1.1 產品樣式示意圖

智能家居多功能實訓臺采用翻轉隱藏式設計，使用方便，操作簡單，桌面平整美觀，能同時內嵌顯示器、PC主機、各種教學實訓平臺及模塊，具備理實一體課程通用使用，上理論課時桌面可整理成平面，實訓課時可將桌面翻蓋，布置成實訓需要的場景教學形式。

1.2 產品布局描述

1.2.1 區域描述

智能家居多功能實訓臺，分為A區和B區，當平常一般教學時，兩個區域都可以布置成平面作為桌子；當進行物聯網技術教學實訓時，A區和B區都可翻蓋豎立為水平區以及垂直區兩個區域。

A區：水平為A1區，垂直為A2區

A1區域為物聯網基礎技術原理教學平臺、物聯網模塊收納區；

A2區域為控制執行及人工智能擴展區；

B區：水平為B1區，垂直為B2區

B1區域為智能家居應用場景實訓平臺。

1） B1-1玄關客廳臥室場景沙盤，B1-2廚房衛生間場景沙盤；設計為封閉式可移動、可裝卸互換沙盤（尺寸600mm*400mm)；

2） B1區底盤設計為升降支架臺模式，B1沙盤放置在底盤上隨之升降。當進行教學實訓時，B區翻蓋豎立后，通過開關機制，將B1沙盤升至水平面；結束教學實訓時，再通過開關機制將B1沙盤降至水平面下方，便于收納；

3） B1沙盤收納區，設計在A區及B區中間側邊兩個抽屜。兩個沙盤中任意一個放置于B1區升降支架臺，另外一個放置于沙盤收納區。

B2區域為智能家居設備工程實訓平臺。

綜合運用傳感器采集、無線傳感器網絡、自動控制、嵌入式系統開發、網絡通信、Android移動應用開發、Web應用開發等物聯網技術，將家居環境傳感器、終端控制器、家用電器、家居網關等集成，實現家居生活環境的自動監測、自動調節、安防報警、視頻監控、遠程監控等功能。

1.2.2 工業設計要點

1) 外觀整體顏色以藍白為主色調；

2) 實訓臺A區及B區中間側邊設計為抽屜區域，兩側方便抽拉，為B1沙盤收納互換使用；

3) B1沙盤區域，不使用時需要一個蓋子蓋住沙盤，防止其它物品掉落損壞；

4) A2、B2垂直網板區域需要考慮安全卡扣及設備安全固定；

5) A1區域上或是A1底部抽屜里。A2區LCD屏與A2整體尺寸相對應，滿足大而薄的要求，集成喇叭（音箱）在屏幕區域?？紤]將鍵盤鼠標放在物聯網基礎技術原理平臺底部抽屜里，使用時抽出。收納區域（放置物聯網基礎技術原理教學模塊和其它配件）放在平面

6) 學生會有坐在側面做實驗的情況，一個實訓臺4張凳子，一般情況下兩個實訓臺拼接使用，共需8張凳子，參考兩個臺子拼接圖示；

7) 實訓臺刷卡供電、具有漏電保護等基本供電安全設計；

8) PC主機的存放需要擴展、易安裝、易維修；

9) 整體供電設計中考慮插座的位置；

10) 考慮網線、線鉗、螺絲刀等工具的收納；

11) 激活防竄貨功能的實現；

12) 桌面在放成平面上課時，要考慮耐磨性，避免學生劃傷桌面；

13) 桌面上集成了顯示器等產品，要考慮抗震性，防止學生砸桌面把設備震壞。

1.3 詳細設計

1.3.1 主控平臺

主控平臺包含PC套裝、Android移動終端、智能家居網關等設備，主要完成教學實訓的理論教學及上機實踐任務。

1.3.1.1 硬件布局

1.3.1.2 PC套裝

PC套裝包含主機、顯示器、鍵盤、鼠標，其主要功能是：

1) 完成理論教學任務；

2) 完成上機實踐操作任務；

3) 完成編程調試任務；

4) 查看實驗實訓結果；

5) 運行物聯網云服務教學平臺。

1.3.1.3 Android移動終端

Android移動終端的主要功能是實現智能家居設備遠程監控。

1) Android移動終端支撐無線傳感網技術應用教學任務，運行移動終端教學軟件，完成基于藍牙4.0無線傳感網應用場景中，移動終端與藍牙無線通信的程序設計。

2) Android移動終端支撐智能家居應用場景實訓任務，運行Android移動終端App軟件，完成智能家居應用場景實訓中Android移動終端遠程控制智能設備。

