物联网工程设计与实施-第一章
物联网工程设计与实施(黄传河主编)期末考点
1.物联网工程的内容：(1)数据感知系统(2)数据接入与传输系统(3)数据存储系统(4)数据处理系统(5)应用系统(6)控制系统(7)安全系统(8)机房(9)网络管理系统2.物联网工程设计应遵循的原则(1)应围绕设计目标开展设计工作(2)应充分考虑应用性要求(3)应在需求、成本、时间、技术等多种因素之间寻求最好的平衡和折中(4)应优先选用最简单、最可行的解决方案(5)应避免简单照抄其他设计方案的做法(6)应具有可预见性和可扩展性(7)应由有设计经验的人员主导设计工作3.网络系统五阶段周期需求分析、通信分析、逻辑网络设计、物理网络设计、实施4.网络方案设计的原则（1）先进性（2）高可靠性（3）标准化（4）可扩展性（5）易管理性(6)安全性（7）实用性（8）开放性5.采用层次化网络设计模型进行设计的优点(1)可以使网络成本降到最低(2)可以采用不同层次上的模块，使得每个设计元素简化并易于理解(3)层次化设计使网络的改变变得更加容易6.物联网工程五层模型感知层、接入层、汇聚层、骨干层、数据中心7.分配地址的原则(1)使用结构化网络编址模型(2)通过中心授权机构管理地址(3)编址的分布授权(4)为终端系统使用动态编址(5)使用私有地址(6)使用IPv6地址8.路由协议的选择原则(1)路由协议的类型的选择(2)路由协议的度量(3)路由协议的顺序(4)层次化与非层次化路由协议的选择(5)内部与外部路由协议的选择(6)分类与无分类路由协议的选择(7)静态路由协议的选择9.估算通信量时的关键因素根据业务需求和业务规模估算通信量的大小根据流量汇聚原理确定链路和节点的容量10.估算通信量应遵循的原则(1)必须以满足当前业务需要为最低标准(2)必须考虑到未来若干年内的业务增长需求(3)能对选择何种网络技术提供指导(4)能对冲突域和广播域的划分提供指导(5)能对选择何种物理介质和网络设备提供指导11.结构化布线系统构成：分为六个子系统（1）工作区子系统（2）水平布线子系统（3）管理子系统（4）干线子系统（5）设备间子系统（6）建筑群子系统12.硬盘接口的类型：SATA（串口硬盘）,SCSI（小型计算机系统接口）,SAS（串行连接SCSI）,FC(光纤通道)13.独立磁盘冗余阵列P9114.PPP协议是一种点对点串行通信协议PAP:密码认证协议：是PPP的一个子协议15.web portal认证方式：基于业务类型的认证，不需要安装其他客户端软件，只需要浏览器就能完成。
物联网工程课程标准
精心整理《物联网工程实施与管理》课程标准课程编码：课程类型：理论+实践课程性质：必修课适用专业：计算机网络技术 学时：48学分：3 课程负责人：谢品章 1.课程定位《物联网工程设计与实施》是物联网技术与应用专业的专业必修课程和核心课程，通过本课程的学习，RFID 传2.学生在教学中，3.3．1●●● ●能根据设计方案和验收标准对工程进行测试和验收； ●能够进行成本估算和效益分析。
3.1.2职业能力将职业能力的强化训练贯穿在课程教学的全过程。
包括制定完成工作任务的策略能力，制定工作计划能力，确定工作方法能力，发现问题、分析问题和解决问题等。
3.1.3发展能力将培养学生职业素质、强化学生的职业意识，包括沟通表达、团队协作、敬岗爱业的职业道德、安全操作规程、社会环保意识、信息保密意识等能力。
3．2知识目标●能够进行物联网项目的需求分析；●能够撰写物联网项目的设计说明书；●能够进行传感设备、RFID设备、网络、嵌入式系统的选型；●能够组建和维护无线传感网；●具备系统集成的能力；5.1教学模式学生以小组的形式在完成专业知识学习和技能训练，强调学习过程的最终目的是对所学知识的应用，在学习过程中，应针对不同的学习情境选用不同特点的教学方法，应着重实践和实地考核，着重学生的动手能力，在操作与练习过程中掌握知识应用。
完成工作任务的过程中，保证学生物联网信息技术的处理能力培养，强化学生计划、策略、自学等方法能力和团队合作、沟通等社会能力的培养，提升学生的综合素质，突出“以学生为中心”的原则，达到“知识内化”的目的。
5.2教学方法教学方法以实现课程标准规定的教学目标为依据，应有助于学习对教学内容的理解，并能激发学生的学习热情，提高自己的操作动手能力。
建议采用教学方法如下表2：表2教学方法描述年下企业锻炼时间不少于40天，专业教师要进一步强化与企业和实践课题的联系。
6.2学习与实训条件实践教学条件是完成课程学习情境教学的重要场所，应充分利用现有多媒体教室、实训室和网络教学环境相结合的形式进行理论实践一体化教学。
物联网工程设计与实施课程设计
计算机科学与技术学院“课程设计”项目报告项目名称：室内环境监测系统专业：物联网工程班级：1301学号：133921038 姓名：杨飞成绩：学号：133921001 姓名：聂红梅成绩：学号：133921033 姓名：聂鑫鑫成绩：学号：133921039 姓名：王茹雪成绩：学号：133921042 姓名：刘亚成绩：学号：133921047 姓名：李英伦成绩：指导教师：陈洪生申请日期：2015年秋学期湖北科技学院计算机科学与技术学院制7．功能优点1.实时的监测室内的温度，湿度以及人员状况。
