传感网应用开发1+X实训室建方案

一、概述

1.1建设背景

从院校实际教学情况与人才培养计划为出发点，贯彻传感网应用开发1+X实训室职业技能等级标准，充分考虑传感网应用开发1+X实训室从业人员的职业发展路径与成长路径，以职业素养、职业技能、知识水平为主要框架结构，设计了传感网应用开发1+X实训室职业技能等级考试内容，以满足传感网应用开发1+X实训室职业岗位的人才培养规格，畅通传感网应用开发1+X实训室领域复合型技术技能成长通道。

二、传感网应用开发1+X实训室介绍

2.1实训室简介

物联网应用技术专业的培养目标是培养掌握基础理论知识、掌握物联网核心技术、精通物联网系统及部件应用、物联网知识面宽、动手能力强、适应各种岗位工作的应用型及研发型人才，从事物联网核心部件开发、技术应用、系统搭建、系统维护升级、解决方案设计等工作。

由于物联网知识体系的庞杂性、应用性、实践性等特点，实训室和实训基地在教学过程中起的作用远比其他学科来的重要。在进行基本理论知识教学之后，实训室能够提供给学生动手实践的平台，将理论知识转为实际操作；为学生提供一个真实拟真的物联网环境，掌握各种物联网设备、部件、系统的原理、技术和运用结合企业人才需求，从基础、布线、综合、创客、应用五维角度为专业学科建设提供软硬件平台及教学实训环境的支撑。

2.2建设目标

从实际教学情况与人才培养计划为出发点，贯彻物联网安装调试员技能等级标准，充分考虑物联网安装调试员从业人员的职业发展路径与成长路径，以职业素养、职业技能、知识水平为主要框架结构，设计了物联网安装调试员技能等级考试内容，以满足物联网安装调试员岗位的人才培养规格，畅通物联网安装调试领域复合型技术技能成长通道。

三、传感网应用开发1+X实训室组成

3.1传感网应用开发实训台

传感网应用开发实训台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：以职业院校物联网专业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，最终达到物联网专业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。

技术优势

（1）无线通信模组

无线节点可以直接通过唯众“可视化界面生成器”和“可视化控制器”进行功能配置，支持动态改变无线节点模块IO口的功能，功能包括按键接入、数字量接入、数字量输出、模拟量输入、PWM输出，应做到切换这些功能时，无需重新烧写无线节点固件。

（2）可视化编辑器

通过电脑PC端可直接以“可见即可得”的方式在此工具上生成不同的设备操作界面，支持指示灯、按键、图片集合、变量视窗、图文链接等五种可视化控件。所有控件的动作都可以直接反应到实际的物联设备（即无线节点模块）上。界面生成后，可以直接导入App使用，而不需要重新编译或安装App。

（3）可视化控制器

App可实现对无线节点的数据查看、状态查看、动作控制等功能。App可实现不同无线节点间的动作联动。联动操作可直接通过App进行配置，而不需要重新编写嵌入式或App代码。App可以实现动作列表的编辑，可以将执行器的动作按顺序打包为动作列表，并为其配备触发源信号，从而实现联动。

（4）物联网关

基于ARMCortex-M4核心的通信网关，支持唯众无线节点模块，与配套唯众物联网教学App和唯众物联网PC编辑器。物联网关可以管理不同协议的无线节点模块，并能将多个无线节点模块视作不同设备，将无线节点模块的数据转换为TCP网络通信，网关同无线节点模块可以互通互联，轻松构建物联网络。具共同构成的物联应用开发平台。通过本物联网平台，可以迅速降低物联网应用的开发成本和开发时间，开发者即便不会编程，也可以在一两天之内，就迅速使用本平台开发出自己的物联网应用。唯众物联网关自带两路串口透传服务，可外接zigbee、lora、NB-IOT等多种无线传输模块，同时支持协议转换，可通过唯众物联云平台直接查看节点数据，也可生成API接口供应用层开发。

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。

3.2物联网云平台

物联网融合云平台是一款Web应用程序，该平台主要服务于全国各地的高职高专院校，为高职高专院校提供了完善物联网系统，方便于学生通过物联网融合平台学习到物联网硬件知识及掌握软件编程技术，同时满足物联网技能大赛的需要。

平台基于linux底层针对教学和技能大赛而开发，基于B/S架构，采用 MVC 模式开发；抽象出对象层，展现层和控制层，之间没有依赖性，松耦合的代码组织方便进行大规模的并行开发，分批分次对整个系统进行升级、维护、改造提供基础，扩展能力极强。物联网融合平台集教学和大赛为一体，在满足学生学习使用平台和实训设备的同时，也能提高对技能大赛所考核内容的熟练程度。每个学生可以在平台中自由创建物联网项目，通过自己的项目来控制实训设备，并且该平台同时支持多端操作（可以上网的PC、智能手机、平板电脑等），物联网融合平台真正的做到了让学生体会到物联网技术的应用以及物联网应用的职业前景。

产品特点

1、简化数据管理：对于服务层的传感器数据较多，以及用户数据较多的情况，云端支持一键同步功能，只要确保在服务层连接外网的情况下，可将数据同步到云端；对于网关、传感器设备，只要确定在服务层连接外网的情况下，服务层发生改变自动同步到云端，不需要再次添加。

2、丰富的数据分析：提供丰富的数据统计与分析结果展示，帮助学校从整体上把握设备的使用情况。

3、跨平台：基于Web架构你所需的仅仅是网页浏览器或者移动终端，无需纠结使用哪款操作系统，任何可以上网的PC、智能手机、平板电脑等设备都可以随时随地的访问云平台

平台主要有四个功能特色

第一，平台提供物联网感知层设备快速接入 物联网感知层(网关、节点，如摄像头)接入目前平台提供多种接入协议类型

第二，平台提供API标准输出 平台提供二次开发统一数据格式标准，简单，不限开发语言,以便学生通过云平台提供的统一API接口进行数据的采集、分析和设备的监测控制快速开发属于自己的物联网应用程序。

