數據時代下的“產學研”創新實踐平臺——物聯網綜合實訓系統
數據時代下的“產學研”創新實踐平臺——物聯網綜合實訓系統
物聯網綜合實訓系統是以計算機技術，網絡技術及傳感器技術為支撐平臺，綜合職業教育教學特點，采用“模塊化、可重構、工程化、易擴展”設計思路而開發的物聯網工程實踐教學平臺
基于對物聯網的識別、感知、通訊傳輸、組網技術以及數據分析的遞進架構體系設計，契合當今物聯網產業的人才模型培養需求。產品通過整合無線射頻識別技術、傳感網技術、短距離通訊技術、最新移動支付技術、讀寫器開發最新技術等器件，整合智慧交通、智慧農業、物流管理、家用智能化、城市管理等領域的最新解決方案，輔以定制化的課程設計，搭建了一個融實訓創新為一體的教學開發系統。
產品結構
物聯網綜合實訓系統由模塊化、工程化、可重構的IOT創新實踐平臺，IOT云服務系統、IOT組態軟件三大部分所構成。
IOT創新實踐平臺
IOT創新實踐平臺包含幾十種模塊化、可重構、工程化的傳感器和控制器，十余種DTU和RTU，兩種網關，四種供電電源，十余種輔助設備，安裝平臺使用可靈活組裝的網孔板，能夠組合上千種物聯網實訓設備，與IOT組態軟件和IOT云服務一起可以滿足大部分物聯網技術實踐教學、科研和競賽需求。
一個網板間可以同時供1-4人實訓使用，也可以靈活取下模塊讓學生獨立實訓，也可以多臺實訓設備聯網使用，構成更大的物聯網系統，使實踐教學方式變得更加靈活多樣。后期通過增加/更換模塊、配置軟件、便可拓展、升級、改造實訓系統，真正做到低成本維護、升級，解決用戶的后顧之憂。
IOT云服務系統
IOT云服務系統是一套針對物聯網數據服務、應用快速開發而設計的系統，為用戶提供一個開放的物聯網行業級云服務平臺，使傳感器、執行機構等感知控制設計的數據接入、存儲和展現變得更加輕松簡單。IOT云服務系統是平臺型軟件，提供靈活的基于項目和設備細粒度的用戶管理和權限控制機制，同時支持大規模并發訪問，整個學院的所有學生，可同時接入平臺開展實踐。老師可隨時上線檢查學生實踐作業、項目設計成果進度，為學生的實踐和設計提供指導。
教師管理賬號可以為學生分配實訓設備，便于教學管理和設計，每位參與學生分配一個登陸賬號，實驗結果、工程設計圖、項目數據都是相互獨立，學生可在課堂之外通過接入互聯網進行操作，同時，支持項目協作，多個學生可團隊合作，共同完成物聯網應用系統設計及聯機調試，老師可以進行項目的查看和管理。
IOT組態軟件
IOT組態軟件是為物聯網實踐教學、創新設計等提供本地化的軟件平臺，通過組態軟件，可以在本地實現IOT云服務系統在云端的大部分功能。當本地智能網關聯外網時，支持本地數據與云端數據同步，也支持將云端數據下載到本地網關。IOT組態軟件支持知識點（技能點）離散化教學、支持知識體系重構教學、也可以作為網關實現硬件系統和IOT云服務系統的聯調，能網關負責建立硬件系統和物聯網云服務的通信鏈路，將無線傳感網的數據持續上傳到大數據服務器，接收云服務下行控制指令，并分發給無線傳感網系統。
物聯網綜合實訓系統三種上機方式
Android智能網關
云服務
移動控制端
特色功能
1\圖形化的軟件開發平臺
基于IOT云服務平臺，學生可以在短時間內通過圖形化的設計、簡單的調試就可以實現物聯網應用軟件開發。完成應用軟件的開發只需要4步。
2\硬件設備聯調狀態可見
IOT云服務平臺在項目設計時，完成拓撲設計及配置后，將會根據策略檢測連接是否正常，如果配置正確，連接正常則導線顯示綠色，異常顯示紅色。在系統聯調時，各個設備連接正確，圖標右上角顯示綠色小圓點，連接錯誤則顯示紅色小圓點，下方顯示當前項目設備連接已完成情況。便于學生調試系統，快速找到故障，也便于指導教師及時掌握學生項目進展情況和遇上的問題，及時給出針對性的指導。
