数据时代下的“产学研”创新实践平台——物联网综合实训系统

数据时代下的“产学研”创新实践平台——物联网综合实训系统

物联网综合实训系统是以计算机技术，网络技术及传感器技术为支撑平台，综合职业教育教学特点，采用“模块化、可重构、工程化、易扩展”设计思路而开发的物联网工程实践教学平台

基于对物联网的识别、感知、通讯传输、组网技术以及数据分析的递进架构体系设计，契合当今物联网产业的人才模型培养需求。产品通过整合无线射频识别技术、传感网技术、短距离通讯技术、最新移动支付技术、读写器开发最新技术等器件，整合智慧交通、智慧农业、物流管理、家用智能化、城市管理等领域的最新解决方案，辅以定制化的课程设计，搭建了一个融实训创新为一体的教学开发系统。

产品结构

物联网综合实训系统由模块化、工程化、可重构的IOT创新实践平台，IOT云服务系统、IOT组态软件三大部分所构成。

IOT创新实践平台

IOT创新实践平台包含几十种模块化、可重构、工程化的传感器和控制器，十余种DTU和RTU，两种网关，四种供电电源，十余种辅助设备，安装平台使用可灵活组装的网孔板，能够组合上千种物联网实训设备，与IOT组态软件和IOT云服务一起可以满足大部分物联网技术实践教学、科研和竞赛需求。

一个网板间可以同时供1-4人实训使用，也可以灵活取下模块让学生独立实训，也可以多台实训设备联网使用，构成更大的物联网系统，使实践教学方式变得更加灵活多样。后期通过增加/更换模块、配置软件、便可拓展、升级、改造实训系统，真正做到低成本维护、升级，解决用户的后顾之忧。

IOT云服务系统

IOT云服务系统是一套针对物联网数据服务、应用快速开发而设计的系统，为用户提供一个开放的物联网行业级云服务平台，使传感器、执行机构等感知控制设计的数据接入、存储和展现变得更加轻松简单。IOT云服务系统是平台型软件，提供灵活的基于项目和设备细粒度的用户管理和权限控制机制，同时支持大规模并发访问，整个学院的所有学生，可同时接入平台开展实践。老师可随时上线检查学生实践作业、项目设计成果进度，为学生的实践和设计提供指导。

教师管理账号可以为学生分配实训设备，便于教学管理和设计，每位参与学生分配一个登陆账号，实验结果、工程设计图、项目数据都是相互独立，学生可在课堂之外通过接入互联网进行操作，同时，支持项目协作，多个学生可团队合作，共同完成物联网应用系统设计及联机调试，老师可以进行项目的查看和管理。

IOT组态软件

IOT组态软件是为物联网实践教学、创新设计等提供本地化的软件平台，通过组态软件，可以在本地实现IOT云服务系统在云端的大部分功能。当本地智能网关联外网时，支持本地数据与云端数据同步，也支持将云端数据下载到本地网关。IOT组态软件支持知识点（技能点）离散化教学、支持知识体系重构教学、也可以作为网关实现硬件系统和IOT云服务系统的联调，能网关负责建立硬件系统和物联网云服务的通信链路，将无线传感网的数据持续上传到大数据服务器，接收云服务下行控制指令，并分发给无线传感网系统。

物联网综合实训系统三种上机方式

Android智能网关

云服务

移动控制端

特色功能

1\图形化的软件开发平台

基于IOT云服务平台，学生可以在短时间内通过图形化的设计、简单的调试就可以实现物联网应用软件开发。完成应用软件的开发只需要4步。

2\硬件设备联调状态可见

IOT云服务平台在项目设计时，完成拓扑设计及配置后，将会根据策略检测连接是否正常，如果配置正确，连接正常则导线显示绿色，异常显示红色。在系统联调时，各个设备连接正确，图标右上角显示绿色小圆点，连接错误则显示红色小圆点，下方显示当前项目设备连接已完成情况。便于学生调试系统，快速找到故障，也便于指导教师及时掌握学生项目进展情况和遇上的问题，及时给出针对性的指导。

