1.1 产品样式示意图

智能家居多功能实训台采用翻转隐藏式设计，使用方便，操作简单，桌面平整美观，能同时内嵌显示器、PC主机、各种教学实训平台及模块，具备理实一体课程通用使用，上理论课时桌面可整理成平面，实训课时可将桌面翻盖，布置成实训需要的场景教学形式。

1.2 产品布局描述

1.2.1 区域描述

智能家居多功能实训台，分为A区和B区，当平常一般教学时，两个区域都可以布置成平面作为桌子；当进行物联网技术教学实训时，A区和B区都可翻盖竖立为水平区以及垂直区两个区域。

A区：水平为A1区，垂直为A2区

A1区域为物联网基础技术原理教学平台、物联网模块收纳区；

A2区域为控制执行及人工智能扩展区；

B区：水平为B1区，垂直为B2区

B1区域为智能家居应用场景实训平台。

1） B1-1玄关客厅卧室场景沙盘，B1-2厨房卫生间场景沙盘；设计为封闭式可移动、可装卸互换沙盘（尺寸600mm*400mm)；

2） B1区底盘设计为升降支架台模式，B1沙盘放置在底盘上随之升降。当进行教学实训时，B区翻盖竖立后，通过开关机制，将B1沙盘升至水平面；结束教学实训时，再通过开关机制将B1沙盘降至水平面下方，便于收纳；

3） B1沙盘收纳区，设计在A区及B区中间侧边两个抽屉。两个沙盘中任意一个放置于B1区升降支架台，另外一个放置于沙盘收纳区。

B2区域为智能家居设备工程实训平台。

综合运用传感器采集、无线传感器网络、自动控制、嵌入式系统开发、网络通信、Android移动应用开发、Web应用开发等物联网技术，将家居环境传感器、终端控制器、家用电器、家居网关等集成，实现家居生活环境的自动监测、自动调节、安防报警、视频监控、远程监控等功能。

1.2.2 工业设计要点

1) 外观整体颜色以蓝白为主色调；

2) 实训台A区及B区中间侧边设计为抽屉区域，两侧方便抽拉，为B1沙盘收纳互换使用；

3) B1沙盘区域，不使用时需要一个盖子盖住沙盘，防止其它物品掉落损坏；

4) A2、B2垂直网板区域需要考虑安全卡扣及设备安全固定；

5) A1区域上或是A1底部抽屉里。A2区LCD屏与A2整体尺寸相对应，满足大而薄的要求，集成喇叭（音箱）在屏幕区域。考虑将键盘鼠标放在物联网基础技术原理平台底部抽屉里，使用时抽出。收纳区域（放置物联网基础技术原理教学模块和其它配件）放在平面

6) 学生会有坐在侧面做实验的情况，一个实训台4张凳子，一般情况下两个实训台拼接使用，共需8张凳子，参考两个台子拼接图示；

7) 实训台刷卡供电、具有漏电保护等基本供电安全设计；

8) PC主机的存放需要扩展、易安装、易维修；

9) 整体供电设计中考虑插座的位置；

10) 考虑网线、线钳、螺丝刀等工具的收纳；

11) 激活防窜货功能的实现；

12) 桌面在放成平面上课时，要考虑耐磨性，避免学生划伤桌面；

13) 桌面上集成了显示器等产品，要考虑抗震性，防止学生砸桌面把设备震坏。

1.3 详细设计

1.3.1 主控平台

主控平台包含PC套装、Android移动终端、智能家居网关等设备，主要完成教学实训的理论教学及上机实践任务。

1.3.1.1 硬件布局

1.3.1.2 PC套装

PC套装包含主机、显示器、键盘、鼠标，其主要功能是：

1) 完成理论教学任务；

2) 完成上机实践操作任务；

3) 完成编程调试任务；

4) 查看实验实训结果；

5) 运行物联网云服务教学平台。

1.3.1.3 Android移动终端

Android移动终端的主要功能是实现智能家居设备远程监控。

1) Android移动终端支撑无线传感网技术应用教学任务，运行移动终端教学软件，完成基于蓝牙4.0无线传感网应用场景中，移动终端与蓝牙无线通信的程序设计。

2) Android移动终端支撑智能家居应用场景实训任务，运行Android移动终端App软件，完成智能家居应用场景实训中Android移动终端远程控制智能设备。

