2.1物联网的组成 课件 2023—2024学年电子工业出版社（2022）初中信息技术第三册

第4课 物联网的组成 电子工业出版社第三册 教学目标 1、信息意识：了解物联网对现代社会的重要性，增强对信息科技的敏感度和感知能力。 2、计算思维：掌握计算思维的基本概念和方法，培养逻辑思考和解决问题的能力。 3、数字化学习与创新：深入了解物联网相关技术和应用，锻炼的创新意识和实践能力。 4、信息社会责任：关注信息社会的伦理和道德问题，注重物联网的可持续发展和社会责任。 情境描述 物联网的起源最早可以追溯到1991年。在剑桥大学特洛伊计算机实验室工作的科学家们，常常要下楼去看咖啡煮好了没有，这样做会影响工作。为了解决这个问题，他们在咖啡壶旁安装了一个便携式摄像机，镜头对准咖啡壶，利用计算机图像捕捉技术，以3帧/秒的速率把图像传递到实验室的计算机上，方便随时查看咖啡是否煮好，如图所示。 情境描述 这就是物联网应用的雏形——“ 特洛伊咖啡壶”，它蕴含了物联网的一些基本特征与组成原理。本节我们来探究物联网的组成，并用它分析用物联网技术实现简易噪声监测系统模型的方法。 情境描述 科学家通过监控咖啡壶的图像，判断咖啡是否煮好，从这一物联网应用可以看出物联网能实现的基本功能是全面感知、网络传输与智能处理。作为互联网的延伸，物联网与其他网络一样，也有自己特有的组成结构，物联网一般由感知层、网络层、应用层组成，如图所示。 活动1 认识物联网的感知层 新知讲解 1. 什么是感知层： （1）摄像头可以充当机器的眼睛，用来感知周围环境的画面;麦克风可以充当机器的耳朵，用来感知周围环境的声音。物联网中类似的感知设备有很多，它们都属于感知层(也称为感知模块)，感知层的功能是对信息进行及时、全面地感知与识别。 新知讲解 1. 什么是感知层： （2）例如，当人们刷身份证进火车站时，如下图所示的闸机能感知身份证上的信息，当身份证上的购票信息符合条件时，刷卡者就能通过闸机。生活中常见的感知模块包括RFID 读写器、二维码及其识别器和各种各样的传感器。 练一练 2、请与小组成员进行讨论，说一说各自知道的感知模块，并结合生活实际，在下表中列举感知模块的典型应用案例。 设备图示 设备名称 典型应用案例 RFID读写器 扫描枪 人体感应传感器 练一练 设备图示 设备名称 典型应用案例 RFID读写器 员工刷卡考勤，物流运输追踪状态，智能交通场所收费 扫描枪 商店收银、快递派送、电子票务验证 人体感应传感器 自动感应家具，环境监测，公共交通场所人流量的监测 助力知识 1.物联网中使用的射频识别器、定位设备、红外感应器等感知设备类似人的感觉器官，可以识别和获取各类事物的数据信息。通过这些感知设备，能让没有生命的物体拟人化，让物体也可以有“感受和知觉”，从而实现对物体的智能化感知和控制。 助力知识 2.通常，一些智能终端设备也被看作感知模块，因为这类终端可以感知人的使用数据，并将人的命令传送给其他设备，实现“人与物”的连接;同时，大多数终端也内嵌了众多的感知设备，例如，手机上有可以检测声音的麦克风、 可以观测环境的摄像头，汽车中有定位设备等，如下图。 练一练 1、生活中用到的感知设备有很多，说一说你在生活中见到的感知设备有哪些。 答： 1、摄像头 2、温度计 3、烟雾探测器 4、人体感应传感器 知识拓展 1、传感器类型：在感知层中，传感器是收集数据的关键设备。不同类型的传感器可以测量不同的物理量，例如温度、湿度、压力、光照强度等。了解各种类型的传感器及其应用场景可以更好地理解感知层。 知识拓展 2、能源管理：许多感知层设备都是由电池供电。因此，对于感知层设备的能源消耗进行优化至关重要。了解如何最大程度地减少能源消耗，并延长感知层设备的寿命可以提高整个物联网系统的效率。 活动2 认识物联网的网络层 新知讲解 什么是网络层： 感知只是实现物联网功能的第一步，要实现物联网应用，还需要通过网络(包括互联网)传送数据。网络层的功能是通过各种网络通信技术，实现物与物之间的数据传送、交互与共享，为数据的处理与应用打下基础。 生活中常见的网络通信技术有蓝牙、Wi- Fi、NFC、移动通信网络等。例如，用蓝牙技术可以将计算机与键盘连接起来，如图所示。 练一练 2. 请同学们以小组为单位查阅资料，观察并讨论生活中还有哪些常见的网络通信技术，这些技术实现物与物相连的应用场景有哪些，并完成下表。 常见的网络通信技术 应用场景 NFC近场通信技术 用NFC卡靠近门卡感应器，打开门禁 蓝牙通信技术 Wi-Fi通信技术 4G/5G移动通信技术 练一练 常见的网络通信