3.自动生成应用软件APP

IOT云服务平台独创性地开发了一套应用软件定制系统，根据项目教学驱动，自动生成定制APP，实现物联网系统的数据查询和反向控制。

4硬件设备数据化、平台硬件无关化

物联网综合实训系统在IOT云服务上的数据可以分为三个层次：

上述过程将通过大数据服务、变量和控制策略，将物理量数据和应用层的数据使用做了隔离，实现了硬件的数据化，应用的硬件无关化。只要硬件在工作，数据库里本硬件的数据就一直在刷新，每位用户都可以通过调用这些硬件数据，保证课程的延续性。

因此，硬件数据化、使得应用系统设计无关乎硬件，所有学生都可以使用同个设备所产生的数据，设计各种应用系统，适合设备数有限的实验室。或者老师可以将所有的设备数据化之后，让学生共同使用，实现超高复杂度的项目设计。

5数据多维度查询和数据可视化

IOT云服务平台采用分布式缓存和云存储技术，保障高并发的数据接入、存储的可靠性和安全性，系统提供基于海量数据的查询、统计和分析服务，满足用户多维度的查询和数据可视化。

6\支持教师全局在线管理

在IOT云服务平台，老师可直接查看学生的项目设计情况，可以对项目设计过程提供指导。同时，在IOT云服务平台下，学生的物联网作业提交将变得前所未有的清晰、方便：

7支持二次开发

A. IOT创新实践平台硬件模块内部预留有开发接口及空余位置，支持二次开发

B.通过API开发自己的云服务前端系统

IOT云服务提供丰富的开放API接口，支持标准的xml和json数据格式，动手能力较强的学生可以通过API接口，自己设计和开发出一套物联网应用管理系统。详尽的API接口文档，可以指导您进行设备注册、从数据库获取实时和历史数据、调用API接口控制执行器等

产品特点

物联网综合实训系统由各种辅助设备、感知控制模块、网络通信模块、网关、组态软件、IOT云服务、应用软件等构成具有完整物联网四层架构模型的实践教学平台，充分将职业教育教学需求、物联网系统特点、工程实践能力要求相结合，教师、学生都可以根据实际情况进行课程规划、设备、项目、实现方式、学习内容、二次开发拓展等的灵活选择，让学生平时的训练跟企业岗位能力要求“零”距离，学岗融合，真正做到“做中学”、“学中做”。本产品具有以下几个特点：

模块化的实践设备

物联网实训系统将完整的物联网技术体系进行解离，拆分成一个个独立的技术点（知识点），低年级的同学进行物联网学习时，需要一个知识点一个知识点的学习，往往不需要太复杂的设备，但需要能够对过程更加清楚的认识和对该知识点进行扩展。模块化的设计就能较好的满足这一需求。

可重构的实践系统

物联网实训系统的各种模块之间遵循通用的接口、电气和数据接口，各个模块可以自由组合，重新构建物联网应用系统。各个通信DTU、传感器、执行器、控制模块的扩展接口都可以相互对接，通过组合感知、控制、执行、通信、软件自定义等软硬件模块，实现分离知识点到物联网知识体系的构建，系统集成的和行业应用应用规划设计的实践。

程化的实践设备

物联网实训系统选用当前主流的工业级器件作为核心元器件，设备外观、接口、电气参数等方面均采用工业标准，将供电、通信、接口、传感器、执行器等拆分出来单独开发成工业应用模块，让学生在训练过程中更加清楚系统的各个部分组成，便于培养学生系统架构、设备选型、系统集成等能力，学生可以根据应用场景实际需要、当前条件择优选择系统架构、供电方式、通信方式、传感器类型等，最大程度的贴近真实应用，真正训练学生的工程应用能力。

扩展的实践平台

物联网实训系统各个模块独立、统一的接口标准、软件开放API易于扩展或接入其他系统平台。同时设计有通用继电器控制模块、红外转发模块、模拟量采集器、数字量采集器、语音控制模块等，易于集成现有的大部分设备，便于系统进一步的扩展。

