物联网项目安装调试综合实训 教案全套 项目1-6 家居设备智能化控制系统安装与调试 - 智能生产线运行管理系统安装与调试

第32页共34页PAGE物联网项目安装调试综合实训参考教案项目一家居设备智能化控制系统安装与调试项目项目一家居设备智能化控制系统安装与调试授课方式讲授、演示、实操、问答、讨论课程内容分析随着物联网技术的发展，智能家居产品日趋成熟，给人们带来了美好的生活体验。本项目围绕全屋智能系统的安装与调试展开，涵盖照明、窗帘、安防、火灾报警四大子任务。学情分析已学习电工基础、网络基础等前置课程，具备电路连接、工具使用等技能。对智能家居有生活化认知，但缺乏系统化实践。对动手实践兴趣高，但理论理解可能存在困难。团队协作能力需强化，安全规范意识待提升。教学目标知识目标1．了解智能家居系统的概念和常用的通信方式。2．熟悉射频通信技术。3．认识常见的数字量传感器。4．了解数字量采集器。技能目标1．能根据客户需求及户型图绘制智能家居点位图和接线图。2．能完成智能家居设备的安装、接线与配置。3．能设置智能家居手动场景和自动场景。4．会对智能家居系统进行调试，并解决系统故障。素养目标1．树立正确的技能观、努力提升自己的职业技能。2．树立团队协作、合作共赢的理念。教学重点1.设备安装与接线2.通信网络搭建3.App联动控制4.传感器调试教学难点1.通信协议理解2.故障排查3.实训安全规范教学过程一、激发兴趣，导入新课通过任务描述导入新课，引导学生了解接下来要学习的知识内容和任务要求，激发学生的学习兴趣。二、讲授新知，层层深入任务一智能照明系统安装与调试一、智能家居系统（一）智能家居系统的概念智能家居系统利用先进的计算机技术、网络通信技术、综合布线技术、医疗电子技术，依照人体工程学原理，融合个性化需求，将与家居生活有关的各个子系统如安防、灯光控制、窗帘控制、煤气阀控制、信息家电、场景联动、地板采暖、保健、卫生防疫等有机地结合在一起，通过网络实现综合智能控制和管理，提升家居的智能性、安全性、便利性、舒适性，实现“以人为本”的全新家居生活体验。智能家居系统又称智能住宅，英文名称为SmartHome。（二）智能家居系统的通信方式智能家居系统采用有线通信和无线通信两种信息交互方式。其中，有线通信方式通常采用五类线、总线或电力线传输控制信号，这种方式须提前进行线路布置，移动性差，但是信号传输稳定。无线通信方式通常用于用户端与智能家居系统控制端之间的交互，如通过远程桌面、4G技术进行的远程控制，以及通过蓝牙、WiFi等进行的室内控制，这种方式移动性好，具有很强的拓展性，但是传输距离有限且通信易受干扰。目前通常将这两种技术结合起来，即采用前期预布线的有线通信和后期设备完善的无线通信。智能家居系统的常用有线通信技术主要有RS-485总线、IEEE802.3以太网、EIB和KNX总线，LonWorks现场总线、X-10和PLC-Bus电力载波协议、C-Bus、Modbus、CANBus等现场开放总线，AXLink私有协议专用总线有7种，具体如表1-2所示。智能家居系统的常用无线通信技术主要有无线射频、蓝牙、WiFi（IEEE802.11a/b/g/n）、ZigBee（IEEE802.15.4）、Z-Wave这5种，具体如表1-3所示。二、智能灯组照明设备是家庭中使用最频繁、场合使用最多的设备。通过对智能灯组的控制，可以实现对灯光亮度和色温的调节。智能灯组能够给人提供额外的安全感和内心的宁静感。暖光可以使人放松，身体机能更容易恢复；冷光可以使人保持警觉，更容易专注于某个特定的任务。三、智能触摸开关智能触摸开关是一种新兴产品，一般是指应用触摸感应芯片原理设计的墙壁开关，是传统机械按键式墙壁开关的换代产品。这种开关更加智能化，操作更方便，有传统开关不可比拟的优势，是目前非常流行的一种装饰型开关。任务实施一、设备安装与布线步骤1安装准备。步骤2智能触摸开关连线。步骤3灯座连线。步骤4检查线路。二、网络搭建步骤1设备固定与连线。步骤2路由器设置。步骤3测试网络。三、软件安装与调试步骤1软件安装。步骤2软件调试。步骤3功能测试。任务二智能窗帘安装与调试一、射频通信技术（一）射频通信的概念在电子学理论中，交变电流通过导体时，在导体周围会形成交变电磁场，称为电磁波。当电磁波频率低于100kHz时，电磁波会被地表吸收，不能有效传播；但当电磁波频率高于100kHz时，电磁波可以在空气中传播，并经大气层外缘的电离层反射，形成远距离传输。我们将具有远距离传输能力的高频电磁波称为射频（RF）。（二）射频通信技术的分类与应用按载波频率分类，可将射频分为低频射频、中频射频和高频射频。低频射频的主要频率有125kHz和134.2kHz两种，中频射频的主要频率为13.56MHz，高频射频的主要频率有315MHz、433MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz等。低频射频系统主要用于短距离、低成本的场合，如校园卡、动物监管、货物跟踪等。中频射频系统主要用于门禁控制和需要传送大量数据的场合。高频射频系统主要用于需要较长的读写距离和高读写速率的场合，其天线波束方向较窄且价格较高，多应用于火车监控、高速公路收费等系统中。