第八章 工程与物联网工程

5/25/2020，江苏大学计算机科学与通信工程学院，1，物联网工程概论，讲师王良民MAIL:wanglm熊书明MAIL:xsm，第8届工程与物联网工程，工程信息化工程网络工程软件工程的关键2020、2、江苏大学计算机科学与通信工程学院，引言日常生活中，尤其是大学常说科学、技术、工程和应用四个名词，知道这些名词之间存在差异，科学更加重视理论，暗示技术与工程接近应用，常出现技术与工程不相区别的现象。 但是技术和工程相同或者从事社会分工、科学的是科学家，从事技术应用的是技术员，从事工程设计的是技术员，从事生产应用的是产业工人。 介绍了“物联网”和“物联网”的“技术”，但没有介绍物联网“项目”。 江苏大学计算机科学与通信工程学院，项目5/25/2020，3，在汉语中，项目已经成为大众语言。 在日常生活中，我们学校既有南水北调工程、三峡工程，也有希望工程、蔬菜篮工程等，信息相关专业有电气工程、电子工程、网络工程、软件工程和我们的物联网工程，其他专业有机械工程、汽车工程的工厂有技术人员、总工程师和高级技术人员，统一5/25/2020，4，4，江苏大学计算机科学与通信工程学院，我们经常与工程相关的词汇是科学、技术、工程和项目、规划和应用。 很明显，南水北调工程可以说是计划、计划或项目，但是技术和工程是否真的相同，这些相关概念有什么不同呢？ 5/25/2020，5，5，江苏大学计算机科学与通信工程学院，工程定义，现代汉语词典中工程定义为“指土木工程、机械工程、化学工程、采矿工程、水利工程、航空工程等土木建筑和其他生产制造部门在较大复杂的设备中进行的工作”。 工程师在美国工程和技术资格认定委员会定义为“工程师通过研究、经验和实践得到的数学和自然科学知识，开发有效利用自然物质和力量为人类利益服务的职业”。 总之，工程被认为是科学和数学的应用，通过这一应用，自然界的物质和能量特性通过各种结构、机械、产品、系统和过程，以最短的时间和精度、较少的人力、高效、可靠、对人类有用。 5/25/2020，6，6，江苏大学计算机科学与通信工程学院，工程活动一直是人类文明史的重要内容，对于科学发现活动和技术发明活动，工程是创造活动，建设新存在物是工程的标志。 从具体问题的角度来看，工程是一项专业技术及其相关技术，由一定的规划、规则组成，是一项实现一定目标的综合活动，从哲学角度来看，工程活动的核心标志是构建新的存在物，工程活动中各种技术的综合过程是围绕一个新的存在物，这一新的存在物是一个边界条件工程活动应包括建立正确的工程理念和一系列决策、设计、构建和运行过程的活动，其结果多以特定形式的技术集成体来体现。 5/25/2020，7，7，江苏大学计算机科学通信工程学院，工程特点，工程原理，是一定边界条件下的技术整合。 工程不是技术和装备的简单堆积和紧凑，工程在整合过程中有自身的理论、原则和规律，科学是面对实践时针对特定问题的技术化，是技术与应用实践相结合的具体化。 工程项目按建设目标完成。工程项目有特殊的对象、明确的目标、要求等，这个目标通常是目前不存在的客观的，工程项目必须通过具体的设计、建设和建设等实施过程来建设这个新的客观的存在。 因此，工程是一个复杂的结构和运行过程，在合理的工程、技术和工期完成的工程实施必须与环境相协调。 工程的实施和运行要对自然生态系统产生一定的影响，要考虑到工程活动可能引起的环境问题，以人为本努力协调工程与环境、生态。 科学的设计程序和实施阶段，合理的投入资金，工程的成本、质量、效率是工程的生命所在。 工程是可以优化的。 一项工程选择了多种技术、多种方案、多种方法，如何在最小投入下取得最大效益，取得良好的经济效益、环境效益和社会效益，要求工程实现一定边界条件下的综合整合和多种目标的优化。 5/25/2020，8，8，江苏大学计算机科学通信工程学院，学习工程，学习什么，工程原理是工程实施过程的基本方法和一般原理，抽象法则工程项目是工程实施例，具体工程设计是为工程项目建设提供技术依据的设计文件和图纸活动过程，建设步骤我们作为“工程”专家，理解工程的一般原理，在工程实施的具体过程(项目中)积累经验，真正值得学习的是，在工程设计理解工程技术的基础上，设计安排如何使用这些具体技术，在解决具体问题的系统技术中应用技术。 