教学资源系列化

从教学知识点、课程学时、教材课程设计、到实训项目和其他配套的软性教学服务，内容层次递进，从基础技术到行业应用，从理论知识到实际操作训练，从技术层面到整个行业应用项目方案掌握，本产品提供系列化教学服务体系。

课程设计多元化

结合中高职、本科院校的广大学生的就业方向，以及企事业用人单位的招工岗位实际要求，本产品提供不同阶梯的课程设计，满足中高职、本科院校的广大师生的教学需求。

A、中职学校：除理论知识外，侧重于系统搭建、配置、安装、调试与部品故障初判、简单维修等；

B、高职、本科院校：在上述需求的基础上，侧重于软硬件设计、软件开发、系统集成等其他需求。

教学服务

物联网综合实训系统支持开设以下类别课程：

课程类别

1电工电子类实践课：电工电子技术实训、弱电供电系统实训、单片机技术实训、控制技术实训等。2传感类实践课：传感器与传感网络实训、传感器检测技术实训、传感器应用实训等。3通信类实践课：物联网通信技术实验/实训、无线传感网络实训、局域网组网技术实训、计算机网络实训等。4嵌入式类实践课：Linux操作系统实训、Android操作系统实训、嵌入式系统开发实训、单片机应用系统开发实训等。5软件开发类：Android移动应用开发实训、web前端技术、数据库技术实训等。6 系统集成及行业应用类：智能家居系统工程实训、综合布线技术工程实训、智慧农业实训、物联网工程设计与实施实训等。

产品拓展

物联网综合实训系统模块化、接口通用化的硬件设计和独特的软件设计，使得系统可以很容易的进行拓展，通过增加传感器、执行机构、辅助设备等硬件设备，在软件上重新添加和定义硬件，选择设计软件界面就可以将系统变成智能家居实训系统、智慧农业实训系统、智慧城市实训系统、智能环保实训系统等实训平台。以最小的成本满足不同的用户需求，解决用户后期升级改造的难题。

智能家居实训系统

智能家居实训系统在物联网综合实训系统上简化基础技术实训模块，选配大量具有代表性的智能家居行业应用模块，可以完成智慧照明、智慧安防、智能影音、智能暖通、环境监测与改善、生活安全、智能门窗等功能，实现智能家庭、智慧办公、智慧社区、智慧酒店、智慧养老等场景应用，为物联网专业智能家居方向提供比较健全的行业应用工程实训支撑

实训课程内容

局域网络的搭建与部署

CAD、VISIO工程制图

wifi、红外协议、315、433协议解析

zigbee协议解析

感知设备、智能设备产品选型

物联网应用系统开发

物联工程设计与实施

招投标方案制作

智慧农业实训系统

智慧农业实训系统在物联网综合实训系统的基础上简化了基础技术实训模块，增加大量具有代表性的智能农业行业应用模块，可以完成智慧农业大屏、土壤墒情检测、智能虫情监测、灾情、苗情监测、气象环境监测、联动设备远程控制、农产品溯源、电商系统等功能，实现养殖、种植等农业应用场景，为物联网专业智慧农业方向提供比较健全的行业应用工程实训支撑。

实训课程内容

局域网络的搭建与部署

智慧农业大屏的组建

农业数据采集与检测

ZigBee、modbus、NB、LORA协议的学习

GIS系统的熟悉

CAD、VISIO工程制图

感知设备、智能设备产品选型

物联网应用系统开发

物联工程设计与实施

招投标方案制作

智慧城市实训系统

智慧城市实训平台在物联网综合实训系统上简化了基础技术实训模块，增加大量具有代表性的智慧城市行业应用模块，可以完成智慧路灯、智慧电梯、智慧井盖、城市内涝排水、智慧管廊、智慧消防等城市应用场景，为物联网专业智慧城市方向提供比较健全的行业应用工程实训支撑。

实训课程内容

局域网络的搭建与部署智慧城市监控中心的组建智慧城市数据采集与检测以太网、modbus、NB、LORA协议的学习感知设备、智能设备产品选型物联网应用系统开发物联工程设计与实施