2.Zigbee芯片能耗低，符合节能环保的政策。
答辩情况记录表课题名称：室内环境监测系统时间：2015.12.28地点：理工楼2 栋FPGA实验室人员：杨飞，聂红梅，聂鑫鑫，王茹雪，刘亚，李英伦答辩表1.室内环境监测系统的主要功能是什么？答：室内环境监测系统主要以环境监测为主，通过在房间内架设传感器节点和不同的传感器来采集室内的环境数据，如温度，湿度，是否有人在等数据2.该系统有那些优点？答：（1）实时的监测室内的温度，湿度以及人员状况。
（2）Zigbee芯片能耗低，符合节能环保的政策。
（3）采用无线传输数据，减少了排线与布线的困难，节约成本。
（4）可拓展性强，后续可继续开发以满足使用者的需求。
3.该系统主要由那些模块组成？答：室内环境监测系统由人体红外热释电传感器、温湿度传感器、信号发射接收模块以及PC数据接收软件组成。
4.该系统如何实现人体感应？答：该系统采用了HC-SR501 人体感应模块，是基于红外线技术的自动控制模块，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式，是一种广泛应用于各类自动感应电器设备，尤其是干电池供电的自动控制产品。
5.功耗情况？答：微功耗: 静态电流<50 微安，特别适合干电池供电的自动控制产品。
记录人签字：指导老师签字：。
[物联网工程规划技术 第1章 物联网工程规划概述
技术人员应熟悉物联网工程设计与实施的步骤、流程，熟悉物联网设备及其发展趋势，具 有设备选型与集成的经验和能力。
技术人员应掌握信息系统开发的主流技术，具有基于无线通信、Web服务、海量数据处理、 信息发布与信息搜索等要素进行综合开发的经验和能力。
工程管理人员应熟悉物联网工程的实施过程，具有协调评审、监理、验收等各环节的经验
智云开发调试工具（PC端），能够跟踪应用数据包及学习api的运用。
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Internet+ Education Solutions
物联网系统工程规划技术
第一章 物联网工程规划概述
目录 Contents
物联网技术概述 物联网工程概念 物联网工程设计原则 物联网工程开发平台 物联网数据通信协议 物联网工程调试工具
Education Solutions
Internet+
物联网
物联网（Internet of Things），是指利用各种信息传感设备，如射频识别 （RFID）装置、无线传感器、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等 对现有物品信息进行感知、采集，通过网络支撑下的可靠传输技术，将各 种物品的信息汇入互联网，并进行基于海量信息资源的智能决策、安全保 障及管理技术与服务的全球公共的信息综合服务平台。
变量能对值进行查询，可以方便应用程序调试；
命令是对位进行操作，能够避免内存资源浪费。
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智能家居项目分析
ZXBee数据通信协议
通信协议数据格式
•通信协议数据格式：{[参数]=[值],{[参数]=[值],……} •A．每条数据以“{}”作为起始字符； •B．“{}”内参数多个条目以“,”分隔； •C．示例：{CD0=1,D0=?} •注：通信协议数据格式中的字符均为英文半角符号。
物联网工程设计与实施
8.3物联网的安全
8.3.2网络层安全
1.来自物联网本身的架构、接入方式和各种设备的安全问题； 2.进行数据传输的网络相关安全问题。
路漫漫其悠远
8.3物联网的安全
8.3.3应用层安全
1.业务控制和管理； 2.中间件； 3.隐私保护。
路漫漫其悠远
8.4物联网的安全机制
8.4.1 RFID安全机制
节点能量资源耗尽，例如当有些算法试图重传分组时， 攻击者将不断干扰其发送，直至节点耗尽能源。
在协议实现的时候，制定一些执行策略，对过度频繁 的请求不予理睬，或者对同一个数据包的重传次数据进 行限制，以免恶意节点无休止干扰导致能源耗尽。
路漫漫其悠远
8.2物联网面临的威胁
8.2.2数据链路层攻击
3.非公平竞争 非公平竞争是指恶意节点滥用高优先级的报文占据信
路漫漫其悠远
8.2物联网面临的威胁
8.2.1物理层攻击
1.拥塞攻击 解决方法是重传发生冲突的数据，增加节点能量消耗。
拥塞攻击通过发出无线干扰射频信号，实现破坏无线通信 的目的，分为全频段拥塞干扰和瞄准式拥塞干扰。
传感器网络可采用诸如跳频、调节节点占空比等技术来 防范拥塞攻击。
路漫漫其悠远
8.2物联网面临的威胁
物联网工程设计与实施
路漫漫其悠远
2020/3/29
模块八 物联网工程的 信息安全
路漫漫其悠远
主要内容
8.1物联网ห้องสมุดไป่ตู้程的安全概述 8.2物联网面临的威胁 8.3物联网的安全 8.4物联网的安全机制
重点
掌握物联网工程信息 安全的对策
路漫漫其悠远
导入案例
