3.2 物联网平台与协议 课件 2026-2027学年川教版初中信息科技八年级上册

义务教育信息科技课程资源 八年级 3.2　物联网平台与协议 第三单元　物联系统的构建 义务教育信息科技课程资源 1 3.2　学习目标 学 习 目 标 1 通过查阅资料，了解主要的物联网云平台。 2 通过案例分析、实践活动，掌握基于MQTT协议实现远程通信的方法。 本课为概念课，无需实验设备：教材“实践活动”改为教师演示与学生纸面推演。 义务教育信息科技课程资源 3.2　课堂导入 课堂导入 · 问题情境 欢欢：我知道了 Wi-Fi、5G 等技术可以实现物联网通信，可是应该借助什么平台与方式，来实现智能消防系统的远程报警功能呢？ 博士爷爷：这就需要我们进一步了解物联网的通信平台与协议了。 静思 30 秒：火灾现场的数据发出去了，手机上的报警消息是从哪里来的？中间有没有一个“中转站”？ 同桌互说 1 分钟：每人说一条自己的猜想。 数据要有个“家”（平台），还得守“规则”（协议）——今天学习 3.2《物联网平台与协议》。 义务教育信息科技课程资源 3.2　学习内容 学 习 内 容 一、物联网云平台 四大核心功能 二、物联网的通信协议 MQTT · ZigBee · LoRaWAN 三、MQTT 发布/订阅 三种角色 · 四个步骤 四、应用与小结 为智能消防系统设计主题 义务教育信息科技课程资源 3.2　学习内容 一、物联网云平台 物联网云平台是利用云计算为物联网设备提供数据存储、计算和管理的平台。 设备接入与管理 新设备注册入网，平台“认得”它 数据存储与分析 海量数据存起来，分析出有用信息 远程监控与控制 随时随地用手机查看、操作设备 数据安全与隐私保护 加密、身份认证、访问控制 云平台把物联网设备与云服务器连接起来，实现设备之间的通信； 它支持多种通信协议与接口标准，设备可以方便地接入平台。 核心功能四件套，一个都不能少。 义务教育信息科技课程资源 3.2　学习活动 连一连：功能与场景对对碰 静做 2 分钟：把四个场景与云平台的四大功能连起来（学案上连线）。 ◆ 新买的温度传感器注册入网，平台开始管理它； ◆ 大棚温度记录存了一整年，随时能画出变化曲线； ◆ 出差在外，用手机查看并操作家里的设备； ◆ 密码加密、身份认证、访问控制，一层层把好门。 设备接入与管理——注册入网；数据存储与分析——温度曲线； 远程监控与控制——手机看家；数据安全与隐私保护——加密认证。 义务教育信息科技课程资源 3.2　学习活动 探究活动一：常用的物联网云平台 查阅资料：常用的物联网云平台有哪些？ （教师展示某物联网云平台界面：主题、发送消息、查看详情……） 你在平台界面里看到了什么？ 平台背后离不开两大支撑——大数据：把海量数据变成有用信息，帮助决策； 云计算：提供弹性、可扩展的计算与存储资源，减轻本地设备负担。 把应用部署到云上，还能实现资源的集中管理与调度。 义务教育信息科技课程资源 3.2　学习活动 探究活动二：AI＋物联网带来什么改变？ 同桌互说 1 分钟：人工智能与物联网的结合，还给哪些领域带来了改变？ 日常生活：借助人脸识别技术，刷脸进校、刷脸支付； 工业质检：自动识别瑕疵产品，通过物联网实时反馈缺陷数据； 智能照明：根据光照数据和用户偏好自动调整灯光亮度； 设备管理：借助算法预测设备寿命周期，何时该换早知道。 AI 让数据分析更智能、应用服务更个性化。 义务教育信息科技课程资源 3.2　学习内容 二、物联网的通信协议 欢欢：通信技术、通信平台让物与物之间有了“桥梁”，可它们之间是怎么说话的呢？ 博士爷爷：物与物之间通信，还需要制定一套规则——这就是物联网的通信协议。 静思 30 秒：通信技术、云平台、协议，分别像交通里的什么？ 技术是“路”，平台是“站”，协议是“交通规则”—— 路修好了、站建好了，还得守规则，物与物才能对话。 义务教育信息科技课程资源 3.2　学习活动 三种常见的通信协议 静做 2 分钟：完成协议对比表（特点＋适用场景）。 协议 特点 适用场景 MQTT 轻量级的发布/订阅协议 低带宽和不稳定的网络环境 ZigBee 低功耗、短距离（数十到数百米） 大规模传感器网络、家庭自动化 LoRaWAN 低功耗、广域网（可达数千米） 农业环境监测、智慧城市 追问：智能消防的报警信息量小、现场网络可能不稳定——用哪种？ MQTT：低带宽、异步通信、使用简单，物联网里用得特别多。 义务教育信息科技课程资源 3.2　学习活动 想一想：三个判断 ① ZigBee 协议的传输距离可达数千米。 ② MQTT 协议是一种轻量级的发布/订阅协议，适用于低带宽和不稳定的网络环境。 ③ 智能消防系统报警信息量小、现场网络可能不稳定，适合采用 MQTT 协议。 先独立判断，再同桌互查——用手势表示对错。 ① 错——ZigBee 数十到数百米，数千米的是 LoRaWAN；② 对；③ 对。 义务教育信息科技课程资源 3.2　学习内容 MQTT 协议：三种角色与“主题” 发布方 publisher 各种设备或应用 把数据发出去 MQTT 代理 broker 常常是物联网云平台 收发双方的“中转站” 订阅方 subscriber 各种设备或应用 把数据收进来 发布方与订阅方之间的通信，以“**主题**”为中介——围着同一个主题，数据才能对上号。 记住三个角色一个“主题”。 义务教育信息科技课程资源 3.2　学习内容 一次 MQTT 通信的四步 发布方不直接找订阅方——数据围着“主题”转一圈： ① 建主题 云平台中建立若干主题 ② 订阅 订阅方按需求订阅主题 ③ 发布 发布方把数据发布到主题 ④ 分发 云平台发给该主题的所有订阅方 一圈走完，数据就从发布方到了订阅方——不直连，全靠“主题”接力。 义务教育信息科技课程资源 3.2　学习活动 案例推演：智慧农业大棚（图3-2-5） 在物联网云平台中建立“温度”“土壤湿度”两个主题； 应用1、应用2 订阅了“温度”主题，应用3 订阅了“土壤湿度”主题； 温度传感器、土壤湿度传感器把采集的数据发布到对应主题中。 静做 2 分钟：温度数据发布后，谁收到了？土壤湿度数据发布后，谁收到了？ 温度数据 → 应用1、应用2（订阅了“温度”）；土壤湿度数据 → 应用3（订阅了“土壤湿度”）。 云平台按主题分发——谁订阅了，谁才收到。 义务教育信息科技课程资源 3.2　项目实施 思考活动：为智能消防系统设计主题 智能消防系统借助温度、烟雾、火焰传感器监测环境，异常时向手机端远程报警。 小组任务 3 分钟：云平台中应建立哪些主题？发布方、订阅方各是什么？（学案填表） 主题名称 作用 发布方 订阅方 温度 接收火灾现场温度数据 温度传感器 手机应用 参考：烟雾——烟雾传感器发布、手机应用订阅；火焰——火焰传感器发布、手机应用订阅。 一个主题管一份数据；谁产生数据谁发布，谁要用数据谁订阅。 义务教育信息科技课程资源 3.2　学习内容 想一想：设备只能当一种角色吗？ 云平台可以同时管理多个主题；设备或应用既可以发布，也可以订阅。 手机上的消防App，在“收到报警”和“远程打开喷淋”时，各是什么角色？ 收到报警信息时——**订阅方**（从平台接收数据）； 远程打开喷淋装置时——**发布方**（向平台发送指令）。 一句话：向平台发数据＝发布方，从平台收数据＝订阅方。 义务教育信息科技课程资源 3.2　课堂总结 课 堂 小 结 先自己说一说，再逐条对照 一个平台 云平台四大功能：设备接入与管理 · 数据存储与分析 · 远程监控与控制 · 数据安全与隐私保护 一套规则 MQTT（发布/订阅、低带宽）｜ ZigBee（低功耗短距离）｜ LoRaWAN（低功耗广域网） 三种角色 发布方 · 订阅方 · MQTT代理——以“主题”为中介 四个步骤 建主题 → 订阅 → 发布 → 分发 义务教育信息科技课程资源 3.2　课堂总结 随 机 抽 查 请说出： 物联网云平台的 四大核心功能 请说出： MQTT 通信的四步过程 “主题”起什么作用？ 接入管理 · 存储分析 · 监控控制 · 安全保护　｜　建主题 → 订阅 → 发布 → 分发；主题是发布方与订阅方的“中介”。 义务教育信息科技课程资源 3.2　板书设计 3.2　物联网平台与协议 云平台 设备接入与管理 ｜ 数据存储与分析 ｜ 远程监控与控制 ｜ 数据安全与隐私保护 协议 MQTT（发布/订阅）｜ ZigBee（短距离）｜ LoRaWAN（广域网） 三角色 发布方 · 订阅方 · MQTT代理（云平台）——以“主题”为中介 四步 建主题 → 订阅 → 发布 → 分发 智能消防 传感器（发布方）→ 主题 → 手机应用（订阅方） 义务教育信息科技课程资源 $