2024年(第17届)中国大学生计算机设计大赛
物联网专项赛本科组赛题
工业物联传感
竞赛方案
主办单位：广东省教育厅
承办单位：广东外语外贸大学
技术支持：北京竞业达数码科技股份有限公司
1．竞赛主题
本赛项采取半开放式命题的方式，通过竞赛平台培养学生的工程实践能力、创新意识、团队协作精神，推动工业物联传感人才培养，为行业提供优质的创新型应用人才。比赛推荐相应的工业传感器的MCU模块、传感模块、通信模块。参赛队伍根据自身经验选择具有创新性的工业应用场景为题，结合物联网相关技术，依托于工业应用场景，搭建IIoT应用系统，实现工业应用场景下的传感器参数采集、传输、预判、执行，并对收集到的传感器数据进行数据分析和挖掘，构建平台支撑服务，实现整个系统的AI化，构成一个完整的由智能终端+基础硬件平台/边缘网关+应用服务平台+移动端/Web的IIOT系统的设计及运行。
2．选题方向（包括但不限于此）
(1)工业物联传感嵌入式终端设计：选用轻量级、低功耗CPU作为主控芯片，设计工业领域设备相关信号采集终端，参赛同学充分发挥创新意识，探索工业场景传感器的应用，要求学生优先选择推荐感知模块如下：振动检测、 环境感知（温度、湿度、光照）、弯曲度传感器感知各种现象的“变化量”并按照一定的规律转换成可处理的数字信号，为工业数字化系统提供原始的信息来源。
所设计的终端要求但不限于如下内容：
1、优先设计或选取工业领域传感器模块包括振动检测、 环境感知（温度、湿度、光照）、弯曲度传感，完成信号采集；
2、实时处理采集的传感器信号，以振动传感器为例，可以将信号进行诸如时域分析、振动信号特征提取、振动失效算法分析、轴承故障诊断等；
3、对原始传感器信号和处理结果进行图形化展示；
4、利用物联网传输技术（LoRa/NB-IoT/ZigBee/Wi-Fi）将数据传送至网关或云平台；
5、传感器信号采集可为单或多节点方式。例：一个嵌入式终端采集一路或多路传感信号。
(2)基于云算力或边缘人工智能平台的工业设备故障检测算法创新应用：基于采集的工业设备传感数据，如声音/振动信号、图像数据、设备运行参数等，采用传统或人工智能法算法，对工业设备的运行状态进行分析和预测，及时识别潜在的故障并采取预防措施，从而提高设备的可靠性和运行效率。如图1所示振动传感器为例（同学可以选择任意其他工业传感器参赛）介绍如下：
创新传统基于振动信号的故障检测算法，探索人工智能算法在故障检测算法中的应用，设计较为完整的桌面或WEB程序如图1所示，实现离线或在线振动信号分析，对设备（不限于轴承，可在不同的工业领域）故障进行预测和判定，设计的软件系统要求但不限于如下内容：
1、离线或实时在线数据格式、输入方式、长度等明确；
2、功能划分明确，具有数据采集分析处理、数据可视化、设备运维、故障诊断、故障报警等的功能；
3、人工智能算法的训练采用西储大学轴承振动数据、预防机械故障预防技术 (MFPT) 挑战数据或其它典型的振动数据集进行训练、测试和验证；
4、软件系统和算法具备较好的适应性，能够在我司提供的PHM平台振动数据进行算法验证
(3)其他选题方向等，注重物联网技术中AI元素的应用及整个应用系统的创新设计。
2024年(第17届)中国大学生计算机设计大赛
物联网专项赛高职组赛题
工业物联传感
竞赛方案
1．竞赛主题
本赛项采取半开放式命题的方式，通过竞赛平台培养学生的工程实践能力、创新意识、团队协作精神，推动工业物联传感人才培养，为行业提供优质的创新型应用人才。比赛推荐相应的工业传感器的MCU模块、传感模块、通信模块。参赛队伍根据自身经验选择具有创新性的工业应用场景为题，结合物联网相关技术，依托于工业应用场景，搭建IIoT应用系统，实现工业应用场景下的传感器参数采集，并对收集到的传感器数据进行数据分析和挖掘，构建平台支撑服务，实现整个系统的AI化，构成一个完整的由智能终端+基础硬件平台/边缘网关+应用服务平台+移动端/Web的IIOT系统的设计及运行。
2．选题方向（包括但不限于此）
(1)工业物联传感数据采集与分析：基于工业领域设备相关信号通过传感器进行数据采集，参赛同学充分发挥创新意识，探索工业场景传感器的应用，要求学生优先选择推荐感知模块如下：振动检测、 环境感知（温度、湿度、光照）、弯曲度传感器感知各种现象的“变化量”并按照一定的规律转换成可处理的数字信号，为工业数字化系统提供原始的信息来源。
