高等职业学校物联网实训室建设方案

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

二、高等职业学校物联网实训室介绍

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，实验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，实验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验环境的支撑。

基础实训：满足物联网技术应用专业知识点的基础实验学习，覆盖感知层、网络层、网关层、平台层、应用层的教学实验，主要通过实训装置、开发板等常规设备实现。

网络布线：满足物联网技术应用专业安装调试的实验学习，通过设计物联网系统的结构拓扑、安装硬件设备、选择合适的电源与网络、调试设备的传感网及互联网，实现自主配置硬件及网络，完成物联网的安装、调试与运维工作，主要通过物联网安装与维护实训装置实现。

综合实训：满足物联网技术应用专业知识点到知识面的综合实训练习，每一个实训实验都能够基本覆盖物联网的全部知识点，能够横向掌握物联网工程系统的完整开发流程。主要通过实训台、实训工位、实训套件及各种物联网综合应用的项目实训台等设备实现。

创客实训：满足物联网技术应用专业对人才创新能力的培养，结合行业的各种实际应用需求，深度掌握核心技术，从纵向对应用难点的创新和突破。创新实验设备提供更加开放的提供设计性功能，设备形态更加接近实际工程应用产品，同时能够满足其他不同学科的交叉性知识内容

应用实训：满足物联网应用技术专业对人才创新能力的培养，结合行业的各种实际应用需求，深度际的物联网工程案例及样板模型，让学生能够更好的认知和体验物联网场景智慧农业。同时可以结合地方发展特色，引入更加本地化的工程应用场景。

2.2建设目的

1.满足物联网应用技术专业“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。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、光敏传感器、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，蓝牙传感器节点，以及包含无线通信模块的RFID读写器等。

3.满足物联网应用技术专业的技能需求

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。

三、高等职业学校物联网实训室组成

3.1物联网应用开发实训台

3.1.1产品简介

物联网应用开发实训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。

3.1.2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。

3.1.3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。

3.3.1.4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：

1）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。

3.2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。

3.3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、高等职业学校物联网实训室建设图

五、高等职业学校物联网实训室方案清单

六、高等职业学校物联网实训室方案价值

6.1 专业教学支撑

可提供信息技术类（综合布线、物联网、智能家居、智能安防、电子信息、嵌入式、移动互联）教学软硬件环境；可提供信息技术类（综合布线、物联网、智能家居、智能安防、电子信息、嵌入式、移动互联）实训软硬件资源；

6.2 1+X认证服务

提供1+X证书（物联网智能家居系统集成和应用、物联网传感网开发）初级、中级、高级认证培训资源；Web前端开发1+X证书初级、中级资源

6.2.1 智能家居系统集成和应用

6.2.2 传感网应用开发

6.3物联网安装调试员

6.3.1职业认定

2022年4月，北京市人力资源和社会保障局印发《关于开展新职业技能等级认定工作的通知》，将对物联网安装调试员开展技能等级认定工作，分为五个技能等级，分别是初级工（五级）、中级工（四级）、高级工（三级）、技师（二级）和高级技师（一级）。

人力资源和社会保障部教育培训中心是中华人民共和国人力资源和社会保障部的直属事业单位，承担着全国人力资源和社会保障系统干部培训、企业管理人员培训以及职业技能培训三大职责。

服务职业培训

支持人才评价工作，推动物联网技能人才队伍建设，促进物联网行业健康持续发展，实训室满足物联网安装调试员技能训练、培训。

6.3.2物联网安装调试员技能考核知识点

1、职业道德基本知识：职业守则

（1）认真严谨，忠于职守。

（2）勤奋好学，活学活用。

（3）钻研业务，勇于创新。

（4）爱岗敬业，遵纪守法。

2、基础知识：计算机基础知识

（1）计算机操作系统知识。

（2）计算机硬件知识。

（3）计算机网络知识。

（4）计算机安全知识。

（5）数据库知识。

3、电工电子基础知识

（1）电工基础知识。

（2）电气控制基础知识。

（3）供配电基础知识。

（4）电子技术基础知识。

4、物联网系统基础知识

（1）物联网系统概述。

（2）物联网感知基本知识。

（3）物联网网络和通信系统知识。

（4）物联网信息处理基本知识。

（5）物联网控制基本知识。

（6）物联网网络信息安全知识。

（7）物联网云平台及软件系统知识。

5、物联网应用场景认识

（1）智能家居。

（2）智能楼宇。

（3）智能物流。

（4）智能交通。

（5）智慧养老。

（6）智慧社区。

（7）智慧园区。

（8）智慧农业。

（9）智慧工厂。

6、安全生产与环境保护知识

（1）安全防火相关知识

（2）安全用电相关知识。

（3）环境保护相关知识。

（4）现场急救知识。

（5）作业安全管理知识。

（6）安全生产操作规范。

6.4技能大赛

6.4.1金砖国家技能大赛及厦门未来技能国际挑战赛

6.4.2教育主管部门物联网大赛

6.4.3人社部门物联网赛事

6.4.4行业线上大赛

6.5 物联网专业群技能大赛支撑

6.5.1 5G技术应用开发大赛

2020年中国通信学会举办，大唐多络承办的“中国大学生5G技术应用开发大赛”中，武汉唯众将作全面技术支持。

6.5.2 一带一路金砖国家技能发展与创新大赛

6.4.3建筑智能化安装与调试

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