智慧物联网在陆军战场上的应用
物联网工程设计与实施-第一章
• 适合于大型网络的建设工作
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设计过程
• 中等规模的网络较多，应用范围较广 • 大型问题可分解为多个小型可解的简单问
题
• ==>五阶段迭代周期
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设计过程
需求分析 确定需求，包 括： 1商业 2用户 3应用 4计算机平台 5网络 通信分析 逻辑网络设计 物理网络设计 安装和维护
应用需求
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收集需求的效果
• 可以明确需求变化的范围 • 有助于设计者更好地理解网络应该具有什么功能
和性能
• • • • •
• 为网络设计提供了依据：
能够更好地评价现有的网络体系 能够更客观地做出决策
提供完美的交互功能
提供网络的移植功能 合理使用用户资源
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现有网络体系的分析
• 现有网络的逻辑拓扑图。 • 反映网络容量、网段及网络所需的通信容量和模
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组织机构
领导小组 总体组 技术开发组
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工程监理
物联网工程监理是指在物联网建设过程 中，为用户提供建设方案论证、系统承 建商确定、物联网工程质量控制等服务， 其核心职责是工程质量控制，包括工程 材料的质量、设备的质量、施工的质量 等。 监理单位为具有资质的第三方，通常由 甲方通过招标确定；不隶属于甲、乙方。
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1.2物联网工程设计的目标与约束条件
物联网工程设计的目标
• 在系统工程科学方法指导下，根据用户需求，
设计完善的方案，优选各种技术和产品，科学 组织工程实施，保证建设成一个可靠性高、性 价比高、易于使用、满足用户需求的系统。
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1.2物联网工程设计的目标与约束条件
不同系统的目标差异 • 在设计之初，就应该制定明确、具体的设计目
物联网工程设计与实施(PPT 27张)
模块八 物联网工程的 信息安全
主要内容
8.1物联网工程的安全概述
8.2物联网面临的威胁 8.3物联网的安全 8.4物联网的安全机制
重点
掌握物联网工程信息 安全的对策
导入案例
智慧物联网在陆军战场上的应用
[思考题] 根据本项目给出物联网工程的安全策略。
8.1物联网工程的安全概述
8.3物联网的安全
8.3.2网络层安全
1.来自物联网本身的架构、接入方式和各种设备的安全问题； 2.进行数据传输的网络相关安全问题。
8.3物联网的安全
8.3.3应用层安全
1.业务控制和管理； 2.中间件； 3.隐私保护。
8.4物联网的安全机制
8.4.1 RFID安全机制
1.射频识别系统的保密机制 在射频识别应用系统上主要是用三种传输信息保护方 式，即认证传输方式、加密传输方式和混合传输方式。
8.2物联网面临的威胁
8.2.4传输层攻击
2.失步攻击 失步攻击是指当前连接断开。例如，攻击者向节点发 送重放的虚假信息，导致节点请求重传丢弃的数据帧。利 用这种方式，攻击者能够削弱甚至完全削夺节点进行数据 交换的能力，并浪费能量，缩短节点的生命周期。
8.3物联网的安全
8.3物联网的安全
8.3.1感知层安全
8.4物联网的安全机制
8.4.3无线传感器网络的安全机制
1.无线传感器网络的安全目标 （1）能量限制。（2）有限的存储、运行空间和计算能力。 （3）通信的不可靠性。（4）节点的物理安全无法保证。 （5）节点布置的随机性。 （6）安全需求与应用相关。
8.4物联网的安全机制
8.4.3无线传感器网络的安全机制
8.2物联网面临的威胁
物联网工程技术第一章25
• 4．网络技术
•
集合了有线和无线方式的网络技术，实现物体无缝和透明接入。新的网络技
术应ห้องสมุดไป่ตู้能支持现有网络结构；组网系统间可扩展、跨平台兼容；支持芯片级的组网；
减小开销并为物体提供有效连接的解决方案；芯片通信结构中参数可动态配置；通
信根底设施随网络负荷而变化；通过功率感知来进行自适应；可能以IP为根底组成
络(wǎngluò)； • 其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。 • 根据物联网与互联网的关系分类，不同的专家学者对物联网给出了各自的
定义，归纳起来有如下四种类型。 • 物联网是传感网而不接入互联网 • 物联网是互联网的一局部 • 物联网是互联网的补充网络 • 物联网是未来的互联网
