《矿井通信与物联网》课程教学大纲采矿工程

《矿井通信与物联网》课程教学大纲课程名称：矿井通信与物联网（MineCommunicationsandInternetofThings）课程编号：020040070课程性质：R必修□选修课程类别：□通识课程R专业课程£实践教学适用专业：采矿工程专业课程学时：总32学时、理论32学时课程学分：2学分应开课学期：第五学期先修课程：大学计算机、Python语言b任课学院、系部：能源科学与工程学院采矿工程系一、课程简介《矿井通信与物联网》课程是面向采矿工程专业、智能采矿工程专业本科生开设的一门专业必修课。课程系统介绍了物联网的起源与发展、物联网的概念与特征、物联网的体系结构与关键技术，重点讲解传感与检测技术、标识与定位技术、物联网通信技术、数据处理技术等基础知识，并描述物联网在采矿工程领域中的典型应用等。课程旨在引导学习者入门，对物联网技术有一个系统全面的了解，为学生今后运用物联网的相关知识分析、解决实际工程问题打下基础。二、课程教学的目标及与毕业要求的关系（一）课程目标课程总目标：让学生有一个物联网整体知识结构，使学生初步了解物联网的发展现状、基本概念、关键技术、应用领域、行业法规，培养学生运用物联网技术的理论与实践知识解决矿产资源开发和利用过程中工程问题的能力。课程目标1：掌握通信的基本概念与模型、计算机网络的基本概念、无线传感网概念；了解电通信发展历程、计算机网络发展历程和无线传感网发展历程；了解矿井通信技术与系统的现状，掌握矿井通信技术体系和特点。课程目标2：掌握物联网的概念、特征、物联网系统体系结构，掌握物联网传感与检测技术、标识与定位技术、物联网通信技术和数据处理技术等基础知识，对采矿工程领域的工程问题能运用物联网相关知识进行分析。课程目标3：针对矿山“人-机-环”状态信息的实时精准感知的技术需求，能选择恰当的技术进行物联网系统设计，对矿产资源开发和利用过程中的工程问题提出解决方案。（二）课程目标与毕业要求的对应关系本课程目标支持的主要毕业要求如下表：课程目标毕业要求指标点课程目标1：掌握通信的基本概念与模型、计算机网络的基本概念、无线传感网概念；了解电通信发展历程、计算机网络发展历程和无线传感网发展历程；了解矿井通信技术与系统的现状，掌握矿井通信技术体系和特点。毕业要求2：问题分析：能够应用数学、自然科学和采矿工程的基本原理，通过文献研究，发现、分析并表达采矿领域复杂工程问题，以获得有效结论。2.2通过资料收集、文献检索、模型构建等方法，研究采煤工艺、矿山压力、巷道施工、矿井通风、灾害防治等工程问题中的客观规律，具备分析复杂采矿工程问题的基本能力。课程目标2：掌握物联网的概念、特征、物联网系统体系结构，掌握物联网传感与检测技术、标识与定位技术、物联网通信技术和数据处理技术等基础知识，对采矿工程领域的工程问题能运用物联网相关知识进行分析。毕业要求2：问题分析：能够应用数学、自然科学和采矿工程的基本原理，通过文献研究，发现、分析并表达采矿领域复杂工程问题，以获得有效结论。指标点2.1：能够运用数学、自然科学和工程科学的基本原理和方法，识别与判断煤炭开采过程中的工程条件、生产系统、设备状况、安全隐患等工程现象和工程特征。课程目标3：针对矿山“人-机-环”状态信息的实时精准感知的技术需求，能选择恰当的技术进行物联网系统设计，对矿产资源开发和利用过程中的工程问题提出解决方案。毕业要求5：能够针对矿产资源开发和利用过程中的工程问题，选择与使用恰当的技术、资源、现代工具和信息技术工具。5.2掌握CAD绘图工具、计算机编程技术、数值分析软件、图像处理工具等，具备参与矿山技术革新与新方法、新工艺、新装备应用的基本能力。三、课程教学的基本内容及教学安排（一）课程教学的内容及学时安排知识单元知识点学时数课程目标线下授课线上授课实验/实践1.绪论知识点1.1：物联网的起源和发展知识点1.2：物联网的基本概念和特征知识点1.3：物联网的体系结构2课程目标22.