3.自動生成應用軟件APP
IOT云服務平臺獨創性地開發了一套應用軟件定制系統，根據項目教學驅動，自動生成定制APP，實現物聯網系統的數據查詢和反向控制。
4硬件設備數據化、平臺硬件無關化
物聯網綜合實訓系統在IOT云服務上的數據可以分為三個層次：
上述過程將通過大數據服務、變量和控制策略，將物理量數據和應用層的數據使用做了隔離，實現了硬件的數據化，應用的硬件無關化。只要硬件在工作，數據庫里本硬件的數據就一直在刷新，每位用戶都可以通過調用這些硬件數據，保證課程的延續性。
因此，硬件數據化、使得應用系統設計無關乎硬件，所有學生都可以使用同個設備所產生的數據，設計各種應用系統，適合設備數有限的實驗室?；蛘呃蠋熆梢詫⑺械脑O備數據化之后，讓學生共同使用，實現超高復雜度的項目設計。
5數據多維度查詢和數據可視化
IOT云服務平臺采用分布式緩存和云存儲技術，保障高并發的數據接入、存儲的可靠性和安全性，系統提供基于海量數據的查詢、統計和分析服務，滿足用戶多維度的查詢和數據可視化。
6\支持教師全局在線管理
在IOT云服務平臺，老師可直接查看學生的項目設計情況，可以對項目設計過程提供指導。同時，在IOT云服務平臺下，學生的物聯網作業提交將變得前所未有的清晰、方便：
7支持二次開發
A. IOT創新實踐平臺硬件模塊內部預留有開發接口及空余位置，支持二次開發
B.通過API開發自己的云服務前端系統
IOT云服務提供豐富的開放API接口，支持標準的xml和json數據格式，動手能力較強的學生可以通過API接口，自己設計和開發出一套物聯網應用管理系統。詳盡的API接口文檔，可以指導您進行設備注冊、從數據庫獲取實時和歷史數據、調用API接口控制執行器等
產品特點
物聯網綜合實訓系統由各種輔助設備、感知控制模塊、網絡通信模塊、網關、組態軟件、IOT云服務、應用軟件等構成具有完整物聯網四層架構模型的實踐教學平臺，充分將職業教育教學需求、物聯網系統特點、工程實踐能力要求相結合，教師、學生都可以根據實際情況進行課程規劃、設備、項目、實現方式、學習內容、二次開發拓展等的靈活選擇，讓學生平時的訓練跟企業崗位能力要求“零”距離，學崗融合，真正做到“做中學”、“學中做”。本產品具有以下幾個特點：
模塊化的實踐設備
物聯網實訓系統將完整的物聯網技術體系進行解離，拆分成一個個獨立的技術點（知識點），低年級的同學進行物聯網學習時，需要一個知識點一個知識點的學習，往往不需要太復雜的設備，但需要能夠對過程更加清楚的認識和對該知識點進行擴展。模塊化的設計就能較好的滿足這一需求。
可重構的實踐系統
物聯網實訓系統的各種模塊之間遵循通用的接口、電氣和數據接口，各個模塊可以自由組合，重新構建物聯網應用系統。各個通信DTU、傳感器、執行器、控制模塊的擴展接口都可以相互對接，通過組合感知、控制、執行、通信、軟件自定義等軟硬件模塊，實現分離知識點到物聯網知識體系的構建，系統集成的和行業應用應用規劃設計的實踐。
程化的實踐設備
物聯網實訓系統選用當前主流的工業級器件作為核心元器件，設備外觀、接口、電氣參數等方面均采用工業標準，將供電、通信、接口、傳感器、執行器等拆分出來單獨開發成工業應用模塊，讓學生在訓練過程中更加清楚系統的各個部分組成，便于培養學生系統架構、設備選型、系統集成等能力，學生可以根據應用場景實際需要、當前條件擇優選擇系統架構、供電方式、通信方式、傳感器類型等，最大程度的貼近真實應用，真正訓練學生的工程應用能力。
擴展的實踐平臺
物聯網實訓系統各個模塊獨立、統一的接口標準、軟件開放API易于擴展或接入其他系統平臺。同時設計有通用繼電器控制模塊、紅外轉發模塊、模擬量采集器、數字量采集器、語音控制模塊等，易于集成現有的大部分設備，便于系統進一步的擴展。
教學資源系列化