识别，采集物理世界中发生的物理事件和数据，包括各类物理量、标识、 音频、视频数据。
•
感知层主要负责对其工作范围内的环境变化进行监视，采集数据的
方式主要分为两种：
• 主动式采集：主要用于人们所设定的日常工作中
• 被动式采集：主要用于获取一些特定的数据来满足特殊的需要
• 2．网络层：实现更加广泛的互连功能(gōngnéng)，能够把感知到的信息 无障碍、高可靠性、高平安性地进行传送。网络层包括各种通信网络与 互联网形成的融合网络，是相对成熟的局部。网络层是物联网成为普遍 效劳的根底设施，有待突破的方向是向下与感知层的结合，向上与应用 层的结合。
“可靠(kěkào)传送〞是指通过各种通信网络与互联网的融合，将物体接入信息 网络，随时随地进行可靠(kěkào)的信息交互和共享。
“智能处理〞是指利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术，对海量的跨地域、跨行 业、跨部门的数据和信息进行分析处理，提升对物理世界、经济社会各种活动和变化的 洞察力，实现智能化的决策和控制。
物联网工程设计与实施第一章 PPT
• 缺点：比较死板，不灵活。因为在项目完成之前，用户的
需求经常会发生变化，使得已完成的部分需要经常修改
物联网工程设计与实施第一章
21
六阶段周期
需求分析
监测及性能 优化
逻辑设计
实施及测试
物理设计
设计优化
• 偏重于网络的测试和优化，侧重于网络需求的不
物联网工程设计与实施第一章
19
四阶段周期
构思与规划阶段
分析与设计阶段
实施与构建阶段
运行与维护阶段
时间轴
• 成本较低、灵活性高
• 适用于网络规模较小、需求较为明确、网
络结构简单的物联网工程
物联网工程设计与实施第一章
20
五阶段周期
需求分析
通信分析
逻辑网络设计
物理网络设计
实施
• 优点：所有的计划在较早的阶段完成，该系统的所有负责
13
1.2物联网工程设计的目标与约束条件
不同系统的目标差异
• 在设计之初，就应该制定明确、具体的设计目
标，用以指导、约束和评估设计的全过程及最 终结果。
• 目标应具体，尽可能量化，用具体的参数表示
出来，比如带宽、数据丢失率、差错率、数据 传输延迟、感知数据量及响应时间、存储空间 大小、可扩展的范围（节点数、距离、数据量） 等。
期目标。 (6)协助用户进行测试和验收。
物联网工程设计与实施第一章
12
1.2物联网工程设计的目标与约束条件
物联网工程设计的目标
• 在系统工程科学方法指导下，根据用户需求，
设计完善的方案，优选各种技术和产品，科学 组织工程实施，保证建设成一个可靠性高、性 价比高、易于使用、满足用户需求的系统。
物联网工程设计与实施
物联网工程设计与实施
物联网工程设计与实施
物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业的革命性发展，是把新一代IT技术充分运用到各行各业中。
具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水、大坝、油气管道等各种物体中，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”的状态。
但是，目前物联网的标准尚未成形，如何设计和实施物联网工程成为了制约物联网企业和高等院校发展的瓶颈。
本教材作者在对我国物联网人才培养模式进行深入研究的.基础上，深入进行校企合作和顶岗实习，按照人才培养目标，遵循“适用”和“应用”的原则，将物联网工程的常用知识和应用整合到9个模块中，再通过典型案例应用进一步升华和理解，整个学习过程充满了趣味性和实用性，力求使本教材的内容、结构及模块安排等方面充分体现“理(理论)实(实践)一体”的高职高专的教育特色。
教材特色
(1)物联网应用技术专业作为国内新兴的专业，目前尚无同类图书出版。
(2)根据人才培养目标和课程建设标准，教学内容强化工程实际应用，提高设计和实施能力。
(3)项目完成以适用为原则，让学生充分体会“学有所用”。
物联网工程设计与实施导论
发展规划 支撑网部分》、《2013年重庆市渝中区党政信息化规划》等重大规划项目； n 曾负责《西藏移动2008年省内软交换端局系统VOIP改造工程》、《2009年贵州联通
综合网管建设工程》、《西藏移动2010年IP承载网扩容工程》、《重庆气矿2012年 NGN融合平台建设工程》等重要工程勘察设计工作。
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物联网工程设计与实施导论
一、通信工程设计行业概述
影响工程设计质量的主要因素
•设计人员素 项质目负责人的能力决定设计质量；
团队精神，团队配合差的一个现象是向 领导打小报告，导致团队内部相互猜疑；
综合能力：文化水平、沟通能力、素养； 责任心、上进心、吃苦耐劳。
•设计与施工
设计是否能正确指导施工； 设计与施工的沟通是否顺畅； 设计提交是否具有时效性。
n 与大家共勉：从现在开始努力。
