物联网工程设计与实践 · 课程 PPT

上课演示版：11 章核心要点 + 附篇实训 + 考核评价，点击「幻灯片演示」全屏放映

课程定位与目标

🛠️

工程能力

需求→设计→实施→运维 全生命周期

🧭

双主线

工程实践贯通 + 创新创业点亮

🌊

海洋特色

海洋物联网案例贯穿全程

• 物联网工程专业工程能力培养核心课
• AI 伴学：登录后自配大模型，随时提问

课程知识地图

📐

工程基础

第1~2章
架构 · 需求

→

🏗️

系统设计

第3~6章
网络 · 云 · 安全 · 软件

→

📊

工程管理

第7~8章
实施 · 运维

→

🎓

综合实践

第9~11章
案例 · 前沿 · 创业

附篇实训 A~E：传感器 / C51 / PCB / ZigBee / 云平台

第 1 章 · 物联网概述

📡

感知层

传感器 · 执行器
"五官与手脚"

→

🌐

网络层

无线接入 · 核心网
"神经与血管"

→

🖥️

应用层

平台 · 应用 · 服务
"大脑"

• 内涵：全面感知、可靠传递、智能处理
• 新架构：端—边—云—智一体化，数据与控制闭环
• 设计约束：成本、功耗、环境、安全、法规

第 2 章 · 需求分析与可行性

🗣️

需求收集

访谈·调研·场景
用例·用户故事·问卷

→

📋

MoSCoW 排序

Must / Should
Could / Won't

→

✅

可行性五维

技术·经济·操作
进度·合规

⚠️ 工程铁律：需求错了，方案再完美也是错的方向

第 3 章 · 物联网网络设计

🛰️

短距

Wi-Fi 6/7 · ZigBee 3.0 · BLE · Matter

📶

广域

5G-A · NB-IoT · LoRa

🔗

协议

MQTT 事实标准 · CoAP · LwM2M

🧮

选型五维

距离·速率·功耗·成本·合规

• 🌊 海洋案例：离岸浮标 → LoRa/NB-IoT + 卫星回传

第 4 章 · 数据中心与云边端

🧠 智：大模型 / 数据智能 / 数字孪生

全局决策、模型训练、预测推演

▼ 决策下发

☁️ 云：物联网平台 / 数据中台

设备接入、规则引擎、数据汇聚

▼ 控制指令

🛰️ 边：网关 / 边缘服务器 / 边缘AI

协议转换、实时处理、本地决策

▼ 实时控制

📟 端：传感器 / 终端 / 执行器

数据采集与控制执行

• 云边协同：边缘实时处理，云端全局分析

第 5 章 · 物联网安全设计

📟 感知安全

设备认证、防拆、安全芯片 TPM/SE

🌐 网络安全

TLS/DTLS、AES 加密、网络隔离

🖥️ 平台安全

RBAC 权限、API 网关、审计日志

💾 数据安全

加密存储、备份容灾、数据分级分类

• 零信任：永不信任、始终验证
• 合规：个保法、GDPR、联邦学习

第 6 章 · 应用软件设计

📟

端侧

RTOS · FreeRTOS
低功耗设计

→

☁️

云侧

微服务 · 规则引擎
消息解耦

→

🚀

部署

容器化 Docker+K8s
CI/CD · 可观测

• 软件工程：瀑布 / 敏捷 / DevOps 混合模式

第 7 章 · 工程实施

📝

准备

立项 · 方案

→

📢

招投标

招标文件 · 评标 · 合同

→

🔧

施工

WBS · 甘特图
监理三控两管

→

🧪

测试试运行

功能 · 性能 · 联调

→

📦

验收

功能/性能/资料

• 验收基准：以需求说明书为准

第 8 章 · 运维与智能管理

🔍

检测

异常发现
监控告警

→

🔌

隔离

定位故障域

→

🔬

根因

AIOps 分析

→

🔧

修复

OTA 升级
灰度回滚

→

📈

复盘

预测性维护

• 设备管理：台账、OTA 双分区、可回滚

第 9 章 · 工程案例与综合实践

🌾

智慧农业

90亩农场 · LoRa
精准灌溉 · 溯源

🌊

海洋牧场

水下声学 · 浮标
太阳能供电

🏭

工业物联网

预测性维护
边缘推理 · 工单闭环

• 团队实践：6 角色分工，全流程文档交付

第 10 章 · 前沿技术与创新

🤖

AIoT

端侧推理 TinyML
模型轻量化

📡

6G/通感一体

空天地海一体化

🛰️

卫星物联网

低轨星座 · 北斗短报文

🌐

数字孪生

实时镜像 · 仿真推演

• 更多：Matter、RISC-V、无源物联网、隐私计算

第 11 章 · 职业与创业

💡

痛点

发现真需求

→

✅

验证

访谈 · MVP

→

📦

模式

商业模式画布

→

👥

团队

组建 · 融资

→

🎤

路演

BP · 答辩

• 六大职业方向：嵌入式 / 网络 / 平台 / 数据 / 方案 / 产品
• 认证：HCIA-IoT、阿里云 ACA/ACP、PMP

🛠️ 附篇 · 工程实训

📡

实训A

传感器感知层
17 项实验

💻

实训B

C51 Proteus
设计与仿真

🖨️

实训C

LCEDA PCB
设计与制作

🛰️

实训D

ZigBee 3.0
Z-Stack 组网

☁️

实训E

云平台接入
MQTT→时序库

考核与评价

环节	占比	说明
平时表现	20%	课堂参与、实验完成度
项目文档	30%	团队项目全流程文档
项目答辩	25%	方案陈述 + 答辩
期末考核	25%	理论 + 案例分析
附加	+5%	竞赛获奖、创新亮点

资源与 AI 伴学

🎬

10 节微视频

创新创业 · AI 全程制作

🤖

AI 伴学

自配大模型 · 随时提问

📊

学情跟踪

浏览/练习/测验 教师可查

📮

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🌊 海洋特色总结

🛡️

IP68 防护

防水防盐雾

📡

双备份通信

蜂窝 + 卫星

🔋

能源冗余

太阳能 + 电池

• 案例贯穿：海洋牧场、智慧渔港、海上风电、远海通信
• 目标：培养懂海洋、会工程、能创新的物联网人才

课程结语

从一枚传感器，到一张传感网，再到一片数字海洋—— 物联网工程设计的本质，是把"感知世界"变成"改变世界"的能力。 学中做、做中学，让每个项目都成为你的作品。