二、电动窗帘（一）电动窗帘的概念电动窗帘是指能通过按钮或遥控器控制开合的窗帘，在安装了智能化设备的情况下，也可以用手机或者平板电脑进行远程操作。（二）电动窗帘的特点1．控制方式多样性2．智能性3．安全性（三）电动窗帘的分类电动窗帘一般分为电动开合窗帘与电动卷帘两种。1．电动开合窗帘2．电动卷帘任务实施一、设备安装步骤1组装窗帘导轨与电动机等部件。步骤2将窗帘固定在实训架上。二、线路连接与设备调试步骤1连接通电。步骤2将电动窗帘与遥控器对码。步骤3将窗帘遥控器与智能家居App关联。任务三防盗系统安装与调试一、防盗系统的构成防盗系统由人体红外传感器、红外对射传感器、数字量采集器4150（ADAM-4150）、摄像头、RS-485/232转换器、计算机等组成。二、常见的数字量传感器数字量（开关量）传感器将被测量信号（非电学量）转换成数字信号，当这个被测量信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的高电平或低电平信号。三、数字量采集器数字量采集器是从传感器和其他待测设备的模拟与数字被测单元中自动采集非电量或电量信号，并送到上位机中进行分析处理的采集设备。任务实施一、设备安装步骤1确定安装位置。步骤2安装设备。二、线路连接步骤1线路连接操作。步骤2具体接线要求。三、系统调试步骤1线路检查。步骤2通电调试。四、故障诊断及排除任务四火灾报警系统安装与调试一、烟雾传感器（一）烟雾传感器概述烟雾传感器也被称为感烟式火灾探测器、烟感探测器、感烟探测器、烟感探头和烟雾探测器，主要应用于消防系统，在安防系统建设中也有应用。它是一种典型的由太空消防措施转为民用设备的传感器。（二）烟雾传感器的技术参数烟雾传感器的相关技术参数如表1-8所示。（三）使用注意事项该产品不适宜在以下场所使用。（1）正常情况下有烟滞留的场所。（2）有较大粉尘、水雾、蒸汽、油雾污染的场所。（3）有腐蚀性气体的场所。（4）相对湿度大于95%的场所。（5）通风速度大于5m/s的场所。二、火焰传感器（一）火焰传感器概述火焰传感器是专门用来搜寻火源的传感器。当然火焰传感器也可以用来检测光线的亮度，只是其对火焰特别灵敏。（二）火焰传感器的技术参数火焰传感器的相关技术参数如表1-9所示。（三）火焰传感器的输出方式设定（四）注意事项三、报警灯（一）报警灯概述报警灯用作警示标识，广泛应用于各种特殊场所，也适用于市政、施工作业和监护、救护、抢险工作人员的信号联络和方位指示。（二）报警灯的特点四、电磁式继电器（一）电磁式继电器概述继电器（Relay）是一种电控制器件，是当输入量（激励量）的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。（二）电磁式继电器的工作原理电磁式继电器的工作原理是基于电磁效应和杠杆（带动开关动作）原理。任务实施一、烟雾传感器和火焰传感器安装步骤1安装走线槽。步骤2观察和安装烟雾传感器和火焰传感器。步骤3连接烟雾传感器和火焰传感器的电源和信号延长线。步骤4功能测试。二、报警设备安装步骤1安装走线槽。步骤2挑选和安装报警灯、继电器。步骤3连接报警灯、继电器的接线。步骤4测试线路。三、安装数字量采集器步骤1安装ADAM-4150。步骤2安装软件。步骤3ADAM设备连接。步骤4ADAM测试软件的使用。步骤5连接ADAM-4150电源及外接设备。步骤6检测线路连接情况。步骤7功能测试。三、课堂练习，巩固创新通过课堂练习培养学生团结协作、相互交流、相互学习的意识，同时也培养学生的创新的能力和创新意识。四、归纳总结，梳理知识本项目主要介绍了如何安装和调试全屋智能家居系统，内容包括：智能照明系统安装与调试、智能窗帘安装与调试、防盗系统安装与调试、火灾报警系统安装与调试。通过对本项目的学习，可初步掌握家居设备智能化控制系统安装与调试的相关知识和技能。作业布置1.课后习题。2.教学案例实操练习。物联网项目安装调试综合实训参考教案项目二智能停车场管理系统安装与调试项目项目二智能停车场管理系统安装与调试授课方式讲授、演示、实操、问答、讨论课程内容分析本项目主要针对工业园区停车管理痛点（人工管理效率低、车位难寻），设计智能停车场系统，涵盖室内外车位检测、信息发布、云平台对接等内容。学情分析学生已学习物联网基础、网络配置等课程，具备简单电路连接和编程能力。对停车场系统有生活化认知，但缺乏多设备联调经验。教学目标知识目标1．了解智能停车场管理系统及其工作原理。2．了解LED屏、二维条码（以下简称二维码）的相关知识。3．熟悉常用的车位探测器。技能目标1．会安装与调试智能停车场管理系统，包含车位信息LED屏、超声波车位探测器、地磁探测器等。2．能严格按照安装、连线、测试、调试的步骤实施，保证设备运行正常、稳定。3．能将采集到的相关车位信息传递到网关，与云平台对接。素养目标1．培养大局意识、核心意识。2．培养专注、专心、负责的工作态度。教学重点1.设备安装与通信配置2.数据采集与处理3.云平台对接实现教学难点1.设备安装与通信配置2.云平台对接实现教学过程一、激发兴趣，导入新课通过任务描述导入新课，引导学生了解接下来要学习的知识内容和任务要求，激发学生的学习兴趣。