[發明專利]一種基于智能家居感知與控制的實驗教學平臺

在審

• 申請號: 201710903309.5
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107623739A
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 戴亞平;張超穎;楊國賽;張巖;徐意鈞;徐凡
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L12/28
• 代理公司: 北京理工正陽知識產權代理事務所(普通合伙)11639
• 代理人: 毛燕

技術領域

本發明涉及一種智能家居的實驗教學平臺，尤其涉及一種基于感知與控制的智能家居的實驗教學平臺，適用于物聯網及相關專業的實驗教學，屬于教學領域。

背景技術

隨著物聯網技術的發展，“感知中國”的戰略推進了智慧城市的建設，人民的生活質量有了顯著提升，人們對居住環境的要求也相應提高，促進了智能家居的快速發展。與此同時，越來越多的高校在教學中增加了物聯網專業，并加大了對物聯網相關專業的關注與重視，從而適應科技與時代的發展，更好的輸送高技術型人才。

物聯網及相關專業的建設與發展離不開學生對本專業實驗實訓環節的學習，而國內能研發成套物聯網實驗設備的公司較少，物聯網實驗設備基本沒有統一規范的標準，開發平臺定價高，且難以進行二次開發。所以物聯網實驗設備的不足與單一，成為物聯網及相關專業教育的一大障礙。一套專門用于物聯網及相關專業教學的實驗開發平臺需求日益增加，以此解決物聯網及相關專業理論和實踐教學的難題。物聯網技術廣泛應用于生活和生產環境，但是作為學生的一款實驗教學平臺，智能家居教學平臺是一種貼近生活而且應用前景廣泛的典型物聯網及相關專業的開放型應用環境之一。選擇智能家居實驗平臺作為物聯網專業實驗設備，既降低了實驗實訓的建設成本，提高了設備利用率，也滿足了本專業師生對實驗實訓課程的需求。學生可在此平臺上實現對物聯網綜合技術的理解，也可借助此平臺進行創新應用。

而現有的智能家居實驗教學平臺，它們大都通過手機通訊網絡、Internet控制、WiFi控制等方式實現對遠程家居模型設備的遠程控制。以操作終端的方式對智能家居教學平臺的控制，盡管控制方式已經很先進，能夠一定程度上幫助學生掌握物聯網的技術，但是智能家居實驗設備很多控制方式單一，使學生的動手實踐涉及面狹窄，也沒有解決操作者隨時隨地獲取物聯網內信息的問題，上述的問題都無法滿足當前教育教學的需要和對學生創新能力的培養。因此研究設計一套智能化、低成本、可擴展的智能家居實驗教學平臺系統顯得十分必要。

目前智能家居實驗教學平臺系統存在著以下技術的不足：

(1)以PC機或某種嵌入式設備充當的主控制器的存儲和運算性能有限，控制器工作負重大、功耗大，并且接口有限，對外不可擴展，難以實現控制對象的增加；

(2)現有的智能家居實驗教學平臺購買及使用成本高，且軟件不對用戶開放，或只是部分開放，硬件方面也無法進行自行搭建，無法提升學生硬件與軟件的開發能力；

(3)現有的智能家居實驗教學平臺都需要操作終端進行設備的控制，控制方式比較單一，操作不夠靈活便捷，無法擴寬學生的知識視野。

隨著傳感器、網絡、無線通信、嵌入式以及物聯網技術的迅速發展與廣泛應用，使得感知與控制的智能家居實驗教學平臺得以發展。將體感技術應用到智能家居實驗系統中，通過人體的姿態動作來控制家居設備的運行狀態，使得控制方式更加靈活便捷；采用物聯網云平臺架構與單片機作為中控最大程度地降低每個智能家居實驗系統的功耗，增強系統的可擴展性；同時通過智能網關進行數據的傳輸，使得學生對于網關有更深層次的理解與開發。通過以上技術，能夠有效解決智能家居實驗教學平臺發展過程中所遇到的問題。

發明內容

為解決現有技術中智能家居實驗教學平臺存在的上述技術問題。本發明公開的一種基于智能家居感知與控制的實驗教學平臺要解決的技術問題是提供基于智能家居感知與控制的實驗教學平臺，具有下述優點：(1)終端控制方式多樣靈活；(2)控制器效率高；(3)實驗系統對外可擴展。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的：

本發明公開的一種基于智能家居感知與控制的實驗教學平臺，搭建于實景沙盤模型，包括感知與控制模塊、智能網關、云平臺服務器和用戶終端模塊，并配套有實驗說明書。

所述的實景沙盤家居模型要求合理布局房間結構并進行室內裝飾，實景還原家庭房間布局和智能家居設備，用于模擬真實環境下家居房間構成與家居設備；實景沙盤模型配備各個模塊的調試下載接口、程序源碼。

所述的感知與控制模塊用于完成環境信息數據的采集與監測、控制設備的手勢信息的提取，并用于智能家居沙盤中家電設備的開關控制。

所述的智能網關用于實現下述功能：(1)實現實驗室內外網的通信，將實驗室內部所有智能設備與之相連；(2)將感知與控制模塊設備接入Internet；(3)具備云端與本地兩種工作模式，學生根據需要進行云端或本地工作模式選擇，優選語音方式進行工作模式選擇切換。