代码收藏家技术教程 2023-10-01

物联网赛项参赛软件建设方案解析

一、概述

信息与通信技术的目标已经从任何时间、任何地点连接任何人，发展到连接任何物品的阶段，而万物的连接就形成了物联网。物联网的主要特征是通过条码识读设备、射频识别 (RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，结合互联网、移动通信网等网络进行信息的传送与交互，采用智能计算技术对信息进行分析处理，从而提高对物质世界的感知能力，以实现智慧化的决策和控制。简而言之，物联网就是“物物相连的智慧互联网”。

物联网，作为全球重点发展的新兴产业之一，是各国都在争取的战略制高点。物联网产业需求及应用领域极为广泛，已成为一个国家构建社会新模式和重塑国家长期竞争力的先导力。

中国物联网总体产业规模达万亿级。物联网对网络强国、数字中国、智慧社会、数字经济等国家战略具有显著的支撑和辐射带动作用。十三五以来，随着行业信息化和智慧城市等领域纵深推进，物联网企业迎来发展良机。据调研数据统计，截止2020 年，我国物联网产业规模突破1.7 万亿元，并持续保持20%年均增长率。

2021年发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中提到“推动物联网全面发展，打造支持固移融合、宽窄结合的物联接入能力”，“分级分类推进新型智慧城市建设，将物联网感知设施、通信系统等纳入公共基础设施统一规划建设，推进市政公用设施、建筑等物联网应用和智能化改造”，物联网产业作为7大数字经济重点产业之一，将与其他几大数字经济重点产业共同承担起数字经济核心产业增加值占GDP超过10%目标的重任。随着不断加强的政策引领和我国数字经济的发展，未来对物联网相关工作的需求量日趋增长，需求范围也日趋广泛。

二、技能大赛物联网赛项参赛软件介绍

2.1实训室简介

通过建立竞赛，建设一个教、学、研、赛统一的实训平台，集教学、实训、竞赛功能于一体，围绕物联网主题，同时兼顾当前IT流行技术的发展趋势，注重各种技术之间的融合与灵活应用，这样既可满足日常教学要求，同时又注重项目实训及创新试验，各设备之间可以灵活组合。学生可以基于各种模块，按照自身需求，进行独特设计及应用，融合各种技术，进行创新试验及其项目实训。建设一个完整的物联网实训室，可进行各种无线传感器网络、无线射频技术等教学实验，能够模拟典型环境监控、牧场、温室、家居等实际应用。通过实训培养物联网方面的高技能技术人才。并且学生毕业后可就业于与物联网相关的企业、行业，从事物联网相关的工作。

物联网专业实训室的建设，应在物联网的识别、感知、通讯传输、组网技术以及数据分析方面，衍生至物联网整个产业链，以专业建设、人才培养、物联网核心课程教学、学生实训提高为目标，建立一个完整的实训架构体系。实训室的建设必须满足以下的基本要求：

能够满足职业院校该专业的人才培养规范和教学基本要求；

能够支撑职业院校物联网专业课程教学；

能够支撑职业院校物联网教学实训，能实现物联网各知识点的各种实训；

能够满足物联网产业综合创新的实训；

能够满足学校科研以及竞赛工作

2.2建设目的

实践能力培养：通过实训室的建设，旨在提供一个真实的物联网应用场景，让学生能够在实际环境中进行实际操作和实践项目。通过实践，培养学生的实践能力，让他们能够熟练运用物联网技术进行应用开发、测试和调试。

团队协作能力培养：物联网工程应用往往需要多个人员协作完成，包括硬件设备安装、系统架构设计、软件开发等。实训室的建设目标是培养学生的团队协作能力，让他们能够在实际项目中与他人合作，形成分工合作的良好氛围。

解决问题能力培养：在实际的物联网应用中，问题和挑战时常出现，如设备故障、数据传输异常等。实训室的建设目标是培养学生的解决问题的能力，通过实际操作和调试，让他们能够独立分析和解决问题，并培养他们的创新思维和解决方案的能力。

创新意识培养：物联网工程应用实训室鼓励学生在实际项目中提出创新的想法和解决方案，培养他们的创新意识和创业精神。通过实践和实验，激发学生的创新能力，培养他们在物联网领域中的创新思维和创业能力。

实际应用能力培养：物联网工程应用实训室的目标是培养学生在实际应用中的能力。通过针对实际应用场景的项目实践，学生将能够掌握物联网技术在不同领域中的应用，如智能家居、工业自动化、智慧城市等，为未来的求职和职业发展奠定坚实的基础。

