智慧消防物聯網虛擬仿真實驗是南開大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：智慧消防物聯網虛擬仿真實驗
- 建設院校： 南開大學
- 課程負責人： 孫桂玲
- 授課教師：王海、高藝、李曉晨、張穎
課程性質,教學目標,
課程性質
課程背景
智慧消防系統基於傳統消防技術，融合了感測器、通信、大數據、人工智慧等技術，成為火災隱患治理最有效的解決手段。基於物聯網的智慧消防系統結構複雜、系統龐大、部署困難、成本高，且消防火災實驗具有高危險性。基於孫桂玲教授承擔的首批國家級新工科研究與實踐項目“智慧城市專業建設探索與實踐”和天津市教改課題“智慧消防物聯網虛擬仿真實驗”，結合物聯網教學實踐，研發了以智慧消防為套用場景的虛擬仿真實驗。體現了最新的研究成果,在虛擬環境下，探索智慧消防物聯網的整體架構和最新技術,培養學生解決複雜工程問題的創新能力和“人民生命安全高於- -切”的社會責任感。
本實驗建設緊緊圍繞習近平總書記關於強化實踐育人工作的重要指示精神，針對物聯網多學科融合、面向系統級工程套用的特點，以社會需求為背景，以工程項目為導向，通過智慧消防工程項目,學習物聯網的關鍵技術和整體架構，培養學生運用物聯網理論分析解決實際工程套用問題的能力，通過“大班授課、小班研討”的方式，讓學生進行自主學習與探索式學習，激發學生的創造性。
本實驗具有一體多用的特點，能夠滿足多種學習者的學習需求:對於專業學習者，可以採用虛實結合的方式，增加學習深度與廣度;對於中小學生，可以面向他們進行科普教育,使他們了解物聯網的前沿科技;對於普通本科生，乃至社會人員，可以進行虛擬消防演練，學習消防常識，提高安全意識。
本實驗在設計的過程中，始終針對本科教學的特點，對實驗內容進行了篩選、最佳化和凝練，特別適用於本科教學。本實驗對於知識點的覆蓋面廣，能夠提高本科學生的綜合能力和科研素養，為他們在這個領域的深造和實踐打下堅實的基礎。
教學目標
通過本實驗，學生應理解和掌握的內容包括:
(1)了解物聯網工程項目開發一般流程， 從套用需求分析，到整體方案設計、功能設計、系統集成、系統測試、系統部署等一系列環節。深刻理解物聯網技術“以數據為基礎，以服務為中心”，與套用場景之間的關係。
(2)熟悉物聯網的基本組成,理解感知層、傳輸層、套用層的功能。建立起整個物聯網系統設計的概念。
(3)理解物聯網感知層的含義。了解多種無線感測器的工作原理、感測器節點的組成與功能，掌握無線感測器控制與調試方式;掌握溫濕度、煙感感測器、有毒氣體感測器等感測器的原理及套用;能夠在虛擬環境中,利用感測器、處理器、通信模組等多類型虛擬硬體，自主設計多種智慧型無線感測節點。
(4)理解物聯網傳輸層的含義。了解和掌握物聯網網路路由協定及物聯網數據交換技術，包括物聯網數據鏈路層互聯技術、物聯網的網路管理技術等等;掌握物聯網傳輸層的仿真設計技術;掌握NB-IoT、 Lora、Zigbee等 多種無線網路通信技術以及典型套用;針對不同套用場景和組網需求，設定虛擬中繼路由和雲伺服器,構建智慧消防物聯網系統。通過多類型無線感測節點的自由部署，仿真多種組網方式。
(5)理解物聯網套用層的含義。通過智慧消防虛擬仿真項目，了 解物聯網工程套用的特點，學習物聯網套用的設計方法。
(6)基於虛擬仿真平台進行虛擬消防演練，學習消防常識。
綜合以上物聯網原理與技術，掌握智慧消防這一典型物聯網套用 ,通過實踐加深對物聯網理論和實踐的理解。
