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职业院校智能家居实训室建设的探讨与研究


近年来,随着人们的消费水平日益提高,智能家居生活理念也越来越被大众所接受。智能家居智能楼宇是指通过通信网络系统将建筑物的结构、系统、服务、管理系统进行有机的综合,从而为用户提供一个具有了安全、便利、高效、舒适、节能的居住环境。智能楼宇是一个边沿性交叉性的学科,涉及网路通信技术、自动化控制、现代建筑技术等领域,并且有越来越多的新技术在智能楼宇中应用。随着智能家居的普及,企业对智能家居系统的安装、调试、后期系统维护等方面的要求也越来越严格,这就给职业院校培养技能人才提出了新的要求,需要职业院校根据人才需求建设适应市场发展的高技能人才培养基地。
1 智能家居实训室建设的定位
智能楼宇实训室的建设以建筑工程需求为目的,以就业为导向,才能够培养出职业素养高的,实践技能扎实的,面向企业安防系统维护、智能楼宇设备安装调试等基层技能人才。同时,以参加职业技术学院技能大赛为目标,整合、改良和完善实训设备,以适应技能大赛楼宇智能化系统安装与调试项目的训练要求。因此,智能楼宇实训室的建设思路应既要满足所开设课程的教学内容、突出实践技能训练,又需要结合职业技术院校技能大赛的要求。
智能楼宇实训室的建设应符合智能楼宇和安防系统工程课程内容的目标,以楼宇智能安防布线实训系统为主,涵盖入侵防盗报警系统、楼宇对讲门禁系统、布线与调试、视频监控系统及综合布线等子系统。
为满足实践技能训练的要求,实训室所需设备应该紧跟市场和企业的要求,有很好的扩展性,便于学生安装、拆卸、布线、设置和排除故障,操作性强。各个子系统可以独立操作分别完成相关的实训内容,使学生能够熟练掌握各子系统的安装与调试的方法。
2 智能家居实训室建设方案
现代化智能小区的建设越来越人性化,在建筑智能化技术的基础上蓬勃发展,通过新兴的智能化设备和传统网络、自控等技术的结合,大大提高人们生活的生活水准,使人们居住的环境更加安全、舒适与温馨,满足了居民的个性化需求。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备(如音视频设备、照明系统、电动窗帘、空调、安防、配电、家电、环境探测器等)连接到一起,提供APP 无线控制、远程控制、语音控制、情景模式控制等多种控制方式。与普通家居相比,智能家居不仅具有传统的居住功能,兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化,提供全方位的信息交互功能。
智能楼宇家居实训室应能根据智能楼宇工程中安防布线系统的特点,针对视频监控、门禁对讲、防盗报警等系统的安装、布线与调试进行设计,能以建筑模型为结构基础,包括智能大楼(小区)和管理中心两部分。智能大楼(小区)可模拟智能大楼的安保房间,也可模拟智能小区的安保房间。能够检验学生的团队协作、计划组织、楼宇设备安装调试、工程实施、职业素养和交流沟通能力等。
2.1 智能楼宇家居实训室应具有的特点
开放性:应采用网孔板实训间,将整机的电气控制系统结构完全开放,便于学生观察电气配置方式。配备仿真房间,便于学生拆装设备,组建线路,高度模拟智能家居环境。
工业性:所配的设备均应采用实际工程用器件,非标件的加工应符合工业标准,最大程度地缩短了与工业级设备的差距。
综合性:应涵盖视频监控、门禁对讲、防盗报警的安装及调试、照明控制、家电控制、人机交互、智能配电、安防报警、环境监测、远程控制等知识点,有效提高学生的实训兴趣与实训效果,并且主要设备可以提供控制协议方便老师二次开发、进行科研。
2.2 智能楼宇家居实训室的组成及实训内容