二、讲授新知，层层深入任务一车位信息LED屏安装与调试一、智能停车场管理系统智能停车场管理系统是利用物联网、RFID、云计算、移动支付等先进技术，将分散的终端数据汇总起来而建立的对停车场实施远程实时管理，实现快速进场、快速停车、快速找车、快速通场的便民、利民系统。智能停车场管理系统可分为三大部分：信息采集与传输、信息处理与人机界面、信息存储与查询。二、LED屏LED屏是一种由发光二极管按顺序排列而制成的电子设备，其凭借超大画面、超强视觉、灵活多变的显示方式，成为目前国际上最流行的显示系统之一，被广泛应用于金融证券、商业广告、文化娱乐等领域。任务实施一、熟悉LED屏的相关信息二、设备安装与调试步骤1设备安装与固定。步骤2连接综合网关与LED屏。步骤3设备调试。使LED屏显示不同的信息，将其调至最佳效果。任务二超声波车位探测器安装与调试一、常用车位探测器介绍车位探测器最主要的功能是检测车位状态，只有在检测结果可靠的前提下才能正确显示车位信息和引导车辆停车。如今主流的车位检测设备如下。（一）地磁探测器地磁探测器一般应用于室外停车场。车辆本身含有的铁磁物质会对车辆存放区域的地磁信号产生影响，使车辆存放区域的地球磁力线发生弯曲。当车辆经过传感器附近时，传感器能够灵敏感知到信号的变化，经信号分析就可以得到检测目标的相关信息。（二）超声波车位探测器超声波车位探测器是根据光沿直线传播的原理，当光遇到障碍物时就会被反射回来，同理，当超声波遇到障碍物（车辆）时就会产生反射波，反射波传送回接收端，根据时间差就可以判断出是否有车辆通过。（三）微波车辆探测器微波车辆探测器是一种利用数字雷达波检测技术的设备，能够实时检测交通流量、平均车速、车型及车道占用率等交通数据。（四）红外车辆检测器红外车辆检测器是利用红外辐射原理对车辆进行检验和测量的。（五）视频检测器视频检测器将交通状况摄制成图像，利用图像处理技术，从而检测出交通参数，是目前交通信息采集设备的研究热点，具有广阔的前景。（六）PC式采集器PC式采集器主要应用于已有收费管理系统的停车场。它可以直接获取收费系统统计的空车位数据，再通过无线通信方式将数据上传到管理系统平台。（七）人工手持POS机人工手持POS机内装有停车位采集软件，管理员根据车辆进出操作对空车位数进行加减，人工手持POS机则自动将最新空车位数通过无线通信方式上传到管理系统平台，完成停车数据的采集。二、超声波车位探测器简介超声波车位探测器是根据反射回波原理制成的，主要由超声波发射器、超声波接收器和控制电路组成。它是根据超声波测距原理计算出障碍物距离来判断是否有车辆存在的，具体是超声波发射装置向检测区域发射超声波，遇到反射物反射并被接收器接收，通过时间差和超声波在空气中的传播速度测算出与反射物之间的距离。当检测区域有车辆存在时，超声波探测器测算的距离发生变化，从而做出检测区域有车辆通过或者存在的判断。任务实施一、设备安装与线路连接步骤1将超声波车位探测器、车位指示灯固定在实训架上。步骤2连接车位指示灯、超声波车位探测器线路。二、设备调试步骤1配置车辆探测距离。步骤2配置车位1的超声波车位探测器通信地址。步骤3编写网关脚本。任务三地磁探测器安装与调试一、地磁探测器简介地磁探测器是在MEMS（微电子机械系统）工艺的基础上发展起来的新型传感器，采用的是法拉第电磁感应定律，即线圈切割地磁场磁力线产生感应电动势的原理，当车辆经过时，特定区域的地磁场将发生变化，根据这个变化可以判断出是否有车辆停放。地磁探测器的部署非常简捷，可以将其钻孔并埋入停车道的路面下或者嵌到停车位的地面上。二、地磁探测器的安装地磁探测器应按施工图纸编码进行相对应的安装。若没有施工图纸，则按地址递增顺序有规则地安装，并在施工图纸上的相应位置标明。任务实施一、设置地磁探测器步骤1为地磁管理器供电。步骤2设置地磁探测器。二、设备上架与调试步骤1设备上架。步骤2设备调试。步骤3完成车位查询程序。任务四网关采集车位信息与云平台对接的实现二维码最早出现于日本，它使用若干个与二进制相对应的几何图形来表示文字或数值信息，能通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。二维码技术具有条码技术的一些特性：每种码制有其特定的字符集，每个字符占有一定的宽度，具有一定的校验功能等。常用的码制有DataMatrix、MaxiCode、Aztec、QRCode、Vericode、PDF417、Ultracode、Code49、Code16K等。QRCode即QR码，是1994年由日本DW公司发明的。QR是英文“QuickResponse”的缩写，意为快速反应。任务实施一、设置相关参数步骤1在网关脚本中，选择通过网线的方式连接云平台。步骤2获取设备ID。二、编辑应用程序并发布步骤1创建Web应用。步骤2添加文字。步骤3设置图片。步骤4完善信息并分享。步骤5手机端发布。三、课堂练习，巩固创新1.通过实训练习，增强动手能力和应用能力。2.通过小组讨论与分享，促进同学间的交流，提升合作学习的效果。四、归纳总结，梳理知识本项目介绍智能停车场管理系统安装与调试，内容包括：车位信息LED屏安装与调试、超声波车位探测器安装与调试、地磁探测器安装与调试、网关采集车位信息及云平台对接的实现。通过对本项目的学习，可初步掌握智能停车场管理系统安装与调试的相关知识和技能。