技师学院物联网实训室建建设方案

一、概述

1.1专业背景

物联网（Internet of Things）被称为继计算机、互联网之后世界信息产业第三次浪潮，它并非一个全新的技术领域，而是现代信息技术发展到一定阶段后出现的一种聚合性应用与技术提升，是随着传感网、通信网、互联网的成熟与积淀，人类生产、生活方式的变化应运而生的。

目前，对物联网的通用定义是：通过射频识别（RFID）、传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

从物联网的定义中可以看出：物联网就是物物相连的互联网，这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的核心是解决信息世界与物理世界的互联互通，并藉此给人类的生活、生产方式带来更加智能与便捷的变化。

在国内，政府对物联网产业投以极大的产业关注及支持，因此产业发展迅速，已经逐渐从未来愿景走向现实应用。物联网运用领域非常广泛，包括智能家居、智能农业、智能交通、智能工业现场、智能环境保护、医疗健康、公共安全、智能消防、工业监测、助老助残等等。

1.2人才需求

物联网的应用领域非常广泛，重点应用包括智能交通、智能物流、智能电网 、智能医疗、智能工业、智能农业、环境监控与灾害预警、智能家居、公共安全、社会公共事业、金融与服务业、智慧城市、国防与军事等各个领域，可以说包括 了各行各业、各个物品。

从产业需求来看，物联网人才总体上分可以分为研究型人才、工程应用型人才以及技能型人才三个类型：

研究型人才主要为研究生层次或研究型高校所培养的毕业生，是各类研究型企业或高新企业的研发部、研究院所亟需的人才。我国现在大力强调自主创新，而自主创新最终要落实在企业身上，因此具有研究和创新特色的企业，应该得到大力培育。根据国内的划分，研发投入占销售收入 9%以上是研究型企业的重要判断标准之一，这类企业主要以物联网政策研究、行业标准制定、咨询顾问、规划测评、技术研发等为主。

工程应用型人才主要为各类本科学校或信息类职业技能院校毕业生，以从事物联网系统设计、产品开发、物联网项目实施等为主，包括RFID系统设计与开发、嵌入式软件开发、网络安装调试、物联网硬件开发、传感技术开发、市场营销、售前售后技术支持等工作。以系统设计、产品开发、工程项目策划与实施为主的这类企业，在我国数量庞大，其需要的工程应用人才除了需要具备必要基础理论知识的同时，更应注重工程应用技术能力的培养，加强工程实践的实际训练，突出技术应用能力、培养创新能力。

技能型人才主要为各类职业技能院校院校毕业生，如各类物联网业务运营管理人才、市场销售人才、业务应用人才、客户服务人才和系统维护人才等。技能型人才主要服务于物联网服务型企业或物联网系统使用方，如提供物联网业务服务的运营企业、物联网系统集成类企业等。物联网技能型人才往往需要较强的综合能力，对各类中职院校培养物联网高素质技能型人才提出较高要求，不但需要掌握物联网基础知识、业务知识，更要结合区域的物联网产业情况，培养其技术应用能力、沟通交流能力和管理能力。

本专业领域的毕业生可到各类企业事业单位从事物联网的测试、安装、运营、维护、销售与售后工作，对于能力较强的学生可以承担物联网开发工程师等研发岗。

主要面向的岗位包括：物联网安装调试员（25%）、物联网应用技术员（20%）、物联网构建技术员（15%）、物联网系统管理员（10%）、物联网运营（10%）、物联网销售工程师（5%）、物联网开发工程师（5%）、技术支持工程师（10%）等

1.3知识体系

（1）专业名称

物联网应用技术

（2）专业代码

0313

（3）培养目标

可以胜任中到大型企业网络工程师岗位，掌握中到大型网络的特点和通用技术，具备使用数通设备进行中到大型企业网络的规划设计、部署运维、故障定位的能力，并能针对网络应用设计出较高安全性、可用性和可靠性的解决方案

（4）知识体系

1.4专业方向

1.4.1培养目标

面向物联网产业链中物联网解决方案供应商、系统集成商、运营及服务供应商、设备供应商、传感器设备提供商、芯片提供商，特别是商业领域的物联网应用企业，培养具备商业智能开发与应用、无线传感与数据采集、物联网工程设计与实施、上位机系统开发等知识和技能，能在物联网智能系统集成工程师、物联网平台运维工程师、物联网技术支持工程师、物联网产品营销主管、智慧商业应用开发工程师等岗位，从事智慧商务规划与实施、物联网系统集成及相关技术与产品的开发、相关应用与推广等工作，具有创业创新能力和国际竞争力的高素质技术技能人才。

1.4.2培养规格

1、职业素质

1.1具有科学的世界观、人生观和价值观；具有责任心和社会责任感；具有法律意识。

1.2具有合理的知识结构和一定的知识储备；具有不断更新知识和自我完善的能力；具有持续学习和终身学习的能力；具有一定的创新意识、创新精神及创新能力，具有一定的人文和艺术修养；具有良好的人际沟通能力。