(1)智能楼宇家居实训室的组成。智能家居实训间应采用3100mm×1500mm×2300mm铝合金型材框架,钣金孔板装配成房间结构,与真实房间布局一致,网孔板实训墙、冷板喷涂支撑板,应包含彩色可视对讲编码室外主机、彩色可视对讲室内分机、联网器、楼层分配器、管理中心机、电控锁等设备,应包含网络半球摄像机、网络智能球型摄像机、网络红外枪型摄像机、NVR 硬盘录像机、硬盘、液晶监视器等设备,应包含紧急按钮报警器、红外探测器、温感探测器、烟雾报警器等设备,门禁对讲系统安装、接线和调试;室内安防与周界防范系统安装、接线和调试;视频监控系统安装、接线与调试;系统故障分析与解决方法;苹果SIRI 语音智能控制演示视频,包括电动窗帘开启、关闭,智能照明的开关及调光、背景音乐开启、关闭等内容。
(2)智能楼宇家居实训室的实训内容。智能楼宇家居实训室应具有如下实训内容:门禁对讲系统安装、接线和调试;室内安防与周界防范系统安装、接线和调试;视频监控系统安装、接线与调试;系统故障分析与解决方法;系统功能设计、设备安装接线、主机编程、各子系统调试、系统的单动及联动调试、系统的演示操作、系统二次开发实训等。
3 智能家居实训室建设实践教学模式
3.1 智能家居实训室主要设备选型(见表1)
序号 名称 型号
1 彩色可视对讲编码室外主机 外形尺寸应≥120mm×390mm×50mm;工作电压DC18V;4*4
数码式ATM按键;彩色可视型;密码开锁;感应卡开锁
2 彩色可视对讲室内分机 外形尺寸应≥220mm×150mm×20mm;工作电压DC18V;8 路防区1 路警号;7 寸彩色
3 楼层分配器 带短路保护;解码及视频放大功能;可带4 户分机
4 紧急按钮报警器 防火ABS 阻燃外壳;额定电流300mA;额定电压250VDC;带86 底盒
5 红外探测器 有线式;红外探测器;壁挂式;探测距离11m×12m;检测速度0.2~3.5m/ s;灵敏度二级可调;常闭报警输出;工作电压9~15VDC;35mA;安装高度2.2~3.0m;防拆输出常闭
6 烟雾报警器 有线式;光学腔迷宫;9~12VDC;10~30mA;报警音量10 英尺处85dB;尺寸Φ105mm×38mm
7 温感探测器 监视面积20m2;断电恢复;联网型;工作电压12VDC
8 半球摄像机 100 万高清;照度0.01lux;3.6mm 镜头;夜视距离20m
9 智能球型摄像 200 万像素;POE 供电;云台355 度水平旋转;90 度垂直旋转;4 倍变焦;255 预置位;红外距离30m;
10 红外枪型摄像机 100 万高清;照度0.01lux;3.6mm 镜头;夜视距离20m
11 数字硬盘录像机 LINUX 操作系统;H.265;8 路1080p 网络
12 苹果Homekit 控制桥 苹果系统智能控制;SIRI 语音控制
13 照明控制箱 豪华型;白色;底盒尺寸48cm×30.5cm×8.5cm;面板尺寸50.8cm×32.6cm×2.5cm;U型导轨安装
14 吸顶幕帘探测器 6m/ 15°;探测速度0.3~3m/ s;壁挂或吸顶;抗白光6500lux;防拆;数字温度补偿
15 三色温智能调光模块 支持24V RGB 灯带调光;导轨安装;双组设计;记忆功能;手机APP 调光
表1 智能家居控制系统主要元件一览表
除了以上的主要设备元器件以外,还需要配置常用的辅助设备,如配电系统、联网器、管理中心机、数字硬盘录像机、电脑、交换机、无线路由器、照明控制箱、主机编程及控制软件、空调机、投影仪、投影幕布、网路摄像机等。
3.2 智能家居实训室控制系统的实践操作
智能家居实训室分为多个实训平台,包括PLC 实训平台、智能家居实训设备、物联网实训平台、综合布线实训平台、弱电实训平台等。智能照明控制系统通过电脑或者手机APP 控制照明开关、亮度、RGB 色彩调节,回家模式、离家模式控制照明开启关闭,电脑软件控制照明系统、设置场景,通过手机或者平板对照明系统设置并且无线控制、语音控制。
