《礦井通信與物聯(lián)網(wǎng)》課程教學大綱采礦工程

《礦井通信與物聯(lián)網(wǎng)》課程教學大綱課程名稱：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￡實踐教學適用專業(yè)：采礦工程專業(yè)課程學時：總32學時、理論32學時課程學分：2學分應開課學期：第五學期先修課程：大學計算機、Python語言b任課學院、系部：能源科學與工程學院采礦工程系一、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)構與關鍵技術，重點講解傳感與檢測技術、標識與定位技術、物聯(lián)網(wǎng)通信技術、數(shù)據(jù)處理技術等基礎知識，并描述物聯(lián)網(wǎng)在采礦工程領域中的典型應用等。課程旨在引導學習者入門，對物聯(lián)網(wǎng)技術有一個系統(tǒng)全面的了解，為學生今后運用物聯(lián)網(wǎng)的相關知識分析、解決實際工程問題打下基礎。二、課程教學的目標及與畢業(yè)要求的關系（一）課程目標課程總目標：讓學生有一個物聯(lián)網(wǎng)整體知識結(jié)構，使學生初步了解物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀、基本概念、關鍵技術、應用領域、行業(yè)法規(guī)，培養(yǎng)學生運用物聯(lián)網(wǎng)技術的理論與實踐知識解決礦產(chǎn)資源開發(fā)和利用過程中工程問題的能力。課程目標1：掌握通信的基本概念與模型、計算機網(wǎng)絡的基本概念、無線傳感網(wǎng)概念；了解電通信發(fā)展歷程、計算機網(wǎng)絡發(fā)展歷程和無線傳感網(wǎng)發(fā)展歷程；了解礦井通信技術與系統(tǒng)的現(xiàn)狀，掌握礦井通信技術體系和特點。課程目標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，掌握物聯(lián)網(wǎng)傳感與檢測技術、標識與定位技術、物聯(lián)網(wǎng)通信技術和數(shù)據(jù)處理技術等基礎知識，對采礦工程領域的工程問題能運用物聯(lián)網(wǎng)相關知識進行分析。課程目標3：針對礦山“人-機-環(huán)”狀態(tài)信息的實時精準感知的技術需求，能選擇恰當?shù)募夹g進行物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設計，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）課程目標與畢業(yè)要求的對應關系本課程目標支持的主要畢業(yè)要求如下表：課程目標畢業(yè)要求指標點課程目標1：掌握通信的基本概念與模型、計算機網(wǎng)絡的基本概念、無線傳感網(wǎng)概念；了解電通信發(fā)展歷程、計算機網(wǎng)絡發(fā)展歷程和無線傳感網(wǎng)發(fā)展歷程；了解礦井通信技術與系統(tǒng)的現(xiàn)狀，掌握礦井通信技術體系和特點。畢業(yè)要求2：問題分析：能夠應用數(shù)學、自然科學和采礦工程的基本原理，通過文獻研究，發(fā)現(xiàn)、分析并表達采礦領域復雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。2.2通過資料收集、文獻檢索、模型構建等方法，研究采煤工藝、礦山壓力、巷道施工、礦井通風、災害防治等工程問題中的客觀規(guī)律，具備分析復雜采礦工程問題的基本能力。課程目標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，掌握物聯(lián)網(wǎng)傳感與檢測技術、標識與定位技術、物聯(lián)網(wǎng)通信技術和數(shù)據(jù)處理技術等基礎知識，對采礦工程領域的工程問題能運用物聯(lián)網(wǎng)相關知識進行分析。畢業(yè)要求2：問題分析：能夠應用數(shù)學、自然科學和采礦工程的基本原理，通過文獻研究，發(fā)現(xiàn)、分析并表達采礦領域復雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。指標點2.1：能夠運用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理和方法，識別與判斷煤炭開采過程中的工程條件、生產(chǎn)系統(tǒng)、設備狀況、安全隱患等工程現(xiàn)象和工程特征。課程目標3：針對礦山“人-機-環(huán)”狀態(tài)信息的實時精準感知的技術需求，能選擇恰當?shù)募夹g進行物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設計，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?shù)募夹g、資源、現(xiàn)代工具和信息技術工具。5.2掌握CAD繪圖工具、計算機編程技術、數(shù)值分析軟件、圖像處理工具等，具備參與礦山技術革新與新方法、新工藝、新裝備應用的基本能力。三、課程教學的基本內(nèi)容及教學安排（一）課程教學的內(nèi)容及學時安排知識單元知識點學時數(shù)課程目標線下授課線上授課實驗/實踐1.緒論知識點1.1：物聯(lián)網(wǎng)的起源和發(fā)展知識點1.2：物聯(lián)網(wǎng)的基本概念和特征知識點1.3：物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構2課程目標22.