《礦井通信與物聯(lián)網(wǎng)》課程教學(xué)大綱

《礦井通信與物聯(lián)網(wǎng)》課程教學(xué)大綱課程名稱：礦井通信與物聯(lián)網(wǎng)（MineCommunicationsandInternetofThings）課程編號：020040070課程性質(zhì)：R必修□選修課程類別：□通識課程R專業(yè)課程￡實(shí)踐教學(xué)適用專業(yè)：智能采礦工程課程學(xué)時(shí)：總32學(xué)時(shí)、理論32學(xué)時(shí)課程學(xué)分：2學(xué)分應(yīng)開課學(xué)期：第五學(xué)期先修課程：大學(xué)計(jì)算機(jī)、Python語言b任課學(xué)院、系部：能源科學(xué)與工程學(xué)院采礦工程系一、課程簡介《礦井通信與物聯(lián)網(wǎng)》課程是面向采礦工程專業(yè)、智能采礦工程專業(yè)本科生開設(shè)的一門專業(yè)必修課。課程系統(tǒng)介紹了物聯(lián)網(wǎng)的起源與發(fā)展、物聯(lián)網(wǎng)的概念與特征、物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)講解傳感與檢測技術(shù)、標(biāo)識與定位技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)等基礎(chǔ)知識，并描述物聯(lián)網(wǎng)在采礦工程領(lǐng)域中的典型應(yīng)用等。課程旨在引導(dǎo)學(xué)習(xí)者入門，對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有一個(gè)系統(tǒng)全面的了解，為學(xué)生今后運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)知識分析、解決實(shí)際工程問題打下基礎(chǔ)。二、課程教學(xué)的目標(biāo)及與畢業(yè)要求的關(guān)系（一）課程目標(biāo)課程總目標(biāo)：讓學(xué)生有一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)整體知識結(jié)構(gòu)，使學(xué)生初步了解物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀、基本概念、關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用領(lǐng)域、行業(yè)法規(guī)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的理論與實(shí)踐知識解決礦產(chǎn)資源開發(fā)和利用過程中工程問題的能力。課程目標(biāo)1：掌握通信的基本概念與模型、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念、無線傳感網(wǎng)概念；了解電通信發(fā)展歷程、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷程和無線傳感網(wǎng)發(fā)展歷程；了解礦井通信技術(shù)與系統(tǒng)的現(xiàn)狀，掌握礦井通信技術(shù)體系和特點(diǎn)。課程目標(biāo)2：掌握物聯(lián)網(wǎng)的概念、特征、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，掌握物聯(lián)網(wǎng)傳感與檢測技術(shù)、標(biāo)識與定位技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)等基礎(chǔ)知識，對采礦工程領(lǐng)域的工程問題能運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)知識進(jìn)行分析。課程目標(biāo)3：針對礦山“人-機(jī)-環(huán)”狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)精準(zhǔn)感知的技術(shù)需求，能選擇恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對礦產(chǎn)資源開發(fā)和利用過程中的工程問題提出解決方案。（二）課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系本課程目標(biāo)支持的主要畢業(yè)要求如下表：課程目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)1：掌握通信的基本概念與模型、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念、無線傳感網(wǎng)概念；了解電通信發(fā)展歷程、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷程和無線傳感網(wǎng)發(fā)展歷程；了解礦井通信技術(shù)與系統(tǒng)的現(xiàn)狀，掌握礦井通信技術(shù)體系和特點(diǎn)。畢業(yè)要求2：問題分析：能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和采礦工程的基本原理，通過文獻(xiàn)研究，發(fā)現(xiàn)、分析并表達(dá)采礦領(lǐng)域復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。2.2通過資料收集、文獻(xiàn)檢索、模型構(gòu)建等方法，研究采煤工藝、礦山壓力、巷道施工、礦井通風(fēng)、災(zāi)害防治等工程問題中的客觀規(guī)律，具備分析復(fù)雜采礦工程問題的基本能力。