第10课 物联系统原型搭建-七年级信息科技下册同步精品课堂（浙教版2023）

物联系统原型搭建 1 CONTENTS 目录 02. 物联系统原型 03. 物联系统原型设计和搭建 04. 物联系统软件设计 05. 物联系统安全防护 01. 物联系统基础知识 01 物联系统基础知识 物联网基本概念及发展历程 物联网的发展趋势：随着5G、人工智能等技术的发展，物联网的应用领域将更加广泛，如智能家居、智能交通、智能医疗等。 物联网的发展历程：从1999年提出概念，到2008年物联网正式诞生，再到如今的广泛应用，物联网已经经历了20多年的发展历程。 物联网的基本概念包括：传感器、执行器、网络连接、数据处理和分析等。 物联网（Internet of Things，IoT）：通过互联网连接各种物体，实现信息交换和通信的网络系统。 物联系统的应用场景和优势 01 智能物流：实现物流信息的实时追踪和管理，提高物流效率和服务质量 04 02 03 农业物联网：实时监控农业生产环境，提高农业生产效率和降低生产成本 工业物联网：实时监控生产设备，提高生产效率和降低生产成本 智能医疗：实现医疗设备的远程监控和管理，提高医疗服务质量和效率 05 智能交通：实时监控道路交通状况，提高出行效率和安全性 06 智能家居：实现家电设备的远程控制和智能管理 02 物联系统原型 物联系统概述 物联系统是由物联网技术支持的信息系统。物联系统的应用让人们的工作、学习和生活更高效、更便捷。在设计和建设物联系统之前，可以通过搭建物联系统原型来检验、测试或演示设想。 不同的物联系统，能实现不同的功能。电力物联系统能有效整合各类资源，提高设备效率，为电网的发、输、变、配和用电等环节提供重要的技术支撑;校园农场物联系统能实现自劫浇灌、自动通风、智能光照和水位控制等自动操作;医疗物联系统能实现医疗场景的物联与感知，助力医院的个性化治疗和高质量发展如图10-1)。 某医疗物联系统 物联系统 物联系统原型指该系统或系统某方面的一种原始形态，主要用于检验、测试或演示系统或系统某方面的功能。原型系统不必是完整的、可工作的系统，如为了验证物联系统的局部，可以设计物联系统原型子系统;为了测试某特定功能，则可以设计功能原型等。例如，“校园农场”物联系统原型可以设计一个“自动浇灌”物联子系统原型，用于验证自动浇水功能实现的可行性（如图10-2)。还可以设计针对特定环境数据，具备采集功能的功能原型，如“温度和湿度”功能原型（如图10-3)。 03 物联系统原型设计和搭建 物联系统原型的搭建 物联系统原型的搭建与物联系统的搭建类似，需经历前期分析、架构设计,硬件搭建、软件开发、系统测试和原型验证等阶段。 1.前期分析和架构设计 每个物联系统都有其特定的功能，物联系统原型搭建的前期分析可以从需求出发。以“校园农场”物联系统原型为例，可以做以下分析和设计: 校园农场 物联系统原型 经过充分的前期分析后,便可以根据功能需求规划和设计功能原型。“校园农场”物联系统原型的设计可验证和演示自动浇灌、智能光照、自动通风、智能水位控制等功能，规划设计如图10-4所示。 网络设备选型及通信协议 2.硬件搭建 根据前期规划和架构设计，便可以着手搭建物联系统原型。在硬件搭建的过程中，从实现功能和需求出发，选择合适的硬件，对“校园农场”物联系统原型的硬件选择做如下规划，硬件搭建情况如图10-5所示。 网络设备选型及通信协议 3.物联系统原型搭建的功能验证 硬件系统搭建完成后，需要对各功能的实现情况进行检测和验证，可以以子系统和功能原型为单位进行验证。例如，对“自动通风”物联子系统原型的“温度”获取功能原型进行验证，如图10-6所示。 物联系统软件设计 04 数据采集与传输 01 数据处理：对数据进行分析、处理和可视化展示 03 数据传输：使用有线或无线网络传输数据 02 数据存储：将采集到的数据存储在本地或云端 04 数据采集：通过传感器、摄像头等设备获取数据 数据存储与处理 01 数据分析：采用数据挖掘技术，对数据进行深入分析和挖掘，为业务决策提供支持 03 数据处理：采用大数据处理技术，提高数据处理的效率和准确性 02 数据安全：采用加密技术和访问控制技术，确保数据的安全性和隐私性 04 数据存储：采用分布式存储技术，提高数据存储的可靠性和可扩展性 数据可视化与监控 实时监控：对系统运行状态进行实时监控，及时发现和处理异常情况 报警与通知：设置报警阈值，当异常情况发生时，自动发送报警通知，提醒相关人员及时处理 历史数据查询：提供历史数据查询功能，便于分析问题原因 数据可视化：通过图表、图形等方式展示数据，便于理解和分析 物联系统安全防护 05 系统安全策略设计 访问控制：设置不同级别的访问权限，确保只有授权用户才能访问系统资源。 03 身份验证：使用加密技术对用户身份进行验证，确保用户身份