1.3 具有良好的职业道德与职业操守；具备较强的组织观念和团队意识。 1.4掌握从事物联网产品集成、物联网平台运营、物联网技术支持、物联网产品营销与策划等工作所必须的专业知识；具有一定的工程意识和效益意识，具备一定的市场营销能力。

1.5具有健康的体魄和良好的身体素质；拥有积极的人生态度和良好的心理调试能力。

2、知识要求

2.1能够根据物联网产品规划，对客户的需求进行有效挖掘和准确把握，具有将产品转化成市场化商品能力；

2.2能够依据客户需求的分析，制订物联网项目解决方案的能力；

2.3能够根据企业发展对物联网技术的需求，制定智慧商务技术改造与升级方案的策划能力；

2.4具备无线传感网组建、配置、调试等物联网工程设计与实施能力；

2.5具有物联网应用系统后期硬件和软件的维护能力；

2.6具备物联网系统的体系结构设计、系统调试能力，能够发现并修改设计过程中的错误；

2.7具备在方案执行过程能够有效跟踪，及时处理项目执行中发现问题的能力；

3、能力要求

（1）分析问题与解决问题的能力；

（2）应用知识的能力；

（3）创新能力。

（4）良好的沟通表达能力；

（5）工程实践能力：人员管理、时间管理、技术管理、流程管理等能力；

（6）团队协作的能力；

1.4.3就业方向

本专业领域毕业生可到各类企事业单位承担智能系统集成，物联网产品营销、服务，物联网系统设计、施工、调试、维护以及管理等工作。主要岗位包括：物联网平台运维工程师、应用系统升级工程师、物联网系统测试、集成工程师、物联网产品营销主管、物联网技术支持工程师、上位机应用系统开发工程师。

二、技师学院物联网实训基地介绍

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

（一）建设需求分析

1.满足物联网应用技术专业及相关专业“教学做”一体化教学

提供多种物联网相关技术，以及多种网络技术平台的组网。以满足物联网专业的基础课程实训教学。满足《物联网技术导论》《编程基础及应用》等专业基础课程的教学，实现软硬件结合的真实应用场景教学。包含物联网体系结构，例如，传感器技术、RFID与读写器技术、无线传感网技术、典型的Zigbee技术，RFID中间件技术，WiFi技术、GPRS技术、蓝牙技术等，以及各种技术间的综合应用。

2.采用模块化的设计模式，满足实际需求选配各种模块组建实训环境需求

采用模块化的设计，提供多种模块化的配套产品，包含典型传感器（例如，温度传感器、湿度传感器、光敏传感器、压力传感器、红外传感器等）的节点，例如，Zigbee节点传感器、Zigbee定位节点模块、WiFi传感器节点、GPRS传感器节点，蓝牙传感器节点，以及包含无线通信模块的RFID读写器等。智能物联网技术实训室采用模块化的配套产品，每个模块都是整个实训系统中的一环，可进行单独模块的教学与实训。

3.满足物联网应用技术专业群相关专业学生的就业技能需求

物联网技术是一门实践技术，需要通过大量的实践环节来学习，与单片机课程一样需要一个实训开发的平台，随着技术的进步，物联网实训开发平台已经很大程度上替代了原来的单片机实训实训课程。实训室采用一体化的操作平台，即采用工作台+模块化设备的方式，为教师教学以及学生实训提供方便的操作环境，而且提供集成监控屏幕、各种传感器、执行器件、跳线、开关、监控仪表、串口插槽等，对操作台上的所有元器件，均提供便利的插口，便于操作。采用可视化的监控软件，界面友好，操作简便。

使学生适应物联网实际开发需求，熟悉工作环境，物联网应用技术实训室以项目仿真应用环境为依托，构建团队开发环境，主要培养学生的团队精神、软件整体架构的把握能力，高效完成各种课程设计及相关项目。满足应用型人才培养体系需求。

物联网应用技术专业人才培养过程中，要重点突出应用实践。通过制定双师型教师政策，提高教师实践工作能力，从而在教学过程中传授智能物联网核心应用技术。以服务地方社会经济发展和学生终身发展为本，培养具有社会责任感、良好思想道德品质和健康体魄，具备电子技术、网络编程、射频技术等专业知识与技能，具有一定创新思维能力和创业素养，将标识与传感、数据通信、分布控制与信息安全等基本原理与技术应用于智能物联网应用系统的规划、设计、开发、部署、运行维护等工作的“有理想、有道德、懂技术、会管理”的高素质应用型人才。

4. 满足物联网安装调试员技能

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、技师学院物联网实训基地组成

3.1物联网工程应用实训台

物联网工程应用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物联网综合实训平台

物联网综合实训平台是一款物联网多功能综合教学实训平台，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。

实训装置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、网关以及物联网融合云平台，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装置，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。

3.2.1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。

3.1.2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，可通过物联融合平台直接查看节点数据，也可生成API接口供应用层开发。

3.1.3实训功能

设备针对物联网的应用实训提供以下软硬件支撑：

基础硬件：包含物联网关、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

3.3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。

3.4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、物联网工程应用实训室建设图

五、物联网工程应用实训室方案清单