2.4 基于物联网的信息系统导学案-教科版（2019）高中信息技术必修二第二单元

2.4 基于物联网的信息系统 【学习目标】 1.知道信息系统与外部世界连接的方式。 2.体验带有传感器的信息系统，了解常见的传感与控制机制。 3.体验有射频识别功能的设备，认识射频识别对信息系统的作用。 4.了解物联网在信息社会中的应用，知道物联网的重要作用。 【知识框架】 知识点1：物联网的定义 通过二维码识读设备、射频识别装置、红外线感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的 ，将任何物品与互联网相 ，进行 和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。（国际电信联盟的物联网定义） 物联网是未来 的一个组成部分，可以被定义为基于标准的和互操作的通信 ，且具有自配置能力的、动态的全球网络基础架构。物联网中的“物”都具有 、 属性和实质上的 ，使用智能接口实现与信息网络的无缝整合。 （欧盟RFID和物联网研究项目组认为） 知识点2：物联网体系结构 物联网体系结构模型包括： 层、 层、 层。 感知层是物联网的 ，是联系物理世界与虚拟信息世界的 。利用 自动采集到与物品相关的信息，并传送到上位端，完成传输到互联网前的准备工作，感知层的设备含各种传感器，RFID标签与读写设备、智能手机、家电、GPS、测控设备和各类智能机器人等。 网络层也称为 ，基于现有的 和 建立基础承载网络，将来自感知层的各类 通过它实时准确地传输到应用层，为了使物联网能应对各种复杂的环境，就需要各种不同的应用。 应用层包含 层和 层。把从感知层传输来的信息进行处理，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等实际应用。这也是物联网价值最终体现。其中管理服务层通过 实现了感知硬件与应用软件物理的隔离与逻辑的无缝连接，提供海量数据的高效、可靠地汇聚、整合与存储，通过数据挖掘、智能数据处理与智能决策计算，为行业应用层提供安全的网络管理与智能服务。行业应用层主要包括业务中间件和行业应用领域。 最后是支持物联网的共性技术。含： 网络管理、对象名称 服务和 质量。 知识点3：物联网应用相关技术 （1）传感器技术：与信息采集相关的重要技术。 传感器是一种 装置，能感受到被测量的 ，并能将感受到的信息按一定规律转换为 或其他所需形式，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。 传感器的功能 传感器与人感官器官的相似分类 （1）光敏传感器—— ； （2）声敏传感器—— ； （3）气敏传感器—— ； （4）化学传感器—— ； （5）压敏传感器、热敏传感器—— 。 常见的传感器 湿度传感器、温度传感器、声音传感器、红外线传感器、光敏传感器、位移传感器、形变传感器、重力（压力）传感器、加速度传感器、电阻型传感器、电容式传感器、屏幕传感器、超声波测距传感器等。传感器弥补了人自身感觉器官的不足。传感器是信息系统获取自然和生产领域信息的主要 与 。 智能传感器可以 人的感官和大脑的 动作，它是一类具有 功能的传感器。智能传感器带有微处理机，具有 、 、 信息的能力，是传感器集成化与微处理机相结合的产物。 相比键盘、鼠标等传统的信息输入设备，传感器具有获得信息的 快、 高、 高、 等优势，已成为信息系统与外部世界连接的重要方式。 （2）RFID 标签技术：RFID技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术的综合技术，RFID在自动识别物品、物流管理等方面有着广阔的应用前景。 RFID（ ）又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过 信号识别特定目标并读写相关数据，而识别系统与特定目标之间 建立机械或光学接触。 一套完整的RFID系统，是由 、 及 三部分组成的。 （3）嵌入式系统技术：集计算机软硬件、 、 、电子应用技术于一体的复杂技术。小到手机，大到航空航天的卫星系统，以 为特征的智能终端产品随处可见。 （4）移动通信技术：覆盖范围较广，为物联网提供 、 且不受接入设备 限制的互联手段。 （5）计算机网络技术：能提供 互联和管理。 （6）智能数据处理技术：包括信息融合、 与应用软件、海量数据 与 、数据 与知识发现。 （7）智能控制技术：包括环境 技术、规划与决策、智能 方法。 （8）位置服务技术：包括位置信息的 、 技术、位置服务方法。 （9）云计算技术：云计算将所有的计算资源 起来，并由软件实现 管理，无须人为参与。 （10）信息安全技术：包括 安全、 安全、 安全、隐私保护技术。 知识点4：物联网推动大数据的发展 （1）物联网 大数据，大数据 物联网 （2）物联网技术 了大数据相关技术的发展 智能家居、智能交通、智能医疗、智能电网、智能物流农业物联网、智能电力、智能安防、智能汽车、智能建筑、智能水务、智能商业、智能工业…… 【课堂练习】 1.