智能硬件实践实训综合平台

    圆梦系列    

智能硬件实践实训综合平台

一、产品开发背景和目的

全球智能硬件终端产品出货量从 2016 年的 26.97 亿台增长至 2022 年的 50.64 亿台，年均复合增长率达 12.89%。中国作为全球最大智能硬件市场，2022 年市场规模突破 1.2 万亿元，预计 2026 年将达 2 万亿元，年均增速超 20%。传统硬件开发面临 “接口不兼容、布线复杂、开发周期长” 等痛点，磁吸式扩展模块通过物理接口标准化和即插即用特性，显著提升开发效率。
为高校、企业提供低成本硬件原型开发工具，支持零基础用户快速搭建智能硬件系统。通过磁吸式模块组合，缩短从概念验证到产品落地周期，适配物联网、智能家居等快速变化的市场需求。

1.产业发展趋势

技术融合推动模块化设计普及：

5G+AIoT蜂窝物联网连接数 2023 年达 35.6 亿，收入增速 23%，边缘计算设备需支持灵活扩展，磁吸式模块成为主流选择。AI 大模型赋能教育硬件，如学习机、词典笔等，磁吸式实验箱可集成 AI 芯片模块，实现实时数据分析与个性化学习。

市场需求向垂直领域渗透：

智能制造产线需快速更换传感器模块，磁吸式设计可减少停机时间。例如，Cisco Catalyst 8000 边缘平台通过模块化设计支持 5G 与 SD-WAN 融合。磁吸式扩展坞（如海备思 TC100）已成为移动办公标配，支持 4K 视频输出与 100W PD 充电，年销量增长超 30%。

政策与资本双轮驱动：

中国 “数字教育” 政策推动教育智能硬件采购，2024 年市场规模预计突破千亿元，2027 年达 1400 亿元。全球 AI 硬件市场 2022 年规模达 4328 亿美元，AI 芯片与传感器模块需求激增，磁吸式设计提升硬件兼容性。

2.产业发展趋势图

二、产品概述

平台面向电子信息及计算机专业的教学实验设备,由底板+CPU板+磁吸模块+教学资源库四部分组成完整的教学实验体系。该设备采用基础性设计，把嵌入式的所有外设模块以积木的形式提供给学生，学生可塑性强，可以任意搭建完成嵌入式应用的开发和学习工作。

1.产品结构图

2.部署场景图

3.特色功能

控制板、实验板均采用磁吸结构，集仪器仪表功能于一体。

模块间可堆叠测试，具有开机一键式测试各硬件电路功能。

模块与模块之间采用标准的磁吸式+搭积木式架构设计，即节点模块采用标准的9路弹性插针作为主要供电、仿真调试、数据通信、IO口拓展等。

实验箱分为两层，上层为实验平台，实验平台采取嵌入式结构，可随意取出；下层采取隔断式结构，主要用于存放物联网实验模块及实验工具。

扩展性强，可搭配多种实验模快，方便完成拓展性实验。

三、教学应用
1.高校与职业院校 —— 硬件开发与系统集成教学

嵌入式系统设计：通过磁吸式传感器模块（如温湿度、加速度计）与主控模块（STM32）的即插即用，学生可在 30 分钟内完成 “智能温湿度监测系统” 搭建，较传统接线方式效率提升 70%。

物联网开发：集成蓝牙、WiFi 磁吸模块，支持 “设备上云 - 数据可视化 - 远程控制” 全流程实验，例如某职业院校在《物联网工程实践》课程中，学生通过实验箱 2 小时内完成 “智能井盖监测系统” 原型开发，含传感器数据采集、4G 上传及云端报警功能。

故障排查可视化：模块自带 LED 状态指示灯，磁吸接口接触不良时自动报错，帮助学生快速定位硬件连接问题，比传统杜邦线接触故障排查时间缩短 50%。

2.高校案例：中国石油大学《嵌入式系统设计》课程改革

痛点：传统实验箱接线复杂，学生常因接触问题耗费 30% 课时排错，项目完成率仅 60%。

解决方案：引入磁吸式实验箱，模块故障自诊断功能减少 90% 硬件连接问题，学生可专注算法实现。课程结业项目中，“智能医疗手环” 设计成功率提升至 92%，且 30% 的学生团队额外开发了 APP 交互功能。

五、配套资源

1.实验指导书

2.产品数字资源包