可以通过 和网络进行远程撤布防具有联动控制功能;4 .用户与管理中心可查询报警类型、报警点、报警时间、处理记录;5,触发警情后可通过小区局域网向保安中心报警同时拨打用户设定的 号码进行 报警;6.通过家庭智能安防系统可以实现各个防区与其他家电自动化设备的联动控制。移动疾测器火灾未测及燃气相酒昌移切m 巧砌电诏图2家庭安防系统结构图图3家庭安防
11、系统应用示意图、实训步骤(-)阅读上述案例,请思考如下问题:4191 .什么是智能家居;2 .一个典型的智能家居系统应该由哪些局部组成;3 在智能家居系统中可能会涉及哪些感知技术、传输技术;4 .如何根据用户的需求,提供不同的智能家居的解决方案;5 .智能家居的应用前景如何。请带着上述问题阅有关资料或完成有关实验操作,完成如下任务:1 .模拟智能家居系统为平台试分析如何构建一套简易的智能家居;2.编制一份智能家居的简易需求分析说明书,内容涵盖:工程背景及目标用户需求调查系统组成分析功能需求分析(二)如果您在经营一家智能家居企业,您客户已经有意向建设一套智能家居,但他的需 求甚至投资都是模糊的,
12、您该如何去挖掘客户的需求,或者您该如何建议客户,让他按照您公 司目前可以经营的范围来投资建设?请思考,下述问题是否适用?1 邀请您的客户,来参观您公司的智能家居展示系统,并向他介绍其优越的功能;2 .拜访您的客户,详细询问他的意向并记录;3 .分析制定初步的解决方案,然后参观您的客户的住宅并提出建议。(三)硬件选型、电路测试与改进中央控制系统选型1)基本功能中央控制系统是智能家居系统的中心控制设备,用于集中控制智能家居各子系统(包括室 内控制和远程控制)一般包括一台主机和一个总控制触摸屏。2)产品选取表1智能家居中央控制系统选取建议智能开关选型住宅类型智能家居配置特点产品选取建议豪华住宅室内面
13、积较大 智能家居配置较为完整 业主多有系统升级的需求多考虑系统可控回路数和可 扩展性中高档住宅室内面积适中选取多数智能家居配置 选择系统时受价格影响较大在满足性能前提下,选取产品 时应多考虑价格因素普通住宅室内面积小,选取少数智能家 居配置中央控制系统对于普通住宅 业主来说价格过于昂贵,不推 荐普通住宅业主选取D基本功能420(-)知识目标和专业能力1 .能够以智能家居为主要内容进行物联网工程的需求分析;2 .能够撰写物联网工程的设计说明书;3 .能够进行传感设备、RFID 设备、网络、嵌入式系统的选型;4 ,能够组建和维护无线传感网;5 .具备系统集成的能力;6,能够进行本钱估算和效益分析;
14、7 .具备系统测试的能力;8 ,具备物联网工程的管理和维护的能力;9 .能编制施工方案,对施工工程从人员、技术、平安、进度和质量等方面进行管理和监 理。10 .能根据设计方案和验收标准对工程进行测试和验收。(-)方法能力1 .制定完成工作任务的策略能力;2 .确定工作方法能力;3,发现问题、分析问题和解决问题;4 .掌握举一反三学习能力,有一定的拓展能力和创新能力;5 .信息的收集和处理能力。(三)社会能力1 ,培养职业素质、强化学生的职业意识,包括沟通表达、团队协作、爱岗敬业的职业道德、 平安操作规程、社会环保意识、信息保密意识等能力;2 ,具有正确的世界观、人生观、价值观、政治观及其思想行
15、为等方面的思想政治素质;3 .具有遵纪守法、老实守信、弘扬正气的道德品质素质;4 ,具有乐观向上的生活态度及健康的体魄和健康的心理素质;5 .具有对美的事物的观察、感受、认识、评价、鉴赏和创造的审美素质。五、课程内容、要求及教学设计(1)标准教学周为7周,课时为52节,每周4次课8课时。其中4课时用于复习和 考试。其中理论课时安排为26课时,实践课时(含习题课)为26课时。(2)实践工程为物联网工程工程设计。403 智能开关系统是指除总控制触摸屏外,其他用于控制系统的外部控制设备,包括智能电 器、智能窗帘、智能照明等的开关控制。智能开关有遥控器、声控开关、光感开关、温感开关、触摸屏、触摸板、普