5/25/2020，9，9，江苏大学计算机科学通信工程学院，工程教育，工程教育的知识背景需要跨学科融合和渗透。 工程学与科学和人文都不同，是以人文和科学为基础形成的跨学科知识体系和实践体系，具体体现了以科学为基础的各种技术要素和各种社会要素的整合。 工程问题本质上是跨学科问题，工程教育是跨学科人才培养事业。 我国的工程教育是相当狭窄的技术教育，学生没有跨学科知识背景，不仅缺乏自然科学、人文和社会科学知识，而且还不能充分把握自己学过的专业以外的相关工程知识。 事实上，各种技术的相互渗透和融合，为新技术的产生和施工提供了前提，只有特定专业技术知识的工程师，其创造性大大降低。 5/25/2020，10，江苏大学计算机科学与通信工程学院，工程教育应当基于实践能力培养系统思维能力。 工程的核心是解决实践问题。 因此，工程专业知识和技能必须在实践过程中培训，才能更好地掌握。 这取决于工程知识本身的难度。 同样，工程所需的广口径知识背景需求，是工程教育应考虑的重要问题之一，在学科有限的情况下，如何平衡“知识面的扩大”与“专业能力的提高”之间的紧张关系。 5/25/2020，11，江苏大学计算机科学通信工程学院，系统教学方法培养学生的整体思维，对工程教学非常重要。 缺乏整体思维的学生很难从整体视角理解工程，很难高度把握工程创新的方向性。 没有扎实的学科基础的人，没有广泛的专业知识的人，没有出手能力的人，不懂白色社会需求的人，没有整体思考的人，很难成为合格的技术人员。 因此，我们必须在教学过程中培训未来工程技术人员的总体思维能力。重视知识的学习，对知识的综合应用分析能力、应重视创造能力的任何学科的发展都是分析、发现、创造必不可少的。 从教科书知识到实践的应用是综合性的，如果不能把握一门学科的整体性和发展，一门课程的学习就会变成简单的知识积累。 专业人才要有分析和解决实际工程问题的能力，要有较强的学习和消化能力，要有不断扩展知识，终身获得新知识的能力。 在当今社会条件下，技术更新速度越来越快，学生在学校获得的知识很快就落伍了，没有自我更新的能力，就不能适应工程实践要求，不能成为技术进步和工程创新的领导者。 5/25/2020，12，江苏大学计算机科学与通信工程学院，第八届项目与物联网项目，项目信息化项目网络工程软件项目的相关命题，5/25/2020，13，江苏大学计算机科学与通信工程师信息化项目、美国着名管理和信息技术专家詹姆斯马丁(JamesMartin )于20世纪86年代初由中国着名信息化专家高复先教授首次在国内引进，并结合了实际的研究与推进。 信息化工程作为学科理论采用信息化工程方法论作为理论指导，是多技术、多学科的综合，以现代数据库系统为基础的目标是构建计算机化的企业管理系统。 根据国标信息化工程监理规范，信息化工程是指信息化工程建设中的信息网络系统、信息资源系统、信息应用系统的新建、升级和改造工程。 5/25/2020，14，江苏大学计算机科学通信工程学院，信息化工程特点，信息化工程开发活动是非重复性活动，具有独特性。 涉及高科技领域，决策很难。 具有非常复杂的管理和集成技术，需要整合资源。 结果难以预测，具有风险性、不确定性。 目标不准确，任务边界模糊，质量要求主要由项目团队定义。 客户的需求随着项目的进展而变化，项目的进展、费用等不断变化。 信息系统项目是一个知识密集型项目。 信息系统的开发，特别是软件的开发，深入人的要素，具有很强的个人风格。 5/25/2020，15，江苏大学计算机科学与通信工程学院，第八届项目与物联网项目，项目信息化项目网络项目命题，5/25/2020，16，江苏大学计算机科学与通信项目学院，网络项目网络项目是构建计算机网络的工作，与构建计算机网络有关的一切都归纳在网络项目中。 换句话说，网络工程是指为满足一定的应用需求，达到一定的功能目标，按照一定的设计方案和组织过程进行的计算机网络建设工作。 显然，计算机网络工程应当具备以下要素：在完善的组织过程规范下进行，按照具备明确业务和应用需要的适当功能的成熟可行设计方案实施。 