作业布置1.课后习题。2.教学案例实操练习。物联网项目安装调试综合实训参考教案项目三智能会议室系统安装与调试项目项目三智能会议室系统安装与调试授课方式讲授、演示、实操、问答、讨论课程内容分析本项目围绕智能会议室系统的安装与调试展开，重点培养学生对现代化智能会议环境的构建能力。课程内容分为三大任务模块：基础设备控制（照明、排气扇、电动窗帘的安装与RF/App控制）、红外设备联动（空调/投影仪的智能遥控）和环境监测系统（温湿度、光照度、空气质量传感器的数据采集与显示）。学情分析学生已具备基础电路知识和设备安装经验，但对多系统集成缺乏实践。对智能设备有使用认知，兴趣度高。教学目标知识目标1．了解智能会议室的概念。2．了解红外遥控技术的相关知识。3．熟悉温湿度传感器、光照度传感器、空气质量传感器。技能目标1．能动手安装智能控制系统。2．会使用App学习空调、投影仪对应的红外码。3．会编写网关程序，获取传感器数据。素养目标1．提升观察能力，提高专业素质。2．树立终身学习的意识。教学重点1.多协议设备控制2.传感器数据采集教学难点1.动手安装智能控制系统2.编写网关程序，获取传感器数据教学过程一、激发兴趣，导入新课通过任务描述导入新课，引导学生了解接下来要学习的知识内容和任务要求，激发学生的学习兴趣。讲授新知，层层深入任务一排气扇、窗帘、照明灯安装与调试智能会议室的最终目标是节省资源、缩短会议筹备时间、提高会议质量。智能会议室利用传感设备实时感知任何需要的信息，按照约定的协议，通过可能的网络（如基于WiFi的无线局域网、移动通信、电信网等）接入方式，将任意物品与互联网相连接，进行信息交换，达到物与物、物与人的泛在连接，实现对物品的智能化识别、跟踪、监控和管理。任务实施一、设备安装与布线步骤1连接照明灯和排气扇线路。步骤2安装电动窗帘。步骤3安装测试。二、网络搭建步骤1线路连接。步骤2路由器设置。三、软件安装与调试步骤1软件安装。步骤2软件调试。步骤3功能测试。任务二空调、投影仪智能控制系统安装与调试红外遥控技术是红外通信技术和遥控技术的结合，其特点是不影响周边环境，不干扰其他电气设备。由于红外线在频谱上位于可见光之外，因此其抗干扰能力强，不易产生相互干扰，是很好的信息传输媒体。红外遥控技术10年来发展迅猛，在家电和其他电子领域都得到了广泛应用。红外线又称红外光波，波长为0.76～1000μm。红外线按波长范围可分为近红外线、中红外线、远红外线、极红外线4类。红外遥控器是利用近红外线传送遥控指令的，其波长为0.76～1.5μm。用近红外线作为遥控光源，是因为目前红外发射器件（红外发光管）与红外接收器件（光敏二极管、三极管及光电池）的发光与受光峰值波长一般为0.8～0.94μm，在近红外波段内，二者的光谱正好重合，能够很好地匹配，可以获得较高的传输效率及可靠性。红外遥控技术虽然有不少优点，但是红外线本身的限制使其在有障碍物或者角度很大时无法对设备进行遥控。任务实施一、设备安装与布线步骤1设备安装。步骤2线路连接。二、设备调试步骤1添加遥控器。步骤2调试设备。任务三室内环境传感器安装与调试一、温湿度传感器温湿度传感器是检测空气温湿度的装置，它能将温度量和湿度量转换成容易被测量和处理的电信号。市场上的温湿度传感器一般测量温度和相对湿度。二、光照度传感器光照度传感器具有测量范围宽、线性度好、防水性能好、使用方便、传输距离远、可靠性高、结构美观等特点，尤其适用于农业大棚、城市照明等场所。三、空气质量传感器空气质量传感器具有高精度、高灵敏度、高可靠性等优点，可实时监测室内外空气质量，并及时报警。此外，空气质量传感器还能自动调节室内通风和空气净化系统，从而确保室内空气质量始终保持在健康水平。任务实施一、设备安装与布线步骤1设备安装。步骤2设备布线。步骤3测试线路。二、编写程序及功能测试步骤1编写网关程序。步骤2功能测试。三、课堂练习，巩固创新通过课堂练习培养学生团结协作、相互交流、相互学习的意识，同时也培养学生的创新的能力和创新意识。四、归纳总结，梳理知识本项目主要介绍智能会议室系统安装与调试，内容包括排气扇、窗帘、照明灯、空调、投影仪、室内环境传感器等的安装与调试。通过对本项目的学习，可初步掌握智能会议室系统安装与调试的相关知识和技能。作业布置1.课后习题。2.鼓励学生参与学校或企业的物联网安装调试相关实施项目，将所学知识应用于实践，提升实践能力和职业素养。物联网项目安装调试综合实训参考教案项目四智慧社区系统安装与调试项目项目四智慧社区系统安装与调试授课方式讲授、演示、实操、问答、讨论课程内容分析本项目围绕智慧社区系统的构建展开，涵盖四大任务模块：基础设备安装与组网、RFID技术应用、门禁卡和门禁柔性标签制作、智能路灯系统安装与调试。学情分析学生已具备物联网基础知识和简单设备安装经验，但对多协议融合和复杂系统调试缺乏实践。需通过分步演示、代码模板和模拟故障场景强化实操。知识目标知识目标1．了解智慧社区的概念。2．熟悉智慧社区设备。3．了解RFID技术及常见的设备。4．了解智能路灯控制系统的构成及相关设备。技能目标1．会安装智慧社区系统。2．能安装高频读卡器和超高频读卡器。3．会使用软件模拟测试社区门禁系统。4．能按照操作规范和工艺要求完成智能路灯控制系统的线路连接。