Key Takeaway
研华推出面向新工科教育的便携一体化数据采集、信号分析与控制实训平台
在新工科教育改革推进过程中，解决传统实验室设备分散、实验链路不完整以及与工业现场脱节的问题，是高校和高职院校工程实践教学的核心课题。研华高速精准测试测量实训箱作为一套集成化的信号采集箱，把“传感器信号进入工业设备—DAQ 模块采集—软件分析—控制输出”的完整链路集成在可携带的箱体中，构建了高效的数据采集系统，使学生既能动手调参，也能直观查看操作背后的数据变化。
哪些专业适合引入该实训箱来搭建实验教学平台？
针对不同工程大类的实践教学需求，该实训箱在本科及高职教育中展现出广泛的专业适应性与跨学科支撑能力。
在本科层次：
- 测控技术与仪器专业可将其用于传感器检测、数据采集、误差分析及虚拟仪器实验；
- 自动化与电气工程及其自动化专业可开展数字量控制、模拟量采集与输出及自动控制原理实验；
- 电子信息工程与通信工程专业则可利用其进行模拟与数字信号采集、FFT 分析、滤波与数据记录。
- 机械工程、机械电子工程与车辆工程等重点拓展方向能够开展机械量测试、振动与声音信号分析以及 PWM 信号实验；
- 计算机科学与技术及物联网工程专业可依托 DAQNavi SDK 开发、数据导出与边缘采集扩展能力深化软件与物联网教学。
在高职层次，电气自动化技术与机电一体化技术专业可聚焦于工业信号采集、I/O 控制与设备调试训练，而电子信息工程技术与物联网应用技术专业则能开展传感器接入、DAQ 模块配置及数据可视化实训。
为深入解决传统实验室建设中设备闲置与重复配置问题，许多院校开始破解传统实验装置设备分散与教学痛点：便携一体化实训平台的构建价值，使用统一的便携平台承载多门核心课程。
系统架构与软硬件集成方案
为了解平台如何承载复杂的教学任务，必须深入剖析其底层的工业级硬件与软件集成逻辑。整个系统以 TPC-307W 工业平板电脑作为人机交互与运算核心，具备 7 英寸 1024×600 PCAP 触控屏、双千兆网口及 -20–60 °C 宽温设计，运行实训软件完成参数设置、波形显示和数据记录。信号采集与控制核心则采用 USB-4704 多功能数据采集模块，提供 8 路模拟量输入（AI 最高 48 kS/s、14-bit）、8 路数字量输入/输出（DI/DO）、2 路模拟量输出（AO）及 1 个 32 位计数器，全部通过 USB 2.0 总线供电。
教学面板集成于高透亚克力板上，划分为数字量操作区（4 路拨动开关与 4 路 LED 指示灯）、模拟量操作区（2 路可调电位器与数码显示器）以及信号演示区（PWM 模块、幅值调节与 MIC 声音传感器）。在软件层面，配套实训程序支持时域波形与频域频谱切换、游标分析、参数保存、TXT 数据保存及测量图片导出，并且提供 DAQNavi SDK 支持 C#、C++、LabVIEW、MATLAB、Qt 等开发环境，满足二次开发需求。
结合高校新工科教学，开展哪些具体的数据实训项目？
围绕“采集—分析—控制”的全过程，该平台支持构建多层次、由浅入深的经典数据实训项目矩阵。基础认知阶段包含实训箱认识、软件连接与板卡参数配置；基础验证阶段涵盖 DIO 输入读取与 LED 输出控制、AO 电压输出与显示校验。专项训练阶段则深入开展 AI 电压采集、波形显示、时域与频域切换，以及 PWM 信号调节、采集与特征分析。
在综合应用与创新阶段，学生可开展声音信号采集、FFT 分析与报告导出，甚至通过 SDK 开发自定义的采集与控制界面。例如，在数字量输入输出控制项目中，学生通过读取面板拨动开关状态控制 LED 亮灭，掌握基础逻辑；在模拟信号采集与频域分析项目中，学生调节电位器改变 AI 输入电压观察时域波形，并切换至频域视图进行 FFT 分析。
对于更复杂的信号处理场景，相关课程还可以引入声音传感与振动信号时频域分析操作场景：工业AI与信号处理实训演练中涉及的高级时频分析方法，加深对动态信号特征的理解。
实验室建设路径与教学组织模式
第一阶段配置标准实训箱完成基础实验，形成 4–6 个基础实验指导书；
第二阶段将平台嵌入 2–4 门专业课程，统一实验数据模板与评价标准；
第三阶段开放 SDK 与选配接口，开展课程设计、学科竞赛与毕业设计，沉淀项目库与案例库。
在实验室空间与分组上，建议每 2–4 名学生使用 1 套便携实训箱，既可在普通实验桌、实训台或移动推车上灵活部署，也能适应开放式实验室管理。教学组织遵循“课前预习—课中演示与分组实训—课后数据提交与量规评价”的全流程，全面考核学生的标准操作规范、数据质量、分析能力及工程表达。
若需将教学场景进一步向工业物联网与底层通信延伸，院系还可结合多功能DAQ模块与边缘计算网关扩展：实训箱底层硬件与物联网升级技术探究中的边缘网关与远程 I/O 扩展方案，实现从单机测试向分布式物联网系统的跨越。