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物联网工程设计与实施导论
•一、通信工程设计行业概述
•二、设计人员技能需求 •三、相关标准规范 •四、设计案例
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物联网工程设计与实施导论
一、通信工程设计行业概述
全国工程设计院类型
通信设计院设计特点
通信设计院主要是针对IT网络设备组 网、安装的设计；
•设计人员 •能力与素
质
执行力
•从响应客户或项目负责人的要求的速度和完成本职工作质量方面进行评价；
培养新员工 •从对培养新员工工作的态度、方法、能力、投入精力4个方面评价新员工培养
工作；
项目管理
•从“多、快、好、省”4个方面评价项目管理能力，即工作量大，效率高、质 量好，成本低这4个方面是项目能否成功完成的关键因素；
物联网系统设计与实施
物联网系统设计与实施1. 项目背景与目标1.1 项目背景随着科技的不断发展，物联网技术逐渐成为新一代信息技术的重要组成部分。
物联网通过将各种物理设备、传感器、软件和网络连接起来，实现设备之间的数据传输和智能互动。
在我国，物联网技术已广泛应用于智能制造、智慧城市、智能交通等多个领域，为经济发展和民生改善提供了有力支持。
为了满足日益增长的市场需求，提高我国物联网技术的应用水平，本项目旨在设计和实施一个高效、稳定、安全的物联网系统。
1.2 项目目标1. 设计并实现一个具备数据采集、处理、存储和分析功能的物联网系统。
2. 确保物联网系统在各种环境下具备较高的稳定性和可靠性。
3. 提高物联网系统对大数据的处理能力和智能分析水平。
4. 降低系统实施和运维成本，提高项目投资回报率。
2. 系统需求分析2.1 功能需求1. 数据采集：系统应能实时采集各类设备、传感器和环境数据。
2. 数据处理：系统应具备数据清洗、转换、整合等功能，为后续分析提供数据基础。
3. 数据存储：系统应采用可靠的数据存储方案，保证数据安全性和完整性。
4. 数据分析：系统应具备数据挖掘、机器学习等智能分析能力，为决策提供支持。
5. 数据可视化：系统应提供直观的数据展示界面，方便用户了解系统运行状况。
2.2 性能需求1. 系统应具备较高的稳定性和可靠性，保证7*24小时不间断运行。
2. 系统应能承受较大规模的并发访问，满足大量用户同时使用。
3. 系统对大数据的处理能力应满足实际应用需求。
2.3 安全需求2. 系统应具备严格的数据访问权限控制，防止数据泄露。
3. 系统应能应对各类网络攻击，如DDoS、SQL注入等。
3. 系统架构设计3.1 总体架构物联网系统总体架构分为四层：设备层、传输层、平台层和应用层。
1. 设备层：包括各类传感器、设备和管理终端。
2. 传输层：采用有线或无线网络技术，实现设备与平台之间的数据传输。
3. 平台层：负责数据采集、处理、存储和分析。
物联网工程设计与实施课程教学大纲(新版)
物联网工程设计与实施课程教学大纲（新版）课程名称：物联网工程设计与实施学分及学时：1学分 18学时适用专业：物联网工程开课学期：第六学期开课部门：计算机与互联网学院先修课程：计算机网络、传感器技术、ZigBee网络原理与应用、嵌入式系统等课程考核要求：考查使用教材及主要参考书：物联网工程技术，伍新华、陆丽萍，清华大学出版社物联网工程概论，王良民、熊书明.清华大学出版社一、课程性质和任务本课程的教学方法注重理论和实践相结合，运用多媒体等教学手段，注重学生实际动手能力，理论课和计算机软件操作相结合。
二、课程教学目的与要求物联网被称为信息社会的第三次浪潮，物联网技术将人类生存的物理世界网络化、信息化，将分离的物理世界和信息空间互联整合，代表了未来网络的发展方向。
物联网技术称为未来社会经济发展、社会进步和科技创新的重要基础设施。
本课程的目的是使学生掌握物联网技术的定义和基本原理及应用，了解物联网技术的发展，了解物联网的关键技术和方法。
其中包括：物联网基本概念，物联网体系结构；物联网关键技术：射频技术、传感器及检测技术、无线传感器网网络、无线通信技术、数据融合技术、云计算技术等。
本课程的学习将帮助学生初步了解物联网工程规程、设计的基本内容与方法，为将来从事物联网工程的规划、设计、开发与应用打下基础。
三、课程学时分配四、课程教学中应注意的问题对于非物联网工程专业的学生，应该降低课程的难度，尽量讲解的通俗易懂；对物联网工程专业的学生，尽量补充课本以外的知识点，帮助学生们拓展物流的视野，夯实专业基本功。
五、课程教学内容（一）绪论与引言1．教学基本内容：本章节主要讲解物联网的基本概念2．教学基本要求：了解物联网与互联网、物联网的相关概念。
重点掌握物联网的体系结构、物联网技术体系结构。
3．教学重点难点：物联网的体系结构、物联网技术体系结构、物联网的特征。
4．教学建议：物联网与互联网、物联网的相关概念部分粗略讲解。
（二）射频识别技术1．教学基本内容：RFID技术的基本概念和基本组成原理；RFID技术标准；RFID关键技术；RFID中间件技术；RFID应用和发展过程。
9041111《物联网工程设计与实施》课程标准.