從教學知識點、課程學時、教材課程設計、到實訓項目和其他配套的軟性教學服務，內容層次遞進，從基礎技術到行業應用，從理論知識到實際操作訓練，從技術層面到整個行業應用項目方案掌握，本產品提供系列化教學服務體系。
課程設計多元化
結合中高職、本科院校的廣大學生的就業方向，以及企事業用人單位的招工崗位實際要求，本產品提供不同階梯的課程設計，滿足中高職、本科院校的廣大師生的教學需求。
A、中職學校：除理論知識外，側重于系統搭建、配置、安裝、調試與部品故障初判、簡單維修等；
B、高職、本科院校：在上述需求的基礎上，側重于軟硬件設計、軟件開發、系統集成等其他需求。
教學服務
物聯網綜合實訓系統支持開設以下類別課程：
課程類別
1電工電子類實踐課：電工電子技術實訓、弱電供電系統實訓、單片機技術實訓、控制技術實訓等。2傳感類實踐課：傳感器與傳感網絡實訓、傳感器檢測技術實訓、傳感器應用實訓等。3通信類實踐課：物聯網通信技術實驗/實訓、無線傳感網絡實訓、局域網組網技術實訓、計算機網絡實訓等。4嵌入式類實踐課：Linux操作系統實訓、Android操作系統實訓、嵌入式系統開發實訓、單片機應用系統開發實訓等。5軟件開發類：Android移動應用開發實訓、web前端技術、數據庫技術實訓等。6 系統集成及行業應用類：智能家居系統工程實訓、綜合布線技術工程實訓、智慧農業實訓、物聯網工程設計與實施實訓等。
產品拓展
物聯網綜合實訓系統模塊化、接口通用化的硬件設計和獨特的軟件設計，使得系統可以很容易的進行拓展，通過增加傳感器、執行機構、輔助設備等硬件設備，在軟件上重新添加和定義硬件，選擇設計軟件界面就可以將系統變成智能家居實訓系統、智慧農業實訓系統、智慧城市實訓系統、智能環保實訓系統等實訓平臺。以最小的成本滿足不同的用戶需求，解決用戶后期升級改造的難題。
智能家居實訓系統
智能家居實訓系統在物聯網綜合實訓系統上簡化基礎技術實訓模塊，選配大量具有代表性的智能家居行業應用模塊，可以完成智慧照明、智慧安防、智能影音、智能暖通、環境監測與改善、生活安全、智能門窗等功能，實現智能家庭、智慧辦公、智慧社區、智慧酒店、智慧養老等場景應用，為物聯網專業智能家居方向提供比較健全的行業應用工程實訓支撐
實訓課程內容
局域網絡的搭建與部署
CAD、VISIO工程制圖
wifi、紅外協議、315、433協議解析
zigbee協議解析
感知設備、智能設備產品選型
物聯網應用系統開發
物聯工程設計與實施
招投標方案制作
智慧農業實訓系統
智慧農業實訓系統在物聯網綜合實訓系統的基礎上簡化了基礎技術實訓模塊，增加大量具有代表性的智能農業行業應用模塊，可以完成智慧農業大屏、土壤墑情檢測、智能蟲情監測、災情、苗情監測、氣象環境監測、聯動設備遠程控制、農產品溯源、電商系統等功能，實現養殖、種植等農業應用場景，為物聯網專業智慧農業方向提供比較健全的行業應用工程實訓支撐。
實訓課程內容
局域網絡的搭建與部署
智慧農業大屏的組建
農業數據采集與檢測
ZigBee、modbus、NB、LORA協議的學習
GIS系統的熟悉
CAD、VISIO工程制圖
感知設備、智能設備產品選型
物聯網應用系統開發
物聯工程設計與實施
招投標方案制作
智慧城市實訓系統
智慧城市實訓平臺在物聯網綜合實訓系統上簡化了基礎技術實訓模塊，增加大量具有代表性的智慧城市行業應用模塊，可以完成智慧路燈、智慧電梯、智慧井蓋、城市內澇排水、智慧管廊、智慧消防等城市應用場景，為物聯網專業智慧城市方向提供比較健全的行業應用工程實訓支撐。
實訓課程內容
局域網絡的搭建與部署智慧城市監控中心的組建智慧城市數據采集與檢測以太網、modbus、NB、LORA協議的學習感知設備、智能設備產品選型物聯網應用系統開發物聯工程設計與實施