素养目标1．了解智慧社区的发展现状，树立大国科技自信。2．培养勇于攀登、敢于超越的进取意识。教学重点1.多协议设备组网2.RFID技术实践教学难点1.RFID数据安全配置2.系统协同调试教学过程一、激发兴趣，导入新课通过任务描述导入新课，引导学生了解接下来要学习的知识内容和任务要求，激发学生的学习兴趣。二、讲授新知，层层深入任务一智慧社区设备安装、连线与调试一、智慧社区智慧社区利用物联网、传感网等技术，将小区物业管理、安防、智能停车场、图书馆、医疗等系统集成在一起，并通过通信网络连接至物业管理中心，为小区住户提供安全、舒适、便捷的现代生活环境。通过大规模信息的智能处理智慧社区实现了更加高效、智能的管理，创造了一种全新的社区管理模式。二、智慧社区设备（一）智能网关智能网关是物联网中的一个关键设备，具有组建网络、协议转换、信息汇集与控制等功能。它能使传感器、执行终端、安防设备等各种设备互连互通，能够实现传感器数据的采集、处理、传递，以及远程控制执行终端等功能。（二）网络层设备网络层设备包括数据采集器8AI2DI、4DI4DO及ZigBee采集器。（三）传感层设备按端口类型划分，传感层设备可以分为串行通信传感器（输出一连串数字信号）、模拟传感器（输出模拟信号）、开关量传感器（输出0或1两种数字信号）这几种。1．串行通信传感器2．模拟传感器3．开关量传感器（四）执行设备执行设备是指接收控制器的控制信号，从而改变自身设备的运行状态，达到用户所需效果的设备。执行设备属于物联网系统架构中的感知层，通常一个物联网应用系统控制执行器运行后，还需要收集执行器的运行状态信息。因为控制系统发送信号给执行器工作，不代表执行器就能正确执行控制系统的命令，所以会在执行设备上安装一些传感器，或者根据执行器运行后的环境数据判断执行器是否正常运转。（五）LED屏LED屏具有VCC电源端与GND接地端，采用220V市电供电，数据通过RS-485协议总线进行传输。任务实施一、设备安装步骤1将所有的设备按照图4-4所示安装到实训工位上，图4-4中的所有尺寸单位均为mm（毫米）。步骤2制作线槽和网线。二、线路连接步骤1网关与各设备连接。步骤2网络层设备与部分传感层设备、执行设备连线。三、网络搭建步骤1设备固定与连线。步骤2路由器的设置。步骤3网关上传、下载功能的设置。步骤4修改网关配置。步骤5功能测试。任务二RFID设备安装与调试一、RFID技术（一）RFID技术的概念射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID）技术又称无线射频识别技术，是一种通信技术，俗称电子标签，可通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而无须识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。（二）RFID系统的组成典型的RFID系统主要由阅读器、电子标签、RFID中间件和应用系统软件4部分构成，一般将中间件和应用软件统称为应用系统。（三）RFID系统的分类RFID系统按其采用的频率不同可分为低频系统、高频系统和超高频系统三大类；根据电子标签内是否装有电池为其供电，可分为有源系统和无源系统两大类；根据电子标签内保存的信息注入的方式分类，可分为集成电路固化式、现场有线改写式和现场无线改写式三大类；根据读取电子标签数据的技术实现手段分类，可分为广播发射式、倍频式和反射调制式三大类。（四）RFID技术的特点RFID技术和其他自动识别技术相比，具有无须接触、自动化程度高、耐用可靠、识别速度快、适应各种工作环境、可实现高速和多标签同时识别等特点，具有比其他识别技术更加广泛的用途，如供应链管理、门禁安防系统、物流系统、货物跟踪系统、电子支付、生产线自动化、物品监视、汽车监控等。二、高频读卡器高频电子标签的典型工作频率为13.56MHz。高频电子标签一般以无源为主，其工作能量同低频标签一样，也是通过电感（磁）耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得的。高频电子标签的阅读距离一般小于1m，该频率的感应器可以通过腐蚀敷铜板或者PCB的方式制作天线。感应器一般通过负载调制的方式进行工作，也就是通过感应器上的负载电阻控制接通和断开，此时读写器天线上的电压发生变化，实现用远距离感应器对天线电压进行振幅调制。如果通过数据控制负载电压的接通和断开，那么这些数据就能够从感应器传输到读写器。三、超高频读卡器超高频读卡器是指RFID902MHz-928MHz（国内）频段的无源读写器，它充分支持符合ISO18000-6B、EPCCLASS1G2（6C）协议的电子标签，国内比较流行的超高频读卡器有两种：8dbi（读取距离为0～6m），12dbi（读取距离为3～12m）。四、超高频中距离一体机超高频中距离一体机在保持高识读率的同时，实现对电子标签的快速读写处理，可广泛应用于物流、车辆管理、门禁系统、防伪系统及生产过程控制等多种RFID系统。任务实施一、虚拟仿真实现RFID设备安装与调试使用“物联网云仿真实训台”软件，完成RFID设备的安装与调试。步骤1设备选型和线路连接。步骤2功能测试。