“物联网工程设计与实施”课程标准招生对象：高中毕业生及同等学力者教学时数：60H学历层次：高职课程代码：9041111修业年限：全日制三年学分数： 3.5适用专业：通信技术制订人：颜益平一、课程概述1．课程定位物联网工程设计与实施是电气工程专业的专业课。
本课程主要涉及知识点：CDMA基本原理；信道结构与调制；信令流程分析；无线网络语音业务的评估；功率控制专题；切换专题；接入专题；掉话专题；PN规划、站点勘察规划；鼎利4.1安装与使用；DT、CQT实训；案例分析等。
主要任务让学生了解网规网优工作内容，掌握网规的理论基础和网优的工作所需的理论基础，掌握实际的操作技能，会使用鼎利前台软件进行室内测试和路测，并学会用鼎利前台后台软件对数据进行分析，为学生以后从事网规网优工作打下扎实的基础并具备后续发展的能力。
2．设计思路（1）内容设计通过岗位分析，从工作领域、工作任务、职业能力要求三个方面对网络数据进行采集和分析，并通过相关网管软件进行数据加载的学习，按照基于工作过程、任务引领知识的教学思路整合课程内容，设计学习项目，通过项目教学。
课程涉及CDMA基本原理；信道结构与调制；信令流程分析；无线网络语音业务的评估；功率控制专题；切换专题；接入专题；掉话专题；PN规划、站点勘察规划；鼎利4.1安装与使用及后台数据分析；DT、CQT实训；案例分析等内容。
使用理论实践并重的教学体验，紧密结合业界的教学手段。
（2）教学设计本书以NC-MIMPS教学法为指导，把CDMA教材的内容模块化（Modularization），组织形式是分层-交织（Interlacement）的，在教学过程中指导教师以任务为驱动力(Mission-driven)，围绕实训研究(Practical-research)的核心，辅以学生自我评价(Self-evaluation)的助推力，最终帮助教师在教学过程中真正达到提高学员技能水平，培养职业素养为目的。
物联网工程实施课程设计
物联网工程实施课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解物联网的基本概念、原理和技术架构，掌握物联网工程实施的关键技术；2. 了解物联网在智能家居、智慧城市等领域的应用案例，认识物联网技术对社会发展的作用；3. 掌握物联网设备选型、网络搭建、系统调试等方法，具备初步的物联网工程实施能力。
技能目标：1. 能够运用所学的物联网知识，设计简单的物联网应用方案，并进行设备选型和网络搭建；2. 学会使用物联网开发工具和平台，进行物联网系统的调试与优化；3. 提高团队协作和沟通能力，通过项目实践，熟练掌握物联网工程实施流程。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对物联网技术的兴趣和热情，激发创新意识和探索精神；2. 增强学生对我国物联网产业的自豪感，认识物联网技术对社会进步的推动作用；3. 培养学生严谨、务实的科学态度，提高解决问题的能力和责任感。
本课程针对高年级学生，结合物联网工程实施的实际需求，注重理论与实践相结合。
课程目标既涵盖了物联网基础知识的学习，又强调了技能培养和情感态度价值观的塑造，旨在提高学生的综合素养，为未来从事物联网相关领域工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 物联网基本概念与原理：介绍物联网的定义、发展历程、体系架构，重点讲解物联网的感知层、网络层和应用层的基本原理。
教材章节：第一章 物联网概述2. 物联网关键技术：学习传感器技术、嵌入式系统、通信技术、数据处理与存储技术等，了解物联网工程实施中的关键技术。
教材章节：第二章 物联网关键技术3. 物联网应用案例：分析智能家居、智慧城市等领域的物联网应用案例，探讨物联网技术在实际应用中的作用和价值。
教材章节：第三章 物联网应用与案例分析4. 物联网设备选型与网络搭建：学习物联网设备选型原则、网络架构设计，掌握常见的物联网设备配置与调试方法。
教材章节：第四章 物联网设备与网络搭建5. 物联网系统调试与优化：了解物联网系统调试方法，学习使用物联网开发工具和平台进行系统优化。
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物联网工程
什么是物联网？
The Internet of things
物联网
物 联 网
按产业分
按行业分 按开放度
工业物联网 农业物联网 服务物联网 建筑 车库 变压器 环保 ……
公有 私有
1.1 物联网工程的主要内容
物联网工程的概念 • 物联网工程是研究物联网系统的规划、设计、实
预算
时间
政策
约束 条件
技术
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1.3物联网工程设计应遵循的原则
(1)应围绕设计目标开展设计工作 (2)应充分考虑应用性要求 (3)应在需求、成本、时间、技术等多种因素之 间寻求最好的平衡和折中 (4)应优先选用最简单、最可行的解决方案 (5)应避免简单照抄其它设计方案的做法 (6)应具有可预见性和可扩展性 (7)应使用有设计经验的人员主导设计工作
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1.4物联网工程的设计方法
网络的生命周期