3) Android移动终端支撑智能家居应用场景实训任务，运行语音机器人App软件，完成智能家居应用场景实训的语音控制智能设备。

1.3.1.4 智能网关

智能网关的主要功能是组建Zigbee无线传感网络，对网络中各种传感器、执行器和其它智能设备进行数据采集及自动控制，与云平台保持实时通信，及时上传设备信息到云平台。

1) 智能网关支撑无线传感网技术应用教学任务，运行智能网关教学软件，完成基于Zigbee无线传感网应用场景中，智能网关与感知层无线通信的程序设计和网关接入平台的程序设计。

2) 智能网关支撑智能家居应用场景实训任务，运行网关管理软件，组建智能家居应用场景实训所需Zigbee无线传感网络，通过上位机网关配置文件，实现将各类传感器数据采集，执行器及设备的命令下发；同时接收Android移动终端所发的控制请求，实现远程设备智能控制。

1.3.2 物联网基础技术原理教学平台

物联网基础技术原理教学平台，是主要针对物联网、电子信息及计算机及相关专业的教学设备。该平台可完成传感器采集与控制，无线通讯，移动通讯，射频识别，嵌入式技术等多种基础学科教学，既可以用单个模块训练对应单个知识点，也可以使用多个系列的模块练习各知识点的综合运用。

1.3.2.1 硬件布局

1.3.2.2 硬件搭载平台

硬件搭载平台由通信接口，示波器仪表、电源接口、通信选择开关、电源开关、8个SLOT模块组成，可完成模块电路调试、验证及嵌入式开发；模块拓展开发、调试及二次开发等工作；灵活性强，可随意组合，SLOT模块系列无限拓展，符合现代教学创意创新性理念。

1) 通信接口：由USB接口，RS232接口组成，完成硬件搭载平台传感信息与PC端C#软件信息互通及应用场景模拟；

2) 示波器仪表：完成电路节点测试，电路工作过程测试，问题排查，能够在电路原理学习基础上完成实践中的验证测试，达到理实一体效果；

3) 通信选择开关：RS232接口与在线培训平台接口有两种，串口TTL电平接口，RS485总线接口。根据通信选择开关所处档位，选择一种通信模式与SLOT模块进行信息互通；

4) 电源开关：整个硬件搭载平台由12V电源供电，一个金属电源开关，控制整个实验平台电源的通断。

1.3.2.3 硬件模块

1) 单片机与传感器开发套件：套件由1个ARM Cortex-M3开发板和8个传感器模块组成

2) 无线传感网套件：套件由12个模块组成，含盖Zigbee，WiFi，蓝牙，Lora，NB-IoT，4G网络技术；

3) 射频识别套件：套件由7个模块组成，含盖125K低频、13.56M高频、900M超高频、2.4G有源、指纹识别和条码识别等。

1.3.2.4 教学软件

物联网基础技术原理教学平台的软件模块，采用C#上位机教学资源软件及联动场景案例，针对传感器技术的教学，每一个传感器的原理、实验目的、实验原理、实验内容、实验步骤、等实验指导书内容移植到软件模块上，同时对实验过程、实验现象相对应显示出来，实现了理实一体化教学的效果。并且可以在此软件模块上加载各系列硬件模块套件的教学资源，包括实验场景引入，实验目的，知识点掌握，实验步骤，关键代码解析，实验现象及实验场景联动。能够让学生不仅学习传感器概念、原理，并且可以在边学原理边练习操作和开发，生动且有趣。软件模块的界面截图如下图所示：

物联网基础技术原理教学平台软件示意图

1.3.2.5 教学功能

智能家居应用场景实训平台，主要是为学生在学完智能家居知识体系的核心关键技术后，提供一个智能家居场景环境进行实战演练，通过掌握智能家居应用软件，对各个场景区域如玄关、客厅、厨房、卫生间及网络里部署安装的传感器、执行器设备进行配置和设定，完成智能门禁控制、智能安防、家居环境监测、家电控制、智能照明、自动窗帘、智能关窗、燃气泄漏探测、水浸探测等家居自动化。1.3.3 智能家居应用场景实训平台