5/25/2020，17，江苏大学计算机科学通信工程学院，网络工程的定义，狭义的网络工程是建设计算机网络的硬件系统平台，相关工作主要是硬件设备的选择、安装、网络布线和调整。 广义的计算机网络工程应建立至少三个平台：网络硬件系统平台、网络软件系统平台，以及网络安全与管理平台网络硬件系统的平台可以是包括主机、网络设备、外部设备、布线系统等硬件的网络软件系统的平台，也可以是网络操作系统、工作站操作系统包括通信和协议软件、数据库管理系统和开发工具软件，各种网络服务软件系统、应用软件系统也可以嵌入到广义的计算机网络工程中网络安全软件系统和网络管理软件系统的网络安全系统，还包括数据加密子系统、入侵检测子系统、防火墙子系统、网络病毒子系统和认证子系统5/25/2020，18，江苏大学计算机科学与通信工程学院，计算机网络三个基本平台，5/25/2020，19，江苏大学计算机科学与通信工程学院，计算机网络硬件系统， 一些主计算机网络资源的主要承载者，网络服务的主要提供者和使用者因用途和功能而异，主机系统分为工作站和服务器的专用网络互联设备构成计算机网络的重要组成部分目前网络互连设备主要包括网卡、集线器、交换机、路由器、网关、桥接器等。 连接到网络设备的传输介质传输介质是网卡与网络设备、网络设备与网络设备之间的物理连接。 传输媒体的两端通过连接器连接到网络设备和网卡的通信端口，实现主机和设备、设备和设备之间的相互连接。 在计算机网络中，传输介质被分为有线介质和无线介质两种，在5/25/2020、20、江苏大学计算机科学通信工程学院、网络拓扑、网络中，将不同的设备以不同的动作方式连接称为拓扑。 总线结构，5/25/2020，21，江苏大学计算机科学与通信工程学院，星型结构网结构等，环型结构，5/25/2020，22，江苏大学计算机科学与通信工程学院，网络结构与OSI参考模型，计算机之间的相互通信层次，各层协议与层次之间的接口集合开放系统交互参考模型OSI是由国际标准化组织制定、标准化的开放计算机网络分层模型。 OSI由七层组成，从下到上依次是物理层数据链路层网络层运输层演示层应用层、5/25/2020、23、江苏大学计算机科学与通信工程学院、TCP/IP协议结构、TCP/IP协议的使用范围非常广泛， 目前异构网络通信中使用的唯一协议体系，适用于多种机型的局域网和广域网，实际上TCP/IP协议已经成为现实的工业标准。 TCP/IP模型同样按照分层概念描述网络的功能，TCP/IP模型从下到上依次包括物理层、网络层、传输层以及应用层，每层都支持该层的功能。 5/25/2020，24，江苏大学计算机科学与通信工程学院，网络工程实施，计算机网络工程实施在以下两个环节之后：完成工程规划制定工程设计方案的网络工程实施在将设计方案付诸实践过程中， 主要是工地勘察设备和系统采用系统集成工程的检验和优化，5/25/2020，25江苏大学计算机科学与通信工程学院，第八届工程与物联网工程，工程信息化工程网络工程软件工程网络工程命题，5/25/2020，26， 江苏大学计算机科学与通信工程学院、软件工程、信息化工程，无论是信息存储系统、信息网络系统、信息应用系统，还是任何信息系统的建设，软件开发都是软件实现这些应用系统需求的功能。 庞大的系统需要系统化的软件。 复杂软件系统的开发带来了新的领域软件项目。 软件工程采用工程概念、原理、技术和方法开发和维护软件，经过时间考验将正确的管理技术与当前可获得的最佳技术方法结合起来，其目的是提高软件的质量和生产效率，最终实现软件的工业生产。5/25/2020，27，江苏大学计算机科学通信工程学院，软件工程基本原理，软件工程专家B.W.Boechm综合学者们的意见和软件开发经验，1983年提出了软件工程基本原理这7个基本原理， 为确保软件产品的质量和开发效率，采用现代程序设计程序，严格管理最小集合的逐步生产周期计划，坚持逐步审查，实施严格的产品控制，结果显示，能够明确审查开发团队的人员不多， 5/25/2020，28，江苏大学计算机科学通信工程学院，软件生命周期软件生命周期，从用户的需求出发，开发