智慧型溫室大棚物聯網系統虛擬仿真實驗是揚州大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：智慧型溫室大棚物聯網系統虛擬仿真實驗
- 建設院校： 揚州大學
- 課程負責人： 李斌
- 授課教師：張正華、李雲、劉維、尹翔
課程性質,教學目標,
課程性質
課程背景
物聯網技術是支撐“網路強國”和”中國製造2025” ” 鄉村振興”等國家戰略的重要基礎,在推動國家產業結構升級和最佳化過程中發揮重要作用。物聯網是新一代信息技術的高度集成和綜合運用,對新-輪產業變革和經濟社會綠色、智慧型、可持續發展具有重要意義。在智慧型工業、智慧型農業等物聯網主要領域均需要大量人才。
( 1)滿足中國製造2025對新工科-流人才的迫切需求
實驗屬於計算機類專業《物聯網工程與設計》課程的綜合設計型實驗,實驗內容覆蓋了物聯網系統採集、傳輸、控制全過程的原理和技術,知識點涉及程式設計、計算機通信與網路、計算機接口與控制、人工智慧等面的內容,需要綜合運用計算機類專業的多課程的知識,有助於培養學生解決複雜工程問題的能力。另外,本實驗也適用電子信息、自動化類、農信等工科、農科相關專業, 對培養新工科、新農科複合型一流創新人才具有推動作用。
(2)解決了實體實驗教學存在的成本高、周期長、不可重複等難題
實體實驗存在如下問題:①成本高:溫室大棚及物聯網系統耗資大、消耗高,需要大量資金投入;②不可逆:物聯網系統中的採集控制設備配電錯誤會導致設備損壞,實驗不可重複。本項目構建了環境可測、數據可傳、參數可調、溫度可控的高度仿真的虛擬實驗場景,實驗過程可多次重複和疊代,從而解決實體實驗過程中成本高、周期長.不可重複等缺點。
教學目標
(1)培養學生規劃、配置、部署物聯網系統的能力
掌握物聯網系統架構搭建的一般方法，了解構成智慧型溫室物聯網系統的設備。了 解常用溫度感測器的類型及其參數,理解在實際工程中需要考慮經濟效益、成本等多種因素的影響。了 解溫度感測器在採集網路中的地位以及需要連線的設備,掌 握感測器的不同線制及對應的接線方式。掌握溫室大棚內溫度採集模組安裝的位置。掌握溫室大棚485組網的方式，了解終端匹配電阻對於長距離數據傳輸網路的意義。
(2 )培養學生設計和開發物聯網系統採集、傳輸模組的能力
基基MODBUS協定的數據採集原理及其編程實現方法,掌握通過MODBUS採集器採集溫度的通信原理，鞏固和加深對MODBUS通訊協定理解。掌握溫度數據採集可視化編程的方法。在Node-RED環境中完成程式編寫和模組連線,並根據仿真結果,調整設計,實現溫度數據的採集。掌握配置MQTT伺服器地址方法, 理解和掌握MQTT協定,並能編程實現該協定。
( 3)培養學生設計和開發物聯網系統控制模組的能力
掌握根據期望的溫室大棚目標溫度,設計模糊控制規則的方法。了解模糊神經網路控制器輸入輸出量的確定以及模糊化的方法,掌握卷積神經網路的學習算法,設計滿足需求的智慧型控制器。掌握MODBUS控制指令的構成規則,根據不同的控制策略,編寫相應的控制程式,實現設備的控制。