所设计的终端要求但不限于如下内容：
1、优先设计或选取工业领域传感器模块包括振动检测、 环境感知（温度、湿度、光照）、弯曲度传感，完成信号采集；
2、实时处理采集的传感器信号，以振动传感器为例，可以将信号进行诸如时域分析、振动信号特征提取、振动失效算法分析、轴承故障诊断等；
3、对原始传感器信号和处理结果进行图形化展示；
4、利用物联网传输技术（LoRa/NB-IoT/ZigBee/Wi-Fi）将数据传送至网关或云平台；
5、传感器信号采集可为单或多节点方式。例：一个嵌入式终端采集一路或多路传感信号。
(2)其他选题方向等，注重物联网技术中AI元素的应用及整个应用系统的创新设计。
3．赛具介绍
3.1PHM实验台
基于PHM相关的验证实验台（PHM Experimental Station），可模拟轴承运行工况及转子平衡工况，通过传感器对部件的振动特征进行实时采集、解析、分析、传输，验证传感器与部件之间的关系，使PHM技术不再鞭长莫及。通过实验台学生可以讲自己设计的三轴振温一体的传感器模块安装到位，从而开展工业场景下的轴承工况分析。如搭建物联网环境监测系统、物联网自动控制系统等，可根据方案设计灵活搭建工业物联网应用场景。
3.2自选硬件平台
自选硬件平台包含低功耗MCU、 LPWAN 无线模块、NB-IoT 接口模块、Wi-Fi 接口模块、以太网模块、温湿度传感器、3-轴加速度传感器、环境光传感器、气压传感器、红外温度传感器 、热释电红外辐射(PIR)模块、RGB传感器模块、陀螺仪模块、电感传感器模块、弯曲度传感器，自选硬件平台中还包含边缘网关控制器等核心部件。
3.3自选工具软件
自选工具软件包含上位机检测系统软件、配置应用工具软件、平台接口测试工具软件、服务器平台软件等。
4.比赛场地与环境
4.1比赛场地
比赛场地没有特殊要求，能充分展示学生参赛作品即可。
4.2比赛环境
现场需要提供比赛作品所需的供电以及能摆放参赛作品的展示桌。
5.比赛规则
5.1参赛人数
(1) 本大类每个参赛队可由同一所院校的 2～3 名学生组成，指导教师不多于2人。
(2) 作品必须有可展示的实物系统，需提交实物系统功能演示视频（不超过10分钟）与相关设计说明书，现场答辩过程应对作品实物系统进行功能演示。
(3) 每位作者在本大类只能提交 1 件作品，无论作者排名如何。
(4) 每件作品答辩时（含视频答辩），作者的作品介绍（含作品演示）时长应不超过10分钟。
5.2 规则要求
(1) 比赛所用PHM平台由企业免费提供，每只参赛队凭报名成功证明材料可免费领取一套，在做轴承振动失效分析使用，其他工业场景设备不限制，但需要选择工业领域的应用。
(2) 各参赛队员参赛时，用于开发展示所使用的电脑、各种器材和常用工具则自行准备。
(3) 各参赛队设备在参加的每场比赛前进行认证，认证内容包括配件数量、尺寸以及相应规则条款的检查。
(4) 参赛队员必须服从裁判，比赛进行中如发生异议，须由领队以书面形式申请复议，由裁判做出最终裁决，并做出说明。复议申请必须在下一轮比赛之前提出，否则将不予受理。
(5) 竞赛期间，场内外一律禁止破坏其他队伍的参赛平台，禁止抄袭和剽窃他人成果，组委会一旦发现，将立刻取消比赛资格并通过大赛组委会通报批评。
6.竞赛成果转换
竞赛结束后从参赛获奖作品中选取比较优秀的三个案例进行教学转化，并对对应的参赛队伍给予转化奖金奖励。
7.赛前培训
比赛说明会、PHM平台的使用第一场培训会于2024年3月13日启动(腾讯会议号:692-602-440)。之后会持续安排线上培训，分别于4月24日、5月15日和6月5日举办线上培训会议，具体参会二维码和腾讯会议号会提前一周发布至QQ群中，请参赛学学生定期关注QQ群中发布的培训通知。培训时间也可根据大部分学校需求做出适当的调整，参赛学校可联系公司调整培训时间或增加培训场次。
Ø 技术资料参考链接
学习平台链接：
链接: http://ai.jyd.com.cn
Ø 技术支持
QQ群号:364582646，QQ为统一发布培训信息渠道，请参赛学校加入
竞业达技术部QQ号：272947978
技术支持电话：13581984801
Ø 线上硬件平台免费领取
报名成功后的学校，请通过链通过qq或者微信（同手机号）申请设备