課程目標(biāo)2：掌握物聯(lián)網(wǎng)的概念、特征、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，掌握物聯(lián)網(wǎng)傳感與檢測技術(shù)、標(biāo)識與定位技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)等基礎(chǔ)知識，對采礦工程領(lǐng)域的工程問題能運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)知識進(jìn)行分析。畢業(yè)要求2：問題分析：能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和采礦工程的基本原理，通過文獻(xiàn)研究，發(fā)現(xiàn)、分析并表達(dá)采礦領(lǐng)域復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。指標(biāo)點(diǎn)2.1：能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理和方法，識別與判斷煤炭開采過程中的工程條件、生產(chǎn)系統(tǒng)、設(shè)備狀況、安全隱患等工程現(xiàn)象和工程特征。課程目標(biāo)3：針對礦山“人-機(jī)-環(huán)”狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)精準(zhǔn)感知的技術(shù)需求，能選擇恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對礦產(chǎn)資源開發(fā)和利用過程中的工程問題提出解決方案。畢業(yè)要求5：能夠針對礦產(chǎn)資源開發(fā)和利用過程中的工程問題，選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工具和信息技術(shù)工具。5.2掌握CAD繪圖工具、計(jì)算機(jī)編程技術(shù)、數(shù)值分析軟件、圖像處理工具等，具備參與礦山技術(shù)革新與新方法、新工藝、新裝備應(yīng)用的基本能力。三、課程教學(xué)的基本內(nèi)容及教學(xué)安排（一）課程教學(xué)的內(nèi)容及學(xué)時(shí)安排知識單元知識點(diǎn)學(xué)時(shí)數(shù)課程目標(biāo)線下授課線上授課實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐1.緒論知識點(diǎn)1.1：物聯(lián)網(wǎng)的起源和發(fā)展知識點(diǎn)1.2：物聯(lián)網(wǎng)的基本概念和特征知識點(diǎn)1.3：物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)2課程目標(biāo)22.傳感與檢測技術(shù)知識點(diǎn)2.1：物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)知識點(diǎn)2.2：傳感器的基本特性、分類知識點(diǎn)2.3：傳感器的原理與應(yīng)用知識點(diǎn)2.4：傳感器與無線傳感網(wǎng)知識點(diǎn)2.5：無線感知網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)知識點(diǎn)2.6：無線傳感網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用4課程目標(biāo)23.標(biāo)識與定位技術(shù)知識點(diǎn)3.1：物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)識技術(shù)知識點(diǎn)3.2：一維碼的識讀原理與應(yīng)用知識點(diǎn)3.3：二維碼的識讀原理與應(yīng)用知識點(diǎn)3.4、RFID無線射頻技術(shù)知識點(diǎn)3.5：RFID的工作原理與應(yīng)用知識點(diǎn)3.6：衛(wèi)星、蜂窩和室內(nèi)定位技術(shù)6課程目標(biāo)24.礦井通信與物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)知識點(diǎn)4.1：通信系統(tǒng)基本概念與模型知識點(diǎn)4.2：電通信發(fā)展歷程知識點(diǎn)4.3：礦井通信技術(shù)與系統(tǒng)知識點(diǎn)4.4：物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)體系知識點(diǎn)4.5：近距離無線通信技術(shù)——WiFi、藍(lán)牙、ZigBee知識點(diǎn)4.6：移動(dòng)通信技術(shù)知識點(diǎn)4.7：衛(wèi)星通信技術(shù)知識點(diǎn)4.8：有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)—傳輸介質(zhì)知識點(diǎn)4.9：局域網(wǎng)技術(shù)——以太網(wǎng)知識點(diǎn)4.10：礦井工業(yè)環(huán)網(wǎng)、礦用5G/F5G8課程目標(biāo)15.數(shù)據(jù)處理技術(shù)知識點(diǎn)5.1：數(shù)據(jù)處理技術(shù)概述知識點(diǎn)5.2：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)知識點(diǎn)5.3：數(shù)據(jù)管理技術(shù)知識點(diǎn)5.4：數(shù)據(jù)分析技術(shù)知識點(diǎn)5.5：數(shù)據(jù)決策技術(shù)4課程目標(biāo)26.礦山物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)知識點(diǎn)6.1：人員信息感知——人員定位系統(tǒng)知識點(diǎn)6.2：設(shè)備感知——機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測知識點(diǎn)6.3：環(huán)境感知——6課程目標(biāo)37.