传感与检测技术知识点2.1：物联网感知技术知识点2.2：传感器的基本特性、分类知识点2.3：传感器的原理与应用知识点2.4：传感器与无线传感网知识点2.5：无线感知网络的关键技术知识点2.6：无线传感网络与应用4课程目标23.标识与定位技术知识点3.1：物联网的标识技术知识点3.2：一维码的识读原理与应用知识点3.3：二维码的识读原理与应用知识点3.4、RFID无线射频技术知识点3.5：RFID的工作原理与应用知识点3.6：卫星、蜂窝和室内定位技术6课程目标24.矿井通信与物联网通信技术知识点4.1：通信系统基本概念与模型知识点4.2：电通信发展历程知识点4.3：矿井通信技术与系统知识点4.4：物联网通信技术体系知识点4.5：近距离无线通信技术——WiFi、蓝牙、ZigBee知识点4.6：移动通信技术知识点4.7：卫星通信技术知识点4.8：有线网络技术—传输介质知识点4.9：局域网技术——以太网知识点4.10：矿井工业环网、矿用5G/F5G8课程目标15.数据处理技术知识点5.1：数据处理技术概述知识点5.2：数据存储技术知识点5.3：数据管理技术知识点5.4：数据分析技术知识点5.5：数据决策技术4课程目标26.矿山物联网应用技术知识点6.1：人员信息感知——人员定位系统知识点6.2：设备感知——机电设备状态监测知识点6.3：环境感知——6课程目标37.行业法律法规与职业道德知识点7.1：IT行业相关法律法规知识点7.2：物联网相关技术标准知识点7.3：煤炭矿井通信设计规范知识点7.4：职业道德规范2课程目标1合计32四、本课程与其他课程的联系先修课程：大学计算机、Python语言b五、教材与其他教学资源（含教学参考书或在线资源）（一）建议教材（建议选用新出版的国家级规划教材）[1]桂小林.物联网技术导论(第2版).清华大学出版社,2018[2]刘云浩.物联网导论(第3版).科学出版社,2017[3]吴功宜,吴英.物联网工程导论（第2版）.机械工业出版社,2018（二）其他教学资源[1]中国大学MOOC，物联网工程导论，哈尔滨工业大学，刘海波教授等.[2]中国大学MOOC，物联网技术概论，西安交通大学，桂小林教授等.六、教学方法与学习建议授课方式：本课以任课教师讲授为主，并借助中国大学MOOC在线教学资源为同学提供线上自学渠道。重点：物联网标识与定位技术、矿井通信与物联网通信技术难点：物联网传感与检测技术后续自主学习建议：通过知网等数据库，查阅相关文献资料，及时关注和了解相关技术最新发展动态，更新知识内容。七、课程考核及成绩评定方式（一）课程考核（说明考核方式及占总成绩的比例）本课程成绩满分100分，由平时考核、过程考核、期末考试成绩构成：（1）平时考核成绩，占总成绩的15%，主要包含课堂出勤率、课堂纪律、课堂回答问题情况等。（2）过程考核，占总成绩的25%，主要包含作业完成情况、参与讨论和参与辅导答疑情况等。（3）期末考试，占总成绩的60%。（二）课程目标与考核内容的关系课程具体目标与知识单元和考试内容的关系如下：课程目标知识单元考试内容1.掌握通信的基本概念与模型、计算机网络的基本概念、无线传感网概念；了解电通信发展历程、计算机网络发展历程和无线传感网发展历程；了解矿井通信技术与系统的现状，掌握矿井通信技术体系和物联网通信技术体系。4.矿井通信与物联网通信技术1.通信系统基本概念与模型2.矿井通信技术与系统3计算机网络协议4.物联网通信技术体系5.WiFi、蓝牙、ZigBee技术特点6.移动通信技术、卫星通信技术7.有线网络技术—传输介质8.局域网技术——以太网9.矿井工业环网、矿用5G/F5G2.掌握物联网的概念、特征、物联网系统体系结构，掌握物联网传感与检测技术、标识与定位技术、物联网数据处理技术等基础知识，对采矿工程领域的工程问题能运用物联网相关知识进行分析。1.绪论2.物联网传感与检测技术3.物联网标识与定位技术5.物联网数据处理技术1.物联网的基本概念、特征；2.物联网的体系结构；3.传感器的基本特性、分类4.传感器的原理与应用5.一维码的识读原理与应用6.二维码的识读原理与应用7.RFID无线射频技术8.RFID的工作原理与应用9.卫星定位技术、蜂窝定位技术10.Wi