1.3.3.1 硬件布局

1) 玄关客厅卧室场景模块

2) 玄关场景硬件清单及功能

3) 客厅场景清单及功能

4) 厨房卫生间场景模块

5) 厨房场景硬件清单及功能

6) 卫生间场景硬件清单及功能

1.3.3.2 软件模块

1) 网关管理平台软件

① 智能家居网关管理软件

智能家居智能网关管理软件，管理家居环境中所有的传感器、执行器、家电设备，并通过Zigbee无线传感网自动组网，接收上位机网关配置文件和Android移动端设备配置信息，对应用场景的家居设备进行控制，并将设备状态信息更新发送到平台。

（1） 与上位机：接收上位机网关配置软件发布的家居控制配置文件，解析并且进行系统配置。

（2） 与各个家居设备：下发自动控制指令到各个智能家居设备，保证智能家居各个应用场景子系统的通畅运行；接收各个感应器信息，并通过已设置好的规则联动和报警。

（3） 网络设置：按照上位机网关配置软件发布的配置文件，完成与Zigbee无线网络及其设备的连接和配置，同时完成网络中各个面板的功能设定。

（4） 场景设置：按照上位机网关配置软件发布的配置文件，如居家模式、离家模式，睡眠模式等，配置面板及场景所对应的按键。

（5） 情景联动：各个传感器采集信息，如燃气感应器，一旦监测到危险状况、自动报警。

（6） 定时控制：可以提前设定某些执行器产品的自动开启关闭时间，如：电热水器每天晚上 20:30分自动开启加热，23:30分自动断电关闭，保证您在享受热水洗浴的同时，也带来省电，舒适和时尚。电动窗帘的自动开启关闭时间也可以定时设置。

② 智能家居网关上位机配置软件

智能家居网关上位机配置软件，主要功能是对智能家居中负载类、485类智能设备如各类灯具、窗帘、推窗器、空调等设备对应多功能面板进行配置，可以在多功能面板上设置按键、场景功能对这些设备进行控制和应用。上位机配置软件配置的所有内容，将通过文件的形式发布给智能网关，网关接收配置文件之后将其部署到各类设备，并转发给智能家居信息管理云平台进行数据存储。具体功能参考附件《智能家居多功能实训台上位机配置软件设计方案》。

上位机配置软件操作界面示意图

2) Android移动端APP

Android移动终端APP可以进行家庭、房间、智能设备的添加，修改和删除，同时可以部署各种场景的设备自动控制和联动。实现远程部署，远程查看和控制功能。具体功能参考附件《智能家居多功能实训台移动端APP软件设计方案》。

 3) 语音机器人APP

语音机器人APP，集成在线语音识别功能，可以实现调用第三方人工智能语音库系统，完成日常对话、知识问答、家居环境参数的语音获取、设备（电灯、报警灯、窗帘、电视、空调等）的语音控制和应用。

4) 智能面板软件

智能面板软件提供各种灯光、窗帘、485类智能设备的控制界面UI，在上位机网关配置软件的配置下，完成各类设备的按键控制、场景按键控制等功能，同时与移动终端远程设备控制进行同步。

1.3.4 智能家居设备工程实训平台

智能家居设备工程实训平台，主要是为学生提供一个设备安装操作区域，可以演练真实设备安装调试操作，培养学生的工程技能，使其能够搭建相对复杂的物联网应用系统，并对工程岗位的工作有初步认知。

1.3.4.1 硬件布局

1.1 总体概述

实训台需配套实验手册，包括物联网基础技术原理实验手册、智能家居应用场景实训实验手册，以及智能家居设备工程实训实验手册。

1.2 物联网基础技术原理实验手册

实验手册需根据教学需求和实训目标进行编写和提供。基础实验包含但不限于：

1.3 智能家居应用场景实训实验手册

1.4 智能家居设备安装实训实验手册

本课程基于实际工作情景的理念进行编写，以项目实训驱动知识教学，培养专业技能。