物联网工程应用实训室的建设目标是通过实践和项目实践，培养学生的实践能力、团队协作能力、解决问题能力、创新意识和实际应用能力，以适应物联网技术发展的需求，并为学生的职业发展打下坚实的基础。

三、技能大赛物联网赛项参赛软件组成

3.1数字教学基座

平台采用spring cloud微服务开发架构，各服务模块单独运行并提供服务接口；可提供稳定、快速、高效的服务；平台整体采用前后端分离和分布式微服务的弹性计算架构实现，后端主要基于Java的Spring cloud实现，前端vue实现等，具有高内聚、松耦合、业务单一、高性能、高并发、高可能、跨平台、跨语言等特点。

平台提供SSO单点登录，多个应用系统统一登录，统一的用户管理，一个账户可登录验证教学全场景以及数字技术专业群实践教学等所有应用模块系统。

平台采用kubernetes技术进行部署，支持公有云、私有云、混合云模式安装；平台支持多数据源从而保证技术的一致性；确保服务的稳定、可扩展、弹性扩容；每个独立服务支持分布式集群部署，理论上可以无限横向扩展，提高系统处理能力，支持大规模并发教学全场景和数字化专业群教学实践应用。

基础虚拟化服务由docker和kvm两种虚拟化技术根据学科性质进行选择性支撑，可满足不同的虚拟化需求，提供稳定、可自行配置的虚拟机器。

基于全流程DevOps自动化运维，支持持续集成、分析、服务注册与发现、系统监控、性能监控、日志管理、预警、持续部署(基于docker的镜像仓库，Kubernetes的容器云管理调度平台，在线可视化管理、监控、调度容器)。

基础持久化层支持RDS和NoSQL两种方式，采用MySQL集群和MongoDB集群搭建，支持基于CQRS的分布式事务处理，支持数据自动备份，同时使用于Redis集群对热点数据进行缓存，支持大并发；支持纯本地化数据源。

基础服务层支持在线验证码服务、基础文件服务、消息队列服务、OSS对象存储服务、用户/鉴权服务、个人云盘服务、WebSocket服务等，保证平台的通用性。

用户基础信息管理：对订单实行按业务方向进行配置，对班级、教师、学生相关信息进行新增、修改、删除以及数据权限进行配置。

3.2通用教学管理平台

系统采用Spring Cloud的微服务架构,采用“跨平台”的Java语言和独立于开发环境的面向对象的组件技术。主流的关系型数据库及文件存储，支持多种主流的浏览器，如InternetExplorer、Firefox、Chrome等。基于角色的权限控制体系，实现多级角色权限管理。系统设计前后端分离；采用restful服务接口；主要包含8大核心模块，即：私有课程、课堂管理、测验题库、课堂测验，教学质量。

1 私有课程

页面直观清晰的显示当前教师可使用的课程资源，此外可对课程内容根据实际教学需求进行在线富文本（包括文本类，图片类，视频类）修改保存。新建课程功能支持在线富文本（包括文本类，图片类，视频类）制作自己的教学课程，且课程目录支持动态章节自定义上下调整

2 课堂管理

教师可根据教学计划建立自己的教学课堂，课堂内容包含不同班级学生，同一门课程的多章节内容，并可设置课程内容是否对学生开放，并可根据课堂不同属性快速检索查询，上课过程可发布随堂作业。

3 测验题库

页面直观清晰的显示当前教师可使用的题库资源，此外可根据教学计划新增试题（单选题、多选题、判断题、填空题）、标准答案及题目解析、难易度，且每道题都清晰直观的显示所对应的的课程章节目录。

4 课堂测验

教师对已发布的作业进行管理，包括作业所在的课堂，对应的作业名称，作业发布时间，完成截止时间，作业的应答人数，实际提交作业人数、批阅状态等信息，教师可对学生提交的作业进行A/B/C/D评级，并可根据测验关键字不同属性快速检索查询。

5作业模块

学生根据开放的课程权限学习课程内容，提交教师发布的作业，并查看教师批阅的结果。

6教学质量管理

教师可根据教学情况自由配置评价维度，分为课程学习权重和作业评分权重，可设置不同权重值计算出学生学习情况排名，并支持导出功能.