16、通复位开关等实现形式。通过遥控器,业主可以管理家中所有 的智能模块实现无线控制、场景控制。场景编排可根据使用者的爱好在遥控器上任意设置,无须采用其它工具。声控开关、光感开关、温感开关等通过传感器感应控制灯光和电器开 闭。例如:空调温感开关可通过温度探测器测得当时室内温度,当温度过低时能自动翻开空 调调温。2)产品选取表2智能家居智能开关系统选取建议住宅类型产品需求产品选取建议豪华住宅智能开关外形和风格与室 内装修风格匹配,产品耐 磨损性能,操作便捷性产品选取时应造型、质量、便 捷性兼顾。中高档住宅产品耐磨损性能,操作便 捷性,价格适中选择产品时应多考虑复位开 关和触摸板。普通住宅操作便捷型,以
17、遥控为主。定时开关,普通的手持式遥控 器,匙配遥控器。硬件测试与电路改进1.DS210A 型 CC2430/1 核心板DS210A型CC2430/1A节点板的实物如图4所示,组成如下:1、2为20芯底板插座3为无源晶振4为CC2430/1芯片5为节点复位键6为电源开关7为RF天线8为32MHz高速晶振。42120芯20芯P2 0 LED/ / / / CC243完片3*春振 鬟位开关32.%&十无葬品短otjnrrrrrr .。恨电源开关图4 DS210A型CC2430/1节点板节点板实物图DS210A型CC2430/1A节点板PCB布局如图5所示。图5 DS210A型CC2430/1节点板P
18、CB图再叱皿皿山此。端B页I网! i ! I各类节点实物1 .开关量控制节点开关量控制节点包括灯光控制节点、风扇控制节点、电源控制节点,其特点是通过高低电 平来驱动被控对象,实现启动和停止2 .模拟量控制节点模拟量控制节点包括窗帘控制节点、雨棚控制节点。它们均需通过PWM信号来控制电 机的转速和转程,以实现窗帘、雨棚运动到指定位置。请分析并记录请分析图6和图7的对应关系,然后再图7中,找出CC2430的输出控制端口和输入信 号采集端口422ZigBee受点至至e a e e e eec。工03Ta3nOd5JH胃2幺色一蚂3 ftrtSlll? J5 J3eCZDa eCZDeJI J2nni
19、no nn nJ6 二*迫土里至 J图6通用接口板实物图3GBEE图7扩展底板电路图底板与被控对象的连接关系.灯光控制模块电路连接关系,见图81.1.请分析并记录,结合图7和图8,分析照明灯是由CC2430哪个端口控制。4232.测试并记录,按照图8连接线路,然后在不插入CC2430节点时,通过插装CC2430的插座中对应的控制端口加高电平或低电平,注意是3.3V逻辑电平,不能直接加5V或12V逻辑电平,分析控制电平与灯的亮灭关系。将结果填入下表:CC2430控制端口灯的亮灭控制关系亮/灭高电平一1低电平一0Zigbeo控制接口板LED灯12V电源适配器图8灯控模块电路连接图系统通讯协议规划通
20、讯协议是指连接不同操作系统和不同硬件体系结构的互联网络提供通信支持,是一种 网络通用语言。1.注册网络系统启动后,CC2430协调器首先建立无线网络,路由器和终端节点在发现网络后,会 主动加入网络,并上传网络参数,物理地址、网络地址、节点类型等。注册网络的流程 如图9所示。424系统运行中为及时发现掉线节点,系统会周期性去询问节点,要求返回网络参数。获应用层子系统WEB展示软件服务器 移动设备Server软件浏览软件2.下发获取 树珞令她击令(2-1)传输层子系统ARM网关Client软件CC2430协调器、Z下发要取1网络)数指令 7 (2 2)感知层子系统CC2430终端节点灯光扇模块灯光
21、控制节点CC2430终端节点风扇控例模块风扇控制节点CC2430终端节点电源控制模块|电源控制节占CC2430I终端、一 !. 窗帘控制模块CC243O终端节点百丽丽模块固帘控制节点雨棚控制节点取网络参数的流程如图10所示。图10获取网络参数运行流程3.下发控制指令当需要改变各被控对象的运行状态时系统就需要下发各类控制指令其流程如图11425所示。应用层子系统WEB服务器移动设备展示软件Server软件浏览软件3上传物行培森(3-7)3. F及控制指令*、 1 *传输层子系统3.上传执行始果 (36),ARM网关Client软件3下发 控制括令(32)CC2430协调器CC2430终端节点CC
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