下列关于物联网的说法正确的是（ ） A.物联网就是物品与计算机相连的网络 B.物联网是在互联网基础上延伸和扩展的网络 C.物联网只能收集信息，不具有智能处理和控制的功能 D.物联网是完全独立于互联网的全新网络 答案：B解析：物联网不仅仅是物品与计算机相连的网络，而是通过各种信息传感设备，如射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等装置，与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，实现物物相连。物联网不仅能收集信息，还具有智能处理和控制的功能。物联网并不是完全独立于互联网的全新网络，而是在互联网基础上发展起来的。 2.国际电信联盟（ITU）提出物联网的三层架构模型，下列不属于物联网体系结构模型的是（ ） A.应用层 B.网络层 C.感知层 D.物理层 答案：D解析：国际电信联盟提出物联网三层架构模型，具体包括：感知层、网络层、应用层，故D错误。 3.城市道路的十字路口采用电子警察摄像的方式监管车辆闯红灯的现象，首先要进行的是（ ） A.信息处理 B.信息采集 C.信息加工 D.信息储存 答案：B解析：关键在于理解“首先要进行”这个动作，它指向的是整个监管流程中的第一个环节即采集车辆是否闯红灯的信息，因此是信息采集。 【课后练习】 1.物联网连接的是物理世界和( )。 A.现实世界 B.虚拟世界 C.信息世界 D.人类世界 2.智慧班牌是智慧平台的数据呈现端，也是智慧平台数据的采集工具之一,例如当学生佩戴电子学生证进入班级时，它就能自动登记该学生的考勤情况，并把信息上传到校园的考勤登记系统中。请问，这种数据采集方式应用了物联网中的哪种关键技术？( ) A.传感技术 B.射频识别技术 C.嵌入式系统技术 D.Wi-Fi接入技术 3.智能音箱是传统音箱升级的产物，是消费者用语音进行上网的一个工具，可以点播歌曲、上网购物或了解天气预报。它还可以对智能家居设备进行控制，比如打开窗帘、设置冰箱温度、提前让热水器升温等。这些功能的实现属于物联网中的( ) A.感知层 B.网络层 C.应用层 D.逻辑层 4.物联网是指通过某种感知设备，把物体与互联网连接起来，进行信息交换和处理，以实现智能识别、定位、跟踪、监控和管理的网络。下列不宜用来标识物联网中物体的是（ ） A.RFID标签 B.条形码 C.二维码 D.手写标签 5.物联网的体系机构包括感知层、网络层和（ ）。 A.资源层 B.应用层 C.设备层 D.控制层 6.物联网的英文缩写是（ ） A.P2P B.IoT C.M2M D.RFID 7.基于Arduino搭建了一个土壤监测物联网系统用于监测湿度情况,以便更加科学地养护花草,为此设计了如下图所示的测试系统，以下说法错误的是( ) A.整个系统接入无线路由器后,可以方便通过网络远程及时了解土壤湿度数据 B.根据土壤湿度传感器采集的数据,Arduino可以进行相关控制设计与开发 C.土壤湿度传感器可以采集土壤的湿度数据,并将数据转换为模拟信号传给控制器 D.将整个设计当成一个小型网络信息系统后,物联网就可作为这个系统的一个子系统 8.连接到物联网上的物体都应该具有四个基本特征，即：地址标识、感知能力、( )、可以控制。 A.可访问 B.可维护 C.通信能力 D.计算能力 9.物联网的定义中，关键词为：( )、约定协议、与互联网连接和智能化。 A.信息感知设备 B.信息传输设备 C.信息转换设备 D.信息输出设备 10.感知层是物联网体系架构的( )层。 A.第一层 B.第二层 C.第三层 D.第四层 11.物联网把人类生活( )了，万物互联，让万物成了人的同类。 A.拟人化 B.拟物化 C.虚拟化 D.实体化 12.下列不是物联网架构的层面的是( ) A.感知层 B.网络层 C.应用层 D.智能层 13.物联网、大数据和人工智能等技术改变着我们的生活，在体验无线消费、大数据分析、远程监控等便捷生活方式的同时，以下也是必须考虑的选项是( ) A.信息安全 B.操作技能 C.体验效果 D.体验场所 14.物联网的一个重要功能是促进（ ），这是互联网、传感器网络所不能及的。 A.智能化 B.自动化 C.低碳化 D.无人化 15.支持物联网的信息技术包括：（ ）、数据库技术、数据仓库技术、人工智能技术、多媒体技术、虚拟现实技 术、嵌入式技术、信息安全技术等。 A.网格计算 B.中间件技术 C.源代码开放技术 D.高性能计算与云计算 16.现代城市中很多公交站的智能站牌能够显示公交车信息，在智能站牌上能了解到我们需要等的车辆距离自己还有几站，大概需要多久能够到达的信息，这样的智能站牌运用了基于物联网的（ ） A.识别技术 B.定位技术 C.智能技术 D.计算技术 17.每天早晨窗帘按时打开，让小薇在晨光和悠扬的音乐中醒来，扫地机器人按时打扫卫生，在单位也可以通过监控了解家里宠物的情况，当她下班回家时房间空调已经设置好了最佳温度。有天当小薇到家时发现空调没开，扫地机没有工作……经检查发现原来是家里的路由器出故障了。由此可见，物联网的核心在（ ） A.感知层 B.网络层 C.