行業(yè)法律法規(guī)與職業(yè)道德知識點(diǎn)7.1：IT行業(yè)相關(guān)法律法規(guī)知識點(diǎn)7.2：物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)知識點(diǎn)7.3：煤炭礦井通信設(shè)計(jì)規(guī)范知識點(diǎn)7.4：職業(yè)道德規(guī)范2課程目標(biāo)1合計(jì)32四、本課程與其他課程的聯(lián)系先修課程：大學(xué)計(jì)算機(jī)、Python語言b五、教材與其他教學(xué)資源（含教學(xué)參考書或在線資源）（一）建議教材（建議選用新出版的國家級規(guī)劃教材）[1]桂小林.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)論(第2版).清華大學(xué)出版社,2018[2]劉云浩.物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論(第3版).科學(xué)出版社,2017[3]吳功宜,吳英.物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論（第2版）.機(jī)械工業(yè)出版社,2018（二）其他教學(xué)資源[1]中國大學(xué)MOOC，物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論，哈爾濱工業(yè)大學(xué)，劉海波教授等.[2]中國大學(xué)MOOC，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論，西安交通大學(xué)，桂小林教授等.六、教學(xué)方法與學(xué)習(xí)建議授課方式：本課以任課教師講授為主，并借助中國大學(xué)MOOC在線教學(xué)資源為同學(xué)提供線上自學(xué)渠道。重點(diǎn)：物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識與定位技術(shù)、礦井通信與物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)難點(diǎn)：物聯(lián)網(wǎng)傳感與檢測技術(shù)后續(xù)自主學(xué)習(xí)建議：通過知網(wǎng)等數(shù)據(jù)庫，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，及時(shí)關(guān)注和了解相關(guān)技術(shù)最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，更新知識內(nèi)容。七、課程考核及成績評定方式（一）課程考核（說明考核方式及占總成績的比例）本課程成績滿分100分，由平時(shí)考核、過程考核、期末考試成績構(gòu)成：（1）平時(shí)考核成績，占總成績的15%，主要包含課堂出勤率、課堂紀(jì)律、課堂回答問題情況等。（2）過程考核，占總成績的25%，主要包含作業(yè)完成情況、參與討論和參與輔導(dǎo)答疑情況等。（3）期末考試，占總成績的60%。（二）課程目標(biāo)與考核內(nèi)容的關(guān)系課程具體目標(biāo)與知識單元和考試內(nèi)容的關(guān)系如下：課程目標(biāo)知識單元考試內(nèi)容1.掌握通信的基本概念與模型、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念、無線傳感網(wǎng)概念；了解電通信發(fā)展歷程、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷程和無線傳感網(wǎng)發(fā)展歷程；了解礦井通信技術(shù)與系統(tǒng)的現(xiàn)狀，掌握礦井通信技術(shù)體系和物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)體系。4.礦井通信與物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)1.通信系統(tǒng)基本概念與模型2.礦井通信技術(shù)與系統(tǒng)3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議4.物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)體系5.WiFi、藍(lán)牙、ZigBee技術(shù)特點(diǎn)6.移動(dòng)通信技術(shù)、衛(wèi)星通信技術(shù)7.有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)—傳輸介質(zhì)8.局域網(wǎng)技術(shù)——以太網(wǎng)9.礦井工業(yè)環(huán)網(wǎng)、礦用5G/F5G2.掌握物聯(lián)網(wǎng)的概念、特征、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，掌握物聯(lián)網(wǎng)傳感與檢測技術(shù)、標(biāo)識與定位技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)等基礎(chǔ)知識，對采礦工程領(lǐng)域的工程問題能運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)知識進(jìn)行分析。1.緒論2.物聯(lián)網(wǎng)傳感與檢測技術(shù)3.物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識與定位技術(shù)5.物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)1.物聯(lián)網(wǎng)的基本概念、特征；2.物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)；3.傳感器的基本特性、分類4.傳感器的原理與應(yīng)用5.一維碼的識讀原理與應(yīng)用6.二維碼的識讀原理與應(yīng)用7.RFID無線射頻技術(shù)8.RFID的工作原理與應(yīng)用9.衛(wèi)星定位技術(shù)、蜂窩定位技術(shù)10.Wi