第二单元 第5课 认识物联网之“网” （教学课件）河北大学出版社信息科技八年级全册

第5课 认识物联网之“网” 目录 教学目标 01 教学重难点 02 教学过程 03 课堂小结 04 05 作业布置 03 教学过程 教学目标 信息意识：1.能结合智能电表、智能家居等生活案例，感知网络是物联网设备信息传递与交互的基础，理解物联网之“网”的核心作用。 2.能识别不同物联网应用场景的网络连接需求，意识到网络连接的稳定性、安全性对物联网系统正常运行的重要性。 3.初步建立“物联网设备—网络—服务器”的信息流动逻辑，形成用网络思维分析物联网应用的意识。 计算思维：1.能通过分析智能电表抄表、智能家居联动的案例，抽象出物联网中设备间、设备与服务器间的信息传输模型，理解网络在数据中转、交互中的逻辑。 2.能对比不同组网技术的特点，结合应用场景分析组网方案的选择依据，初步形成根据需求设计网络方案的思维。 3.能梳理智能电表物联网系统中用户、终端、服务器、电表的交互流程，拆解信息传递的步骤，理解服务器在数据存储、转发、处理中的逻辑作用。 数字化学习与创新： 1.能借助教材中的示意图，分析智能家居、智能电表的网络通信过程，尝试用流程图或文字描述物联网系统的信息流动路径。 2.能结合“智能家居”“智能电表自动抄表”两个案例，小组讨论并分析其组网方案的合理性，尝试提出优化建议。 信息社会责任： 1.了解物联网数据传输中的安全风险，认识到数据加密、安全协议对保护用户信息的重要性，树立物联网应用中的数据安全意识。 2.理解工业物联网组网技术对保障工业生产安全、稳定运行的意义，认识到技术应用与社会生产、生活安全的紧密联系。 教学重难点 02 教学重难点 重点 1.理解物联网中 “网” 的核心作用。2.掌握物联网系统的信息流动逻辑。3.了解不同物联网场景的组网需求 难点 1.抽象理解物联网系统的 “三层通信逻辑”。2.结合场景分析组网方案的选择依据。3.认识物联网数据安全的底层逻辑。 教学过程 03 问题情境 智能电表给我们的生活带来了便利，大家可能会好奇，智能电表是如实现远程抄表并支持用户通过手机应用软件查看用电情况的呢?物联网;“网”在其中起到什么作用呢? 实践与探究 物联网系统通过网络将多个设备连接起来，使设备之间能够进行信息流。物联网系统对信息的传输和管理，为智慧生活和智慧生产提供了创新发展的基础。 物联网系统通过网络将多个设备连接起来，使设备之间能够进行信息流。物联网系统对信息的传输和管理，为智慧生活和智慧生产提供了创新发展的基础。 一、物联网中的网络 图2-19智能家居系统联网示意图 家中的智能空气质量检测仪、智能空调和智能空气净化器可以通过特的网络相互连接。 图2-20 智能空气质量检测仪、智能空调和 智能空气净化器之间的通信 三者之间可以交换温度、空气质量等信息并根据处理器的判断驱动执行器执行启动/停止动作。三个设备之间的通信就像三个人站在一起聊天，而网络则为它们提供了“聊天”平台。 家中的智能电表与智能手机之间有“聊天”平台吗?智能电表是如何支持远程抄表和支持用户通过手机应用软件支付电费的呢? 问题一 图2-21 智能电表的网络通信 智能电表通过局域网网关接入互联网，与供电公司抄表所用的服务器建立连接，电表数据便通过网络传输至抄表所用的服务器统一存储。无论用户身处何地，只要能够接入互联网，便可以连接到供电公司的服务器，登录服务平台后便可查询自己家的电表数据和进行缴费。 1.将多个设备连接起来，使它们之间可以相互通信。 2.将设备与部署在远方的服务器相连接，并以服务器为中转站将相应的数据发送至互联网中的其他设备，以实现远程自动控制或数据发布。联网系统中，网络通常起到两种作用 问题二 在物联网系统中，网络通常起到的作用? 二、设备的互联方式 物联网设备联网的核心目的：使物理设备能实时 感知环境或自身状态并通过网络传输数据，实现远程 监控或智能控制，从而提升设备的自动化水平与响应 效率。 物联网设备多采用无线通信方式互联。 二、设备的互联方式 小组讨论：物联网系统的组网设计需要考虑哪些因素？ 1.设备应用场景。 2.组网技术。 3.数据安全。 试一试 试着分析“智能家居”和“智能电表自动抄表”两个案例，考虑功能用场景等园素，结合各种组网技术的特点，给出适合这两个案例的组网方案。 试一试 技术 传输距离 功耗 带宽 组网能力 抗遮挡 成本 适用特点 Wi-Fi 中短距 偏高 高 一般 一般 中 大带宽、高速率 蓝牙 / BLE 短距 低 低 需网关 差 低 近距离、手机直连 ZigBee 中短距 极低 低 自组网、mesh 较好 低 设备多、自动组网、低功耗 LoRa 远距离 极低 极低 星型 / 链型 强 中 远距离、穿墙强、超远覆盖 NB-IoT 运营商蜂窝、超远 极低 低 广域覆盖 极强 低 无需自建基站、全网覆盖 4G/5G 超远 高 高 广域 极强 高 大带宽、高速 试一试 智能家居 适配组网方案： ZigBee + Wi-Fi + BLE 多模网关混合组网 智能电表自动抄表 适配组网方案： 1.小区集中部署 ——LoRa 自组网 2.分散农村 ——NB-IoT 蜂窝组网 三、物联网中服务器的作用 (1)数据传输。通常，传感器采集到的环境感知数据、用户交互数(控制指令)等是物联网中需要传输的数据，服务器可将这些数据向其他指地点转发，起到类似中转站的作用。 (2)数据处理和存储。数据处理包含数据的格式转换、数据的运算、数据的深入分析等。数据存储通常是指把数据保存到服务器的数据库中。 (3)负责用户认证、指令响应等工作。 小组讨论：服务器的作用有哪些? 在这个过程中，服务器的作用是: 1.发送控制指令。 2.存储用电数据。 3.响应用户指令。 4.查询、分析用电数据。 5.发送用电数据。 你知道智能电表物联网系统中服务器是如何工作的吗？ (1)用户能不能通过网络直接连接智能电表获取数据? 想一想 普通用户不能通过网络直接连接智能电表获取数据。因为智能电表属于电力专网设备，与互联网物理隔离，且采用专用加密通信协议、有权限认证；仅供电公司专用平台和授权设备可接入，用户只能通过官方 APP、线下营业厅等正规渠道查看用电数据。 (2)在前面提到的“智能插座”“智能温湿度计”两个案例中，智能设备通过网络与用户交换信息的过程中，是否有网络中的服务器参与呢?如果有，请在图2-4和图2-8中标出服务器的位置及与服务器相关的信息流动路径。 想一想 课堂小结 04 一、物联网中的网 作用： 1.设备连接，通信。 2.与远方服务器连接。实现远程自动控制或数据发布。 二、设备的互联方式：无线传输 组网因素： 1.设备应用场景 2.组网技术 3.数据安全 三、物联网中服务器的作用 课堂小结 课后作业 05 课后作业 查找资料，了解物联网系统在实际工业生产中的应用案例，以及在工业生产中已成熟应用的物联网系统组网技术 感谢观看！ $