3) Android移動終端支撐智能家居應用場景實訓任務，運行語音機器人App軟件，完成智能家居應用場景實訓的語音控制智能設備。

1.3.1.4 智能網關

智能網關的主要功能是組建Zigbee無線傳感網絡，對網絡中各種傳感器、執行器和其它智能設備進行數據采集及自動控制，與云平臺保持實時通信，及時上傳設備信息到云平臺。

1) 智能網關支撐無線傳感網技術應用教學任務，運行智能網關教學軟件，完成基于Zigbee無線傳感網應用場景中，智能網關與感知層無線通信的程序設計和網關接入平臺的程序設計。

2) 智能網關支撐智能家居應用場景實訓任務，運行網關管理軟件，組建智能家居應用場景實訓所需Zigbee無線傳感網絡，通過上位機網關配置文件，實現將各類傳感器數據采集，執行器及設備的命令下發；同時接收Android移動終端所發的控制請求，實現遠程設備智能控制。

1.3.2 物聯網基礎技術原理教學平臺

物聯網基礎技術原理教學平臺，是主要針對物聯網、電子信息及計算機及相關專業的教學設備。該平臺可完成傳感器采集與控制，無線通訊，移動通訊，射頻識別，嵌入式技術等多種基礎學科教學，既可以用單個模塊訓練對應單個知識點，也可以使用多個系列的模塊練習各知識點的綜合運用。

1.3.2.1 硬件布局

1.3.2.2 硬件搭載平臺

硬件搭載平臺由通信接口，示波器儀表、電源接口、通信選擇開關、電源開關、8個SLOT模塊組成，可完成模塊電路調試、驗證及嵌入式開發；模塊拓展開發、調試及二次開發等工作；靈活性強，可隨意組合，SLOT模塊系列無限拓展，符合現代教學創意創新性理念。

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

2) 示波器儀表：完成電路節點測試，電路工作過程測試，問題排查，能夠在電路原理學習基礎上完成實踐中的驗證測試，達到理實一體效果；

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

4) 電源開關：整個硬件搭載平臺由12V電源供電，一個金屬電源開關，控制整個實驗平臺電源的通斷。

1.3.2.3 硬件模塊

1) 單片機與傳感器開發套件：套件由1個ARM Cortex-M3開發板和8個傳感器模塊組成

2) 無線傳感網套件：套件由12個模塊組成，含蓋Zigbee，WiFi，藍牙，Lora，NB-IoT，4G網絡技術；

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

1.3.2.4 教學軟件

物聯網基礎技術原理教學平臺的軟件模塊，采用C#上位機教學資源軟件及聯動場景案例，針對傳感器技術的教學，每一個傳感器的原理、實驗目的、實驗原理、實驗內容、實驗步驟、等實驗指導書內容移植到軟件模塊上，同時對實驗過程、實驗現象相對應顯示出來，實現了理實一體化教學的效果。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資源，包括實驗場景引入，實驗目的，知識點掌握，實驗步驟，關鍵代碼解析，實驗現象及實驗場景聯動。能夠讓學生不僅學習傳感器概念、原理，并且可以在邊學原理邊練習操作和開發，生動且有趣。軟件模塊的界面截圖如下圖所示：

物聯網基礎技術原理教學平臺軟件示意圖

1.3.2.5 教學功能

智能家居應用場景實訓平臺，主要是為學生在學完智能家居知識體系的核心關鍵技術后，提供一個智能家居場景環境進行實戰演練，通過掌握智能家居應用軟件，對各個場景區域如玄關、客廳、廚房、衛生間及網絡里部署安裝的傳感器、執行器設備進行配置和設定，完成智能門禁控制、智能安防、家居環境監測、家電控制、智能照明、自動窗簾、智能關窗、燃氣泄漏探測、水浸探測等家居自動化。1.3.3 智能家居應用場景實訓平臺