7用户管理

支持用户账号管理，支持添加用户、删除用户，同时支持禁用用户、启用用户的操作，被禁用的用户不可登录系统，只有再次启用之后，用户才能正常的登录系统，从而方便管理员对用户进行快速的管理，支持对已有用户进行编辑，支持根据用户名来查询用户信息；用户账号支持批量导入，支持下载批量导入的模板。可支持批量用户的重置密码为初始化密码。支持对用户的批量导出为excel。

8错题集：

搜集学生考试或作业过程的错题，以供其他时间进行练习、学习题库模块：平台提供与教学课程配套的测试题库，同时允许用户添加自己的开发的考试题目。并在考试或教学过程中插入该题目进行讲解。

3.3资源共享平台

采用B/S架构，支持市面上主流的浏览器包括（谷歌、火狐），主要包含5大核心模块。

资源库模块：将教学中多门基础课程的教材，教案，课件，微课，教学配套材料等教学元素整合到一个资源库平台，通过互联网技术与混合式教学，保证教学的实施与效果；教师能轻松做到智能备课、一键上课的，大大提升教学质量与效率。

资源检索：为使用者提供资源库中资源的多种检索功能。如课程导航、资源库导航等。方便学习者使用。

在线交流：提供im通讯功能，为教学实训实现即时或延时网上交流、辅导、讲解、答疑解惑等。

自主学习：提供开放式的课堂建立，学生可以自主完成专业课程学习并计入教学统计。

云盘模块：支持用户上传教学过程中创作的图片、视频、音频、文档及其他形式的文件，并可在自主开发课程中自由引用。

云分享

平台非常方便将分段、分章节、全文、音视频进行一键分享，将第一课堂和第二课堂有效衔接，方便学生做好课前预习与课后复习，能增加知识的留存率，让学习变得更轻松。

3.4网络仿真实践平台

平台采用B/S结构，运用spring cloud微服务技术，用于计算机网络教学、实训，可以通过图形化仿真，模拟主流厂商路由器、交换机、防火墙、无线设备配置，支持大型网络模拟，让广大师生能在没有真实设备的情况下能够模拟演练，学习网络技术。平台通过对真实网络设备的仿真模拟，帮助广大ICT从业者和客户快速熟悉数通系列产品，了解并掌握相关产品的操作和配置、提升对企业ICT网络的规划、建设、运维能力，从而帮助企业构建更高效，更优质的企业ICT网络。主要模块有课程制作工具、作业、活动、云盘、仿真实训。

便捷的实验制作工具：让教师轻松实现pdf、ppt、word、excel等不同格式的文本、图片、音频、视频、超链接等进行混合编排，并自动生成动态实验目录，从而实现不同实训资源同屏展示。

实验进度监控，了解学生学习情况：平台内置网络实验进度监控模块，可实现对用户在仿真平台进行操作时的进度监控，教师可在课堂里进行查看和统计。

实验报告自动生成：平台支持将每个学生的实验报告自动生成，根据学生在仿真系统中的操作，再结合相应的实验文档，自动生成一份实验报告。

在线问答，及时解答学生疑问：平台提供实验的在线问题，学生在实训过程中，通过在线问答及时与老师进行沟通，提高学习效率。

可记录学习情况的实验笔记：平台为用户在实验页面提供实验笔记功能，用户可在实验过程中记录下自己的笔记。

内置公共资源课程，便于老师教学：软件开发模块可内置完整的实训资源，其中包括实训文档以及配套的拓扑图，用户可以直接进行使用。

个人云盘，资源不丢失：平台会为用户提供云盘服务，云盘内所有文件都会按照不同的文件类型进行分开，便于用户查看和操作。

平台支持华为数通系统交换机、路由器、无线AP、防火墙等自由建立拓扑实验、VLAN实验， NAT配置实验，ibgp和ebgp综合实验等实验。

平台可与教学模块、考试模块、作业模块、技能大赛模块、人工智能、云计算、大数据、软件开发等实践模块进行无缝组合，全面完成计算机网络专业群的教学。

3.5物联网虚拟仿真实训平台

平台采用完全图形化界面组态显示和逻辑联动方式，同时辅以脚本编程，让实验直观、趣味而又具有强大的可操作性。实训软件平台服务器端，具备所有实训硬件对应的虚拟设备供使用者选用，虚拟设备图形和实际硬件对应，所见即所得。使用者可通过编辑器进行编辑搭建应用项目，和硬件同步完成典型的物联网功能。实训软件平台，完全实现图形化编辑，可满足学生快速自助完成物联网实训课程。同时预留可编程的编辑接口，用户可自行添加新的功能模块。编辑平台具备基本的数据可视化控件：曲线、饼图、虚拟仪表等功能。同时所有控件属性需能编辑：如颜色、变量选取、形状、数量等。

实训软件平台包含常用的通信方式：COM、TCP、433等。