二、在真实环境下实现RFID设备的安装与调试步骤1设备选型。步骤2连接高频读卡器。步骤3连接超高频中距离一体机。步骤4功能检测。三、高频卡校验软件使用步骤1连接软件。步骤2读出数据。四、超高频卡校验软件使用步骤1连接软件。步骤2读出数据。任务三门禁卡和门禁柔性标签制作一、高频卡（一）高频卡概述典型的高频（12.56MHz）RFID系统包括阅读器（Reader）和电子标签［Tag，也称应答器（Responder）］。（二）M1卡的存储结构二、RFID的主要频段和特性根据频率的不同，可以将RFID分为低频、高频、超高频及微波RFID，如表4-11所示。三、RFID电子标签（一）RFID电子标签概述RFID电子标签又称射频标签、应答器，与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间（无接触）耦合；在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递和数据交换。（二）AlienH39662电子标签的应用BG-PL-1型RFID标签采用目前最灵敏的AlienH3芯片，具有全球唯一的64位ID号，结合商格（BizGridTM）的标签天线设计，可以在低级的功率下提供足够的反射信号，保证在更大的范围内读取标签。BG-PL-1型RFID标签的天线采用缝隙型设计，可以在更多RFID标签叠加时被有效读取，适用于单品级（ItemLevel）的应用场合。（三）EPC标签存储结构从逻辑上来说，一个电子标签分为4个存储体，每个存储体可以由一个或一个以上的存储器组成。1．保留内存2．EPC存储器3．TID存储器4．用户存储器任务实施一、运行软件二、制作小区门禁标签纸步骤1运行软件。步骤2查看运行结果。任务四智能路灯系统安装与调试一、智能路灯控制系统的构成智能路灯控制系统是采用物联网技术对社区公共照明管理系统进行全面升级，实现路灯照明智能化控制的系统。在本项目中，智能路灯控制系统的构成如图4-39所示。智能路灯控制系统主要由光照传感器、服务器（计算机）、路由器、串口服务器、数据采集器（模拟量采集器和数字量采集器）、继电器、路灯等设备组成。二、智能路灯控制系统设备（一）继电器继电器（Relay）也称电驿，是一种电子控制器件，通常应用于自动控制电路中。它实际上是一种用较小的电流控制较大的电流的“自动开关”，故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。（二）串口服务器串口服务器提供串口转网络功能，能够将RS-232/485/422串口转换成TCP/IP网络接口，实现RS-232/485/422串口与TCP/IP网络接口的数据双向透明传输，使得串口设备能够立即具备TCP/IP网络接口功能，连接网络进行数据通信，极大地扩展了串口设备的通信距离。（三）双绞线在本项目中，路由器、计算机和串口服务器之间的连接线使用的是双绞线。双绞线由不同颜色的4对8芯导线组成，每两条导线按一定规则缠绕在一起，成为一个线对。任务实施一、设备布局与安装步骤1设备布局。步骤2设备安装。二、线路连接步骤1照明灯接线。步骤2继电器接线。步骤3路由器、串口服务器和RS-485/232转换器之间的连线。三、系统调试步骤1网络参数配置。步骤2功能调试。四、故障排除在系统调试过程中，很可能会出现故障，表4-21所示为常见的故障现象及其解决措施。三、课堂练习，巩固创新通过课堂练习培养学生团结协作、相互交流、相互学习的意识，同时也培养学生的创新的能力和创新意识。四、归纳总结，梳理知识本项目主要介绍了智慧社区系统安装与调试，内容包括智慧社区设备安装、连线与调试，RFID设备安装与调试，门禁卡和门禁柔性标签制作，智能路灯系统安装与调试。通过对本项目的学习，可初步掌握智慧社区系统安装与调试的相关知识和技能。作业布置1.课后习题。2.鼓励学生参与学校或企业的物联网安装调试相关实施项目，将所学知识应用于实践，提升实践能力和职业素养。物联网项目安装调试综合实训参考教案项目五智慧商超管理系统安装与调试项目项目五智慧商超管理系统安装与调试授课方式讲授、演示、实操、问答、讨论课程内容分析本项目围绕智慧商超管理系统的安装与调试展开，针对超市运营中员工考勤、商品管理及防盗等问题，设计了三个核心任务：考勤识别系统安装与调试、商品标签与扫码联网标签制作、资产管理电子标签制作。课程内容涵盖人脸识别摄像系统配置、一维码/二维码生成与应用、RFID电子标签读写等技术，融合了物联网、网络配置、数据编码等知识。学情分析已具备较丰富的物联网安装调试的相关知识。部分学生对编码规则和无线网络配置缺乏实践经验，动手能力差异较大。同时需强化工匠精神与职业素养。教学目标知识目标1．了解人脸识别摄像系统设备。2．熟悉一维条码（以下简称一维码）和二维码的结构。3．熟悉RFID电子标签的组成和分类。4．掌握RFID阅读器设备的相关知识。技能目标1．能够配置人脸识别摄像机与物联网中心网关的对接。2．能够用软件工具制作Code39码。3．会制作二维码标签。4．能够按需求对高频RFID标签和超高频RFID标签进行数据读写操作。素养目标1．理论结合实际，成长为实用型人才。2．培养敬业奉献、精益求精的工匠精神。