应用层 D.智能层 18.ETC是不停车电子收费系统，现在已经普遍应用于高速公路收费站，安装有ETC车载装置的汽车在经过收费站ETC专用道时无须停车，系统会自动完成收费工作，ETC系统主要运用了基于物联网的（ ） A.识别技术 B.定位技术 C.传感技术 D.计算技术 19.学校为了节能，利用物联网技术对教室里的空调进行了改造，增加了温度传感器、网关和红外发射器。当温度传感器获取到室内温度超出了正常范围，网关就会给红外发射器发出指令，重新设置空调温度到预设值。在此过程中，温度传感器属于物联网系统的（ ） A.感知层 B.网络层 C.应用层 D.智能层 20.物联网的全球发展形势可能提前推动人类进入“智能时代”，也称（ ） A.计算时代 B.信息时代 C.互联时代 D.物连时代 【学案答案】 1.协议 2.连接 3.信息交换 4.互联网 5.协议 6.标识 7.物理 8.个性 9.感知 10.网络 11.应用 12.基础 13.纽带 14.信息传感设备 15.传输层 16.通信网 17.互联网 18.信息 19.行业应用 20.管理服务 21.中间件 22.信息安全 23.解析 24.服务 25.检测 26.信息 27.电信号 28.视觉 29.听觉 30.嗅觉 31.味觉 32.触觉 33.途径 34.手段 35.模拟 36.协调 37.信息处理 38.采集 39.处理 40.交换 41.速度 42.精度 43.灵敏度 44.自动化 45.射频识别 46.无线电 47.无须 48.阅读器 49.电子标签 50.应用软件系统 51.传感器技术 52.集成电路技术 53.嵌入式系统 54.可靠 55.低成本 56.位置 57.异构网络 58.中间件 59.存储 60.搜索 61.挖掘 62.感知 63.控制 64.获取 65.定位 66.集中 67.自动 68.感知层 69.网络层 70.应用层 71.生产 72.助力 73.推进 【课后答案】 1.答案：C解析：物联网通过传感器和其他设备收集物理世界的数据，然后将这些数据传输到互联网上的各种系统，进行存储、分析和处理。这个过程使得物理世界与由数据和信息构成的世界（即信息世界）紧密连接。 2.答案：B解析：传感技术配合传感器；射频识别技术在自动识别物品/物流管理方面应用颇广；嵌入式系统主要体现在智能终端之中随处可见；wifi接入技术提供网络服务。故本题选B。 3.答案：C解析：感知层：主要是联系现实世界与虚拟信息世界的纽带；网络层是将来自感知层的各种信息通过基础承载网络进行传输；应用层主要就是提供服务，故本题选C。 4.答案：D解析：物联网是通过二维码识读设备、射频识别装置、红外线感应器、 全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接， 进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。因此必须是可以通过某种方式识别的标签或码，故手写标签因不具备相似的特征，不宜用来标识物联网中的物体。故选D。 通常意义上的条形码只是数字和字母的一种隐藏方法，除非带RFID的设备，但是还是可以用来做的，故B是适宜。 5.答案：B解析：物联网的体系结构是感知层、网络层和应用层。 感知层是物联网的基础，是联系现实世界和虚拟信息世界的纽带；网络层是将来自感知层的各类信息通过基础承载网络传输到应用层；应用层分为管理服务层（中间件）与行业应用层（业务等应用领域）。故选B。 6.答案：B解析：The internet of things，简写为IOT，故选B。 P2P是点对点下载的一种方式，M2M是Machine to Machine，RFID一般指射频识别技术。射频识别（RFID）是 Radio Frequency Identification 的缩写。 7.答案：C解析：数据转为数字信号，才能使用，故C错误。 8.答案：C解析：数据通信的能力，故选C。 9.答案：A解析：物联网的概念：通过二维码识读设备、射频识别装置、红外线感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。根据概念为传感设备，故选A。 10.答案：A解析：物联网的体系结构：感知层、网络层与应用层。故为第一层。选A。 11.答案：A解析：人的同类，故表现的是拟人化。故选A。 12.答案：D解析：物联网的体系结构：感知层、网络层与应用层。故选D。 13.答案：A解析：信息的安全，故选A。 14.答案：A解析：物联网促进智能化（采集数据），故选A。 15.答案：D解析：结合物联网获得数据、存储数据的方式，选Ｄ。 16.答案：B解析：主要是定位公交车的位置信息，故选Ｂ。 17.答案：B解析：三大层：感知，网络和应用层；感知层是基础，网络层将需要的信息传输到应用层，故是核心，本题选B 18.答案：C解析：传感技术，故选C。 19.答案：A解析：首先排除D，物联网分成ABC三层，然后温度传感器是用于获取数据，故为感知层。选A 20.答案：D解析：物联网，物物互连的时代，故选D。 学科网（北京）股份有限公司 $$