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洪水预警终端开发
农业物联网 · 全流程实战
📚 30 章节
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30
课程章节
6
大模块
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从需求到部署
🌱 友好色系
1
项目背景与需求分析
需求
农业洪涝灾害现状、预警终端市场痛点、功能需求与非功能需求分析。
2
系统总体架构设计
架构
感知层、网络层、平台层、应用层四层架构详解，数据流与业务流设计。
3
核心器件选型（一）
器件
主控芯片选型（ESP32 vs STM32）、水位传感器选型（超声波 vs 压力式）。
4
核心器件选型（二）
器件
通信模块选型（4G Cat.1 vs NB-IoT vs LoRa）、电源管理方案（太阳能+锂电池）。
5
传感器接口电路设计
电路
超声波水位传感器（JSN-SR04T）驱动电路、I2C/SPI接口防护设计。
6
主控最小系统与电源电路
电路
ESP32最小系统搭建、3.3V/5V电源树设计、低功耗休眠电路。
7
4G通信模块（Air724UG）电路设计
通信
模块供电、SIM卡接口、天线匹配、开机时序。
8
PCB Layout实战（一）
PCB
原理图绘制规范、元器件封装库建立、电气规则检查（ERC）。
9
PCB Layout实战（二）
PCB
2层板布局技巧、电源与地平面分割、模拟/数字分区。
10
PCB Layout实战（三）
PCB
关键信号走线（USB、天线、传感器）、阻抗匹配、DFM设计规则。
11
样板焊接与调试
硬件
热风枪与烙铁使用技巧、电源上电时序检查、常见焊接缺陷排查。
12
嵌入式开发环境搭建
软件
ESP-IDF与Arduino IDE选择、VSCode插件配置、串口驱动安装。
13
传感器驱动开发（一）
驱动
超声波测距原理、GPIO控制与Echo脉冲捕获、滤波算法实现。
14
传感器驱动开发（二）
驱动
多传感器轮询策略、异常值剔除（中值滤波）、水位-流量换算模型。
15
低功耗管理开发
低功耗
ESP32 Deep Sleep模式配置、RTC唤醒与定时器、电池电量监测（ADC）。
16
4G模块AT指令通信
通信
模块初始化、TCP/UDP连接建立、MQTT协议封装、心跳包机制。
17
数据采集与上报逻辑
数据
JSON数据格式定义、定时采集+事件触发上报、本地缓存与断点续传。
18
OTA远程升级
升级
固件分区表设计、HTTP/HTTPS下载、升级失败回滚机制。
19
物联网云平台接入（一）
云平台
阿里云IoT平台设备注册、产品与物模型定义、Topic设计。
20
物联网云平台接入（二）
云平台
设备SDK移植（C-SDK）、一机一密认证、设备影子同步。
21
云平台规则引擎与数据流转
云平台
AMQP转发到RDS、时序数据库TSDB存储、告警规则配置。
22
Web可视化大屏开发（一）
大屏
Vue3 + ECharts框架搭建、实时数据流接入（WebSocket）。
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Web可视化大屏开发（二）
大屏
水位趋势图、设备在线率统计、历史数据查询与导出。
24
移动端小程序开发（一）
小程序
微信小程序框架、蓝牙配网（BLE）流程、设备绑定逻辑。
25
移动端小程序开发（二）
小程序
实时水位看板、告警推送（订阅消息）、远程控制阀门。
26
边缘计算与本地策略
边缘
水位阈值本地判断、继电器控制排水泵、离线自动运行逻辑。
27
整机测试与标定
测试
传感器精度校准、功耗实测（uA级）、通信距离与稳定性测试。
28
环境适应性测试
测试
IP67防水测试、高低温循环测试、盐雾与振动测试。
29
生产与部署
量产
BOM清单管理、SMT贴片工艺要点、现场安装规范（立杆/支架）。
30
项目总结与迭代
总结
常见故障排查指南、数据驱动的水位预测模型展望、产品化路径思考。