教学重点1.人脸识别系统配置2.标签制作技术3.RFID标签读写教学难点1.设备联调与通信2.RFID标签读写操作教学过程一、激发兴趣，导入新课通过任务描述导入新课，引导学生了解接下来要学习的知识内容和任务要求，激发学生的学习兴趣。二、讲授新知，层层深入任务一考勤识别系统安装与调试一、人脸识别摄像系统设备人脸识别摄像系统涉及的设备主要有人脸识别摄像机、POE交换机和PD分离器。（一）人脸识别摄像机人脸识别摄像机属于网络摄像机的一种，网络摄像机又称IPCamera（简称IPC），主要由网络编码模块和模拟摄像机组成，网络编码模块负责将模拟摄像机采集到的模拟视频信号编码压缩成数字信号，因为其具有网络输出接口，所以可以直接接入由网络交换机或路由器设备组成的本地局域网，也可以接入互联网进行数据传输。（二）POE交换机POE（PowerOverEthernet，以太网供电）指的是在现有的以太网Cat.5布线基础架构不进行任何改动的情况下，在为一些基于IP的终端（如IP电话机、无线局域网接入点AP、人脸识别摄像机等）传输数据信号的同时，能为此类设备提供直流电的技术。（三）PD分离器随着POE供电技术的广泛应用，为了解决一些不支持POE供电的受电设备（如人脸识别摄像机）的供电问题，市面上推出了PD分离器。二、人脸识别摄像机的设置（一）查询人脸识别摄像机的IP地址人脸识别摄像机一般都配备专用的IP搜索软件，用来查询设备的IP地址。（二）恢复出厂设置在一般情况下，人脸识别摄像机的恢复出厂设置是指在设备上进行硬件复位。（三）显示效果配置人脸识别摄像机的显示效果配置通常在后台配置界面进行，使用浏览器首次登录设备的后台配置界面时，通常会提示安装控件，这时只要先按提示安装完控件，再重新运行浏览器即可顺利登录后台配置界面。（四）IP地址设置在正式使用人脸识别摄像机之前，要对人脸识别摄像机的IP地址进行设置。（五）人脸库配置人脸识别摄像机的显著特征是人脸抓拍和人脸比对。三、人脸识别摄像机的安装要求为了保证最佳的人脸抓拍、识别效果，避免人脸重叠遮挡，确保不同身高的人都可以被抓拍到，设备的安装需要符合以下要求。（1）人脸识别摄像机应安装在通道正前方，拍摄方向与通道方向一致。（2）人脸识别摄像机的俯视角度应为5°～15°。（3）人脸识别摄像机的安装高度应为2～2.7m。（3）人脸识别摄像机拍摄区域的焦点应在通道出入口处。（4）保证人脸光照均匀，避免人脸出现逆光、强光和阴阳脸的情况下，在光照强度低于100lx时，需要采用白色光源对被拍摄者进行补光。任务实施一、搭建硬件环境步骤1设备安装和接线。步骤2配置路由器。二、配置IP地址步骤1配置物联网中心网关IP地址。步骤2配置人脸识别摄像机的IP地址。三、配置人脸库步骤1登录配置界面。步骤2添加人脸库。步骤3人脸布控设置与人脸抓拍比对。四、配置物联网中心网关步骤1新建连接器。步骤2新增人脸识别摄像机设备。步骤3测试功能。任务二商品标签与扫码联网标签制作一、一维码的结构（一）一维码的构成一个完整的一维码的组成次序依次为静区（前）、起始符、数据符、中间分隔符（主要用于EAN码）、校验符、终止符、静区（后）。（二）Code39码通常超市中销售的商品使用的条码格式是EAN-13码制，但不是绝对的，另外还有一种码制叫作Code39码。（三）一维码等级一维码等级通常用美标检测法A、B、C、D、F这5个质量等级表示，A级为最好，D级为最差，F级为不合格。二、二维码的结构二维码与一维码不同，二维码能够在两个维度同时表达信息，在编码容量方面有显著提升。三、条码扫描设备（一）条码扫描器的工作原理条码扫描器通常也被称为条码扫描枪/阅读器，是用于读取条码所包含信息的设备，可分为一维码扫描器和二维码扫描器。条码扫描器主要由发光源、凸透镜、光电转换模块、CPU、计算机接口等组成。图5-25所示为条码扫描器的工作原理。（二）条码扫描器的分类条码识读器由条码扫描器和译码器两部分组成。现在绝大部分条码识读器都将条码扫描器和译码器融为一体。人们根据不同的用途和需求设计了各种类型的条码扫描器。条码扫描器可以按扫描方式、操作方式和扫描方向进行分类。1．按扫描方式分类2．按操作方式分类3．按扫描方向分类（三）条码扫描器的接口类型条码扫描器常用的接口类型有以下几种。1．USB接口2．PS2接口3．DB9接口4．其他接口一、配置WiFi环境步骤1设备安装和接线。步骤2配置要求。二、制作一维码标签和二维码标签并测试步骤1制作一维码标签。步骤2制作二维码标签。步骤3测试功能。任务三资产管理电子标签制作一、RFID电子标签的组成RFID电子标签由耦合组件及芯片组成，每个RFID电子标签都有独特的电子编码，放在被测目标上以达到标记目标物体的目的。RFID电子标签由以下三部分组成。（1）IC芯片：包含逻辑控制单元、记忆体和收发器，具有解码、解密和错误检查等运算功能。（2）收发天线：用于接收RFID阅读器发送的射频资料或传送本身的识别资料。（3）电力来源：主动式标签由标签内部所附的电源提供；被动式标签由RFID阅读器送出的无线电波提供。二、RFID电子标签的种类RFID电子标签的种类有很多，如何挑选合适的RFID电子标签显得尤为重要。不同的材质、不同的尺寸、不同的性能都会对实际的运用产生很大影响。