傳感與檢測技術知識點2.1：物聯(lián)網(wǎng)感知技術知識點2.2：傳感器的基本特性、分類知識點2.3：傳感器的原理與應用知識點2.4：傳感器與無線傳感網(wǎng)知識點2.5：無線感知網(wǎng)絡的關鍵技術知識點2.6：無線傳感網(wǎng)絡與應用4課程目標23.標識與定位技術知識點3.1：物聯(lián)網(wǎng)的標識技術知識點3.2：一維碼的識讀原理與應用知識點3.3：二維碼的識讀原理與應用知識點3.4、RFID無線射頻技術知識點3.5：RFID的工作原理與應用知識點3.6：衛(wèi)星、蜂窩和室內(nèi)定位技術6課程目標24.礦井通信與物聯(lián)網(wǎng)通信技術知識點4.1：通信系統(tǒng)基本概念與模型知識點4.2：電通信發(fā)展歷程知識點4.3：礦井通信技術與系統(tǒng)知識點4.4：物聯(lián)網(wǎng)通信技術體系知識點4.5：近距離無線通信技術——WiFi、藍牙、ZigBee知識點4.6：移動通信技術知識點4.7：衛(wèi)星通信技術知識點4.8：有線網(wǎng)絡技術—傳輸介質(zhì)知識點4.9：局域網(wǎng)技術——以太網(wǎng)知識點4.10：礦井工業(yè)環(huán)網(wǎng)、礦用5G/F5G8課程目標15.數(shù)據(jù)處理技術知識點5.1：數(shù)據(jù)處理技術概述知識點5.2：數(shù)據(jù)存儲技術知識點5.3：數(shù)據(jù)管理技術知識點5.4：數(shù)據(jù)分析技術知識點5.5：數(shù)據(jù)決策技術4課程目標26.礦山物聯(lián)網(wǎng)應用技術知識點6.1：人員信息感知——人員定位系統(tǒng)知識點6.2：設備感知——機電設備狀態(tài)監(jiān)測知識點6.3：環(huán)境感知——6課程目標37.行業(yè)法律法規(guī)與職業(yè)道德知識點7.1：IT行業(yè)相關法律法規(guī)知識點7.2：物聯(lián)網(wǎng)相關技術標準知識點7.3：煤炭礦井通信設計規(guī)范知識點7.4：職業(yè)道德規(guī)范2課程目標1合計32四、本課程與其他課程的聯(lián)系先修課程：大學計算機、Python語言b五、教材與其他教學資源（含教學參考書或在線資源）（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)技術導論(第2版).清華大學出版社,2018[2]劉云浩.物聯(lián)網(wǎng)導論(第3版).科學出版社,2017[3]吳功宜,吳英.物聯(lián)網(wǎng)工程導論（第2版）.機械工業(yè)出版社,2018（二）其他教學資源[1]中國大學MOOC，物聯(lián)網(wǎng)工程導論，哈爾濱工業(yè)大學，劉海波教授等.[2]中國大學MOOC，物聯(lián)網(wǎng)技術概論，西安交通大學，桂小林教授等.六、教學方法與學習建議授課方式：本課以任課教師講授為主，并借助中國大學MOOC在線教學資源為同學提供線上自學渠道。重點：物聯(lián)網(wǎng)標識與定位技術、礦井通信與物聯(lián)網(wǎng)通信技術難點：物聯(lián)網(wǎng)傳感與檢測技術后續(xù)自主學習建議：通過知網(wǎng)等數(shù)據(jù)庫，查閱相關文獻資料，及時關注和了解相關技術最新發(fā)展動態(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，由平時考核、過程考核、期末考試成績構成：（1）平時考核成績，占總成績的15%，主要包含課堂出勤率、課堂紀律、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答疑情況等。（3）期末考試，占總成績的60%。（二）課程目標與考核內(nèi)容的關系課程具體目標與知識單元和考試內(nèi)容的關系如下：課程目標知識單元考試內(nèi)容1.掌握通信的基本概念與模型、計算機網(wǎng)絡的基本概念、無線傳感網(wǎng)概念；了解電通信發(fā)展歷程、計算機網(wǎng)絡發(fā)展歷程和無線傳感網(wǎng)發(fā)展歷程；了解礦井通信技術與系統(tǒng)的現(xiàn)狀，掌握礦井通信技術體系和物聯(lián)網(wǎng)通信技術體系。4.礦井通信與物聯(lián)網(wǎng)通信技術1.通信系統(tǒng)基本概念與模型2.礦井通信技術與系統(tǒng)3計算機網(wǎng)絡協(xié)議4.物聯(lián)網(wǎng)通信技術體系5.WiFi、藍牙、ZigBee技術特點6.移動通信技術、衛(wèi)星通信技術7.有線網(wǎng)絡技術—傳輸介質(zhì)8.局域網(wǎng)技術——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，掌握物聯(lián)網(wǎng)傳感與檢測技術、標識與定位技術、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理技術等基礎知識，對采礦工程領域的工程問題能運用物聯(lián)網(wǎng)相關知識進行分析。1.緒論2.物聯(lián)網(wǎng)傳感與檢測技術3.物聯(lián)網(wǎng)標識與定位技術5.物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理技術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；3.傳感器的基本特性、分類4.傳感器的原理與應用5.一維碼的識讀原理與應用6.二維碼的識讀原理與應用7.RFID無線射頻技術8.RFID的工作原理與應用9.衛(wèi)星定位技術、蜂窩定位技術10.Wi