起夜照明在感应到有人到来时就自动打开照明,延时自动关闭。通过电脑或手机APP 控制家电的智能插座的电源通断及红外线控制,达到集中管理。智能安防系统通过有入侵者发出报警信号并且通知到设定的手机;远程监控家居视频。厨房配备燃气泄露传感器,一旦检测燃气含量超标自动切断燃气管道,打开排风扇,并发出报警信息。室内环境检测系统包括空气质量探测模块室内对温湿度进行测量并且在APP 上显示,当环境参数达到设定值时自动联动空调控制、窗帘控制、照明控制。
3.3 智能家居实训室控制系统的实训教学模式
智能家居实训室的建立对职业院校课堂理论教学意义影响较大。智能家居是一个技术集成,所需要的知识涉及的技术领域较为广泛,所以智能家居的技能培养系统就需要从职业院校的教学环境、教学模式等方面,重点培养职业院校学生的动手能力。智能家居实训室的建立主要体现在以下几个方面:
(1) 实训平台的建立可以提高专业教师的实训教学水平。基于楼宇智能化的专业课程的教学,课堂上的理论知识如何更好地得到应用,需要依托于专业实训室的建设。智能家居实训平台可以把课堂上讲授的理论知识与实践动手操作技能相结合,利用现有的实训设备资源进行结合,既能提高学生的动手操作能力,又能理解课堂上讲授的理论知识并得以验证,同时教师也能够从中提高自身的专业素养和技能,达到全方位的学习。
(2)实训平台的建立可以促进教学工作的开展。教师如何在课堂上有效地让学生把握知识,提高教学效率,转换教学模式是目前较为广泛提倡的方法之一。通过教师提出问题,让学生结合已学的知识去解决问题并可以通过实训平台操作,验证解决方案。提高学生自主学习的能力,学生会在实训平台能够牢牢得把握理论知识,深化教师的讲解内容。在这样的一个实践教学过程中,教师的指导以及教学经验较为重要,同时可以通过学生的技能操作促进教学工作的进行。
(3)实训平台的建立可以提高职业院校学生的实践操作技能。智能楼宇实训室可以开设多个实训平台,可以由指导教师安排若干个不同环节的实训项目,不同的实训项目的难度各异,由学生自行分组参加,每一个实训项目结束后可以互换,这样学生可以先从自己认为能够先解决的项目入手,逐步提高实训的难度,这样有层次的技能训练极大地增强了学生动手操作的兴趣,养成积极动手解决问题的思维习惯,掌握解决问题的方法和能力。
4 智能家居实训室未来的发展构想
随着网络的迅猛发展,智能家居实训室中很多的智能化产品在我们生活中正逐步被认可和广泛使用,各种传感器的使用和软件的配合使得我们对设备的检测和检修越发简单和高效。目前智能家居实训室的通信大都采用局域网的TCP/IP 控制方式。根据目前职业院校智能家居实训室及相关专业的共同构成,在今后的发展方向上可以参考如下几个方面:①利用现有的资源设备,在其充分发展的基础上,积极开发新的实训项目,加大实训的深度,节能减排,降低实训教学成本。②集合教学各系的教学资源,引入计算机专业、控制专业的教师共同参与软件教学指导,共同开发出适合职业院校教学的实训项目。③依照学院实训室为依托,学院主导方向,邀请智能家居方向的相关企业专家来学院开展辅导,共享智能家居信息技术的最新发展动态,还可与相关企业达成订单式企业培养计划,形成校企合作的发展模式。
5 结语
随着信息技术的不断发展,社会的不断进步,智能家居作为信息化发展的重要组成部分,已经逐步深入到普通家庭中,大力培养具有实践操作能力的技能型学生成为职业技术学院的主要目标。建设适应市场需求的智能家居实训室,这对于增强学生独立动手能力的培养有着重大意义,合理安排实训项目和开发项目,能够增强理论和实践结合性,取得良好的教学和科研效果。

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