三、RFID阅读器设备（一）RFID阅读器的结构RFID阅读器由控制器和天线两部分组成，天线负责发送和接收电磁波，控制器负责控制信号的发送和接收，并保持对计算机进行通信。（二）RFID阅读器的内部结构1．射频处理单元2．基带处理单元3．控制单元（三）RFID阅读器的功能RFID阅读器一般配有USB接口、网口、串口等通信接口，用户根据需要选择RFID阅读器的某个通信接口连接到计算机，通过在计算机上运行通信软件或厂家提供的应用软件来控制RFID阅读器，并获取信息。任务实施一、搭建硬件环境步骤1RFID阅读器连接计算机。步骤2将RFID标签放置在RFID阅读器上。二、修改商品标签卡号运行和读取超高频RFID软件。三、配置会员卡步骤1记录卡号。步骤2写入会员卡信息。三、课堂练习，巩固创新通过课堂练习培养学生团结协作、相互交流、相互学习的意识，同时也培养学生的创新的能力和创新意识。四、归纳总结，梳理知识本项目主要介绍了智慧商超管理系统安装与调试，内容包括采用人脸识别系统进行考勤管理，采用备用条码进行商品的标识管理，增加WiFi扫描联网二维码，并为贵重商品新增RFID电子标签，以防止商品丢失等情况发生。通过对本项目的学习，可初步掌握智慧商超管理系统安装与调试的相关知识和技能。作业布置1.课后习题。2.推荐相关书籍、论文或在线资源，鼓励学生进行自主学习，拓宽知识面。物联网项目安装调试综合实训参考教案项目六智能生产线运行管理系统安装与调试项目项目六智能生产线运行管理系统安装与调试授课方式讲授、演示、实操、问答、讨论课程内容分析本项目围绕智能生产线运行管理系统的安装与调试展开，针对制造业智能化转型需求，设计了三个核心任务：智能生产线控制系统安装与调试、生产线环境数据采集系统安装与调试、生产线生产平台监控系统搭建。学生将掌握工业自动化设备的安装、通信配置及远程监控能力，培养解决智能制造场景问题的综合技能，同时强化创新意识与工程素养。学情分析已具备较丰富的物联网安装调试的相关知识，但对工业控制系统（如自锁/互锁技术）和物联网云平台（如ThingsBoard）较为陌生。部分学生对RS485通信协议、Modbus配置及信号转换/隔离技术缺乏实践经验，动手能力参差不齐。教学目标知识目标1．熟悉设备接线图识读技巧。2．了解自锁和互锁控制技术。3．认识噪声传感器、人体红外传感器、模拟量采集器、信号转换器、信号隔离器。4．熟悉物联网云平台的类型和功能。5．了解ThingsBoard云平台的组成。技能目标1．会调试RS485网络。2．能安装和调试感知设备、信号转换器、模拟量采集器。3．能配置物联网中心网关对接云平台。4．会配置ThingsBoard云平台监控设备。素养目标1．具备主动学习、积极探索的意识。2．培养专业技能，提升创新能力。教学重点1.自锁和互锁控制技术2.数据采集系统调试3.云平台远程监控教学难点1.调试RS485网络2.安装和调试感知设备、信号转换器、模拟量采集器3.配置物联网中心网关对接云平台4.配置ThingsBoard云平台监控设备教学过程一、激发兴趣，导入新课通过任务描述导入新课，引导学生了解接下来要学习的知识内容和任务要求，激发学生的学习兴趣。二、讲授新知，层层深入任务一智能生产线控制系统安装与调试一、识读设备接线图要读懂设备接线图，首先需要知道每个符号代表的意思，完整的电气符号有上百种，其中有很多是平时很少会使用到的。（一）图纸的组成结构一张完整的设备接线图由标题栏、会签栏、图框栏、边框线等组成。（二）设备接线图识读技巧绘图者在绘制设备接线图时会遵循一定的规范，这样便于识图者理解图纸中所绘制的内容，下面列举了一些识读的技巧。（1）通常图纸中电路或元件的位置是按功能和工作顺序进行布置的。（2）在设备接线图中，通常同一种电器一般用相同的字母表示，但在字母的后边加上数码或其他字母以示区别。例如，两个继电器分别用KM1、KM2表示，或用KMF、KMR表示。（3）设备的状态通常都是按常态给出的，常态是指设备未通电时的状态，对于按钮、行程开关等，常态则是指未受外力作用时的状态。（4）在原理图中，若两条交叉导线有直接联系，则交叉导线连接点用黑圆点表示；若无直接联系，则不用黑圆点表示，或用半圆弧跨越连接。（5）设备接线图较为复杂时，建议采用分功能识图。二、执行设备性能检测在智能生产线中，安装有很多的执行设备，如风扇、三色警示灯、显示屏等。在工程施工中，设备性能检测通常采用直接供电的方式进行。只要为设备提供相应的电源，观察设备的运行效果是否符合说明书要求即可。常用的物联网设备供电检测方法如表6-2所示。三、了解自锁和互锁控制技术在工业控制中，有时为了满足电气安全和电气功能需要，会使用到自锁和互锁控制技术。而要实现自锁和互锁功能，就需要用到继电器的辅助触点来完成，首先需要明白什么是自锁和互锁。（一）自锁技术（二）互锁技术任务实施一、配置数字量采集器步骤1搭建硬件环境。步骤2配置数字量采集器。二、配置物联网中心网关步骤1配置连接器。步骤2新增执行器。任务二生产线环境数据采集系统安装与调试一、噪声传感器噪声传感器是一种可以用来对生产车间的噪声进行检测的装置。不同厂家生产的噪声传感器的外观和信号输出接口是不一样的，目前噪声传感器的信号输出接口有RS485、4～20mA、0～5V和以