构思 计划 分析 设计 实时 运行 系统 维护 淘汰
对于大多数网络系统来说，需要不断重复设 计、实施、维护的过程。
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网络生命周期的迭代模型
核心思想是网络应用驱动理论和成本评价机制
生命周 期开始 迭代周期 开始 是 迭代周期 维持 否 迭代周期 结束 否 网络系统是 否满足应用
• 适合于大型网络的建设工作
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设计过程
• 中等规模的网络较多，应用范围较广 • 大型问题可分解为多个小型可解的简单问
题
• ==>五阶段迭代周期
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设计过程
需求分析 确定需求，包 括： 1商业 2用户 3应用 4计算机平台 5网络 通信分析 逻辑网络设计 物理网络设计 安装和维护
式。
• 现有感知设备、控制设备的类型与功能。 • 详细的统计数据、基本的测量值和所有其他直接
反映现有网络性能的测量值。
• Internet接口和广域网提供的服务质量(QoS)报告。 • 限制因素列表清单，例如，使用线缆和设备等。
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确定网络逻辑结构
• 网络的逻辑结构设计，描述用户、设备、功
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监理人员进行质量监控的主要工作：
(1)审查建设方案是否合理，所选设备质量是否合 格。 (2)审查基础建设是否完成，通信线路布设是否合 理。 (3)审查信息系统硬件平台是否合理，是否具有可 扩展性，软件平台是否统一、合理。 (4)审查应用软件的功能、使用方式是否满足需求。 (5)审查培训计划是否完整，培训效果是否达到预 期目标。 (6)协助用户进行测试和验收。
标，用以指导、约束和评估设计的全过程及最 终结果。
• 目标应具体，尽可能量化，用具体的参数表示
出来，比如带宽、数据丢失率、差错率、数据 传输延迟、感知数据量及响应时间、存储空间 大小、可扩展的范围（节点数、距离、数据量） 等。
• 在总体目标之下，在每个阶段有具体的目标。
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物联网工程设计的约束条件
再利用成本是否 大于新建成本 是 生命周 期结束
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网络生命周期的迭代模型
迭代周期的构成 • 每一个迭代周期，都是一个网络重构的过程 • 不同的网络设计方法，迭代周期的划分方式不同 • 各种方式的侧重点不同，拥有不同的网络文档模板 • 没有一个可以完美描述所有项目的开发 主要有三种 : • 四阶段周期 • 五阶段周期 • 六阶段周期
估计和测量通 信量及设备利 用率
选择符合需求 的设计
将逻辑设计应 用到物理空间
实现物理网络 设计
需求规范
通信规范
逻辑网络 设计
物理网络 设计
实施文档
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需求分析的特性
重要 性
艰苦 性
模糊 性
策略 性
需求 分析
多样 性
矛盾 性
全面 性
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需求内容
业务需求
网络需求
用户需求
计算机平 台需求
• • • • • •
网络物理结构图和布线方案。 设备和部件的详细列表清单。 软硬件和安装费用的估算。 安装日程表，详细说明服务的时间以及期限。 安装后的测试计划。 用户的培训计划。
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安装和维护
安装 • 实施环境准备、设备安装调试 • 生成可运行的网络及文档：
• 逻辑网络图和物理网络图，以便于管理人员快速掌握网
设计物理网 络
设计逻辑网 络
分析现有网 络
设计施工方 案
设计测试方 案
设计运维方 案
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1.5物联网工程的主要设计步骤与文档
主要文档
(1)可行性研究报告（视项目大小和甲方的意见而定是否 需要） (2)需求分析文档
(3)招标文件（协助甲方完成，用于招标。有时甲方单独 撰写，不需要乙方协助）
(2)数据 接入与传 输系统 (3)数据 存储系统
(7)安全 系统
物联网 工程
(6)控制 系统 (5)应用 系统
(4)数据 处理系统
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组织方式
• 招标、直接指定或审批承担单 位和负责人，组织工程管理机 构，自上而下组织实施。
政府工程
普通商业
工程
• 项目经理制，通过投标等方式 获取工程承建权，组织施工队 伍，按照商业合同组织项目实 施。
人对系统的具体情况以及工作进度都非常清楚，更容易协 调工作。
需求经常会发生变化，使得已完成的部分需要经常修改
• 缺点：比较死板，不灵活。因为在项目完成之前，用户的