1.3.3.1 硬件布局

1) 玄關客廳臥室場景模塊

2) 玄關場景硬件清單及功能

3) 客廳場景清單及功能

4) 廚房衛生間場景模塊

5) 廚房場景硬件清單及功能

6) 衛生間場景硬件清單及功能

1.3.3.2 軟件模塊

1) 網關管理平臺軟件

① 智能家居網關管理軟件

智能家居智能網關管理軟件，管理家居環境中所有的傳感器、執行器、家電設備，并通過Zigbee無線傳感網自動組網，接收上位機網關配置文件和Android移動端設備配置信息，對應用場景的家居設備進行控制，并將設備狀態信息更新發送到平臺。

（1） 與上位機：接收上位機網關配置軟件發布的家居控制配置文件，解析并且進行系統配置。

（2） 與各個家居設備：下發自動控制指令到各個智能家居設備，保證智能家居各個應用場景子系統的通暢運行；接收各個感應器信息，并通過已設置好的規則聯動和報警。

（3） 網絡設置：按照上位機網關配置軟件發布的配置文件，完成與Zigbee無線網絡及其設備的連接和配置，同時完成網絡中各個面板的功能設定。

（4） 場景設置：按照上位機網關配置軟件發布的配置文件，如居家模式、離家模式，睡眠模式等，配置面板及場景所對應的按鍵。

（5） 情景聯動：監聽各個傳感器采集信息，如燃氣感應器，一旦監測到危險狀況、自動報警。

（6） 定時控制：可以提前設定某些執行器產品的自動開啟關閉時間，如：電熱水器每天晚上 20:30分自動開啟加熱，23:30分自動斷電關閉，保證您在享受熱水洗浴的同時，也帶來省電，舒適和時尚。電動窗簾的自動開啟關閉時間也可以定時設置。

② 智能家居網關上位機配置軟件

智能家居網關上位機配置軟件，主要功能是對智能家居中負載類、485類智能設備如各類燈具、窗簾、推窗器、中央空調等設備對應多功能面板進行配置，可以在多功能面板上設置按鍵、場景功能對這些設備進行控制和應用。上位機配置軟件配置的所有內容，將通過文件的形式發布給智能網關，網關接收配置文件之后將其部署到各類設備，并轉發給智能家居信息管理云平臺進行數據存儲。具體功能參考附件《智能家居多功能實訓臺上位機配置軟件設計方案》。

上位機配置軟件操作界面示意圖

2) Android移動端APP

Android移動終端APP可以進行家庭、房間、智能設備的添加，修改和刪除，同時可以部署各種場景的設備自動控制和聯動。實現遠程部署，遠程查看和控制功能。具體功能參考附件《智能家居多功能實訓臺移動端APP軟件設計方案》。

 3) 語音機器人APP

語音機器人APP，集成在線語音識別功能，可以實現調用第三方人工智能語音庫系統，完成日常對話、知識問答、家居環境參數的語音獲取、設備（電燈、報警燈、窗簾、電視、空調等）的語音控制和應用。

4) 智能面板軟件

智能面板軟件提供各種燈光、窗簾、485類智能設備的控制界面UI，在上位機網關配置軟件的配置下，完成各類設備的按鍵控制、場景按鍵控制等功能，同時與移動終端遠程設備控制進行同步。

1.3.4 智能家居設備工程實訓平臺

智能家居設備工程實訓平臺，主要是為學生提供一個設備安裝操作區域，可以演練真實設備安裝調試操作，培養學生的工程技能，使其能夠搭建相對復雜的物聯網應用系統，并對工程崗位的工作有初步認知。

1.3.4.1 硬件布局

1.1 總體概述

實訓臺需配套實驗手冊，包括物聯網基礎技術原理實驗手冊、智能家居應用場景實訓實驗手冊，以及智能家居設備工程實訓實驗手冊。

1.2 物聯網基礎技術原理實驗手冊

實驗手冊需根據教學需求和實訓目標進行編寫和提供?；A實驗包含但不限于：

1.3 智能家居應用場景實訓實驗手冊

1.4 智能家居設備安裝實訓實驗手冊

本課程基于實際工作情景的理念進行編寫，以項目實訓驅動知識教學，培養專業技能。