第三，实训项目管理 学生可创建、启动、修改、删除属于自己的物联网项目,并根据项目生成专属API接口文档管控项目内感知层(网关、节点，如摄像头)的硬件连接。

第四，轻松上云 平台提供完善、安全的云端数据开发接口,规避复杂物联网通信协议的解析、云端数据转换任务,简化物联网项目开发、调试过程,使学生简单、高效地开发物联网项目应用。平台非常适合物联网初学者使用，通过将感知层与应用层快速连接，降低了学习门槛，支持主流高级开发语言做出企业级的应用。

实训功能

学生可以在前台实训页面中自由创建物联网项目，创建项目之后可以对项目进行配置，如添加设备、添加传感器、配置策略。在配置完之后，学生可以执行生成API接口文档操作。学生可以参照API接口文档来进行编程，最终达到控制实训设备的目的。

3.3图形化编程工具

图形化编程工具是一款基于拖拽式图形化设计的可视化编程工具库，通过拖拽式图形化编程完成程序设计。作为一种易于掌握的图像化编程环境，是编程初学者学习和掌握程序设计方法的有力工具。用图形化编程方式去理解程序语言，可以让学生更加容易理解编程语句的内容，解决了绝大多数编程语法入门难的痛点。

图形化编程工具基于blockly语言模块，用图形模块表示使用硬件的各类底层驱动库，根据图形模块上下关联形式连接变量、函数、输入输出等各类语言代码，最终组合为可执行C语言或python语言代码。基于图形化的编程模型很好地映射实际代码关系和层级结构，替代传统的代码编写过程，简化底层硬件代码编写过程。

四、传感网应用开发1+X实训室实训室建设图

五、传感网应用开发1+X实训室实训室方案清单

六、传感网应用开发1+X实训室实训室方案价值

6.1 专业教学支撑

可提供信息技术类（综合布线、物联网、智能家居、智能安防、电子信息、嵌入式、移动互联）教学软硬件环境；可提供信息技术类（综合布线、物联网、智能家居、智能安防、电子信息、嵌入式、移动互联）实训软硬件资源；

6.2 1+X认证服务

提供1+X证书（物联网智能家居系统集成和应用、物联网传感网开发）初级、中级、高级认证培训资源；Web前端开发1+X证书初级、中级资源

6.2.1 智能家居系统集成和应用

6.2.2 传感网应用开发

6.3物联网安装调试员

6.3.1职业认定

2022年4月，北京市人力资源和社会保障局印发《关于开展新职业技能等级认定工作的通知》，将对物联网安装调试员开展技能等级认定工作，分为五个技能等级，分别是初级工（五级）、中级工（四级）、高级工（三级）、技师（二级）和高级技师（一级）。

人力资源和社会保障部教育培训中心是中华人民共和国人力资源和社会保障部的直属事业单位，承担着全国人力资源和社会保障系统干部培训、企业管理人员培训以及职业技能培训三大职责。

服务职业培训

支持人才评价工作，推动物联网技能人才队伍建设，促进物联网行业健康持续发展，实训室满足物联网安装调试员技能训练、培训。

6.3.2物联网安装调试员技能考核知识点

1、职业道德基本知识：职业守则

（1）认真严谨，忠于职守。

（2）勤奋好学，活学活用。

（3）钻研业务，勇于创新。

（4）爱岗敬业，遵纪守法。

2、基础知识：计算机基础知识

（1）计算机操作系统知识。

（2）计算机硬件知识。

（3）计算机网络知识。

（4）计算机安全知识。

（5）数据库知识。

3、电工电子基础知识

（1）电工基础知识。

（2）电气控制基础知识。

（3）供配电基础知识。

（4）电子技术基础知识。

4、物联网系统基础知识

（1）物联网系统概述。

（2）物联网感知基本知识。

（3）物联网网络和通信系统知识。

（4）物联网信息处理基本知识。

（5）物联网控制基本知识。

（6）物联网网络信息安全知识。

（7）物联网云平台及软件系统知识。

5、物联网应用场景认识

（1）智能家居。

（2）智能楼宇。

（3）智能物流。

（4）智能交通。

（5）智慧养老。

（6）智慧社区。

（7）智慧园区。

（8）智慧农业。

（9）智慧工厂。

6、安全生产与环境保护知识

（1）安全防火相关知识

（2）安全用电相关知识。

（3）环境保护相关知识。

（4）现场急救知识。

（5）作业安全管理知识。

（6）安全生产操作规范。

7、相关法律、法规知识

（1）《中华人民共和国劳动法》 相关知识。

（2）《中华人民共和国合同法》 相关知识。

（3）《中华人民共和国网络安全法》 相关知识。

（4）《中华人民共和国知识产权法》 相关知识。

（5）《计算机软件保护条例》 相关知识。

（6）《中华人民共和国计算机信息网络国际联网管理暂行规定实施办法》相关知识。

6.4技能大赛

6.4.1金砖国家技能大赛及厦门未来技能国际挑战赛

6.4.2教育主管部门物联网大赛

6.4.3人社部门物联网赛事

6.4.4行业线上大赛

6.5 物联网专业群技能大赛支撑

6.5.1 5G技术应用开发大赛

2020年中国通信学会举办，大唐多络承办的“中国大学生5G技术应用开发大赛”中，武汉唯众将作全面技术支持。

6.5.2 一带一路金砖国家技能发展与创新大赛

6.4.3建筑智能化安装与调试