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六阶段周期
需求分析 监测及性能 优化 逻辑设计
实施及测试 设计优化
物理设计
• 偏重于网络的测试和优化，侧重于网络需求的不
断变更
(4)投标文件（乙方完成，用于投标） (5)合同
(6)逻辑网络设计文档（总体设计）
(7)物理网络设计文档（详细设计） (8)实施文档 (9)测试文档 (10)验收报告
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应用需求
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收集需求的效果
• 可以明确需求变化的范围 • 有助于设计者更好地理解网络应该具有什么功能
和性能
• • • • •
• 为网络设计提供了依据：
能够更好地评价现有的网络体系 能够更客观地做出决策
提供完美的交互功能
提供网络的移植功能 合理使用用户资源
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现有网络体系的分析
• 现有网络的逻辑拓扑图。 • 反映网络容量、网段及网络所需的通信容量和模
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四阶段周期
分析与设计阶段 构思与规划阶段 实施与构建阶段 运行与维护阶段
时间轴
• 成本较低、灵活性高 • 适用于网络规模较小、需求较为明确、网
络结构简单的物联网工程
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五阶段周期
需求分析 通信分析 逻辑网络设计 物理网络设计 实施
• 优点：所有的计划在较早的阶段完成，该系统的所有负责
施、管理与维护的工程科学
• 要求物联网工程技术人员根据既定的目标，依照
国家、行业或企业规范，制定物联网建设的方案， 协助工程招投标，开展设计、实施、管理与维护 等工程活动。
• 委托方（称为甲方）与承建方（称为乙方）工作
任务有区别
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特殊性 • 应全面了解物联网的原理、技术、系统、安全等 • 应熟悉物联网工程设计与实施的步骤、流程、相 • 应掌握信息系统开发的主流技术，具有基于无线 • 应熟悉物联网工程的实施过程，具有协调评审、
络
• 满足规范的设备连接图、布线图等细节图，同时包括线
缆、连接器和设备的规范标识，这些标识应与各细节图 保持一致。 录。
• 安装测试记录和文档，包括测试结果和新的数据流量记
维护 • 故障监测和恢复、升级、性能优化
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1.5物联网工程的主要设计步骤与文档
主要步骤
可行性研究
确定周期模 型 确定设计目 标、性能参 数
能的分类、分布、互联方式，但不对具体的 物理位置和运行环境进行确定。 的关键阶段
• 网络逻辑结构设计是体现网络设计核心思想
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确定网络物理结构
• 物理网络设计是对逻辑网络设计的物理实现 • 通过对设备的具体物理分布、运行环境等的确定，确
保网络的物理连接符合逻辑连接的要求
• 需要确定具体的软硬件、连接设备、布线和服务 • 网络物理结构设计文档必须尽可能详细、清晰地描述：
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组织机构
领导小组 总体组 技术开发组
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工程监理
物联网工程监理是指在物联网建设过程 中，为用户提供建设方案论证、系统承 建商确定、物联网工程质量控制等服务， 其核心职责是工程质量控制，包括工程 材料的质量、设备的质量、施工的质量 等。 监理单位为具有资质的第三方，通常由 甲方通过招标确定；不隶属于甲、乙方。
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1.2物联网工程设计的目标与约束条件
物联网工程设计的目标
• 在系统工程科学方法指导下，根据用户需求，
设计完善的方案，优选各种技术和产品，科学 组织工程实施，保证建设成一个可靠性高、性 价比高、易于使用、满足用户需求的系统。
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1.2物联网工程设计的目标与约束条件
不同系统的目标差异 • 在设计之初，就应该制定明确、具体的设计目
监理、验收等各环节的经验和能力。 关标准与规范，熟悉物联网设备及其发展趋势， 具有设备选型与集成ห้องสมุดไป่ตู้经验和能力。
知识，了解物联网技术的现状、发展趋势、产品。
通信、Web服务、海量数据处理、信息发布与信息 搜索等要素进行综合开发的经验和能力。
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(9)物联 网管理系 统 (8)机房/ 数据中心
(1)数据 感知系统