高中信息技術 粵教版必修二 信息系統(tǒng)與外部世界的連接方式 （課件）

1、3.1 信息系統(tǒng)與外部世界的連接方式龍城高級中學 汪斌粵教版必修2信息系統(tǒng)與社會第三章 信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡組建02物聯(lián)網(wǎng)中的傳感與控制機制要點01信息系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)人們的交流方式發(fā)生了變化：由非實時交流轉向了即時交流電子郵件即時通信技術的進步引發(fā)了信息爆炸超文本標記（HTML）語言是一種標準通用標記語言，它通過標記符號來標記要顯示的網(wǎng)頁中的各個部分。萬維網(wǎng)：亦作“Web”、“WWW”、“W3”，英文全稱為“World Wide Web”），是一個由許多互相鏈接的超文本組成的系統(tǒng)，通過互聯(lián)網(wǎng)訪問。移動互聯(lián)網(wǎng)應用的越來越廣泛，覆蓋了人們生活的方方面面。當今，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)不僅僅是一項通信技術，它成就了人類歷

2、史上最龐大的信息世界。移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展21世紀以來，隨著傳感技術的快速發(fā)展，信息的傳遞、轉換跨出了數(shù)字世界，逐步與現(xiàn)實世界相互交織，以傳感器和識別終端為代表的信息自動生成設備可以實時準確地開展對物理世界的感知、測量和監(jiān)控。物理世界的聯(lián)網(wǎng)需求和信息世界的擴展需求催生出萬物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)。同時，它能讓人工智能更好地普及至千家萬戶。萬物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)時代探究共享單車的“秘密”（1）共享單車上的二維碼，在整個信息系統(tǒng)中起到了什么作用？探究活動（2）物聯(lián)網(wǎng)具體有什么技術特征，在共享單車的信息系統(tǒng)中是如何體現(xiàn)的？（3）通過了解共享單車的使用，分析物聯(lián)網(wǎng)的結構層次有哪些？（4）分析共享單車信息系統(tǒng)使用了哪些

3、物聯(lián)網(wǎng)技術？請大家自學課本P62-69頁內(nèi)容，對共享單車信息系統(tǒng)進行剖析，思考以下問題并完成項目學習活動記錄表。獲取單車ID發(fā)送開鎖請求下發(fā)解鎖指令上報定位信息發(fā)送計費時間云平臺探究共享單車的“秘密”人們解決的主要問題是“讓人和計算機對話”，即操作計算機的人輸入指令，計算機按照人的意圖執(zhí)行指令，完成任務。3.1.1 信息系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)與外部的連接方式演變第一階段：計算機時代在計算機大規(guī)模普及之后，人們開始考慮“讓計算機與計算機對話”，即讓處在不同空間的計算機可以數(shù)據(jù)傳遞、資源共享，計算機網(wǎng)絡則應運而生。互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展實現(xiàn)了世界范圍內(nèi)人與人之間、計算機與計算機之間的互聯(lián)互通，構建了一個以

4、計算機為基礎的虛擬數(shù)字世界。第二階段：互聯(lián)網(wǎng)時代信息系統(tǒng)與外部的連接方式演變3.1.1 信息系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)人們主要考慮的是將聯(lián)網(wǎng)的終端從計算機擴展到“物”- 物體和環(huán)境。連接之后，整個物理世界就可以在數(shù)字世界中得到反映，這種需求帶來的是物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生。在這一階段，人們開始努力在傳感技術、定位技術的幫助下與物理世界對話。第三階段：物聯(lián)網(wǎng)時代信息系統(tǒng)與外部的連接方式演變3.1.1 信息系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)人和計算機對話計算機和計算機對話物體和環(huán)境信息系統(tǒng)與外部的連接方式演變3.1.1 信息系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)3.1.1 信息系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)我國關于物聯(lián)網(wǎng)的研究與發(fā)展2009年8月，國務院正式提出“感知中國”的戰(zhàn)略構

5、想，表示中國要抓住機遇，大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術。2012年，我國工業(yè)和信息化部、科學技術部、住房和城鄉(xiāng)建設部再次加大了支持物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市方面發(fā)展的力度。我國政府的一系列報告以及相關政策和措施表明，大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將成為今后一項具有國家戰(zhàn)略意義的重要決策。物聯(lián)網(wǎng)3.1.1 信息系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)（一）物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展早期的物聯(lián)網(wǎng)依托射頻識別（RFID)技術和設備，按約定的通信協(xié)議與互聯(lián)網(wǎng)結合，使物品信息實現(xiàn)智能化識別和管理，實現(xiàn)物品信息互聯(lián)而形成的網(wǎng)絡。現(xiàn)代意義的物聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)對物的感知識別控制、網(wǎng)絡化互聯(lián)和智能處理有機統(tǒng)一，從而形成高智能決策。3.1.1 信息系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)是通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的拓

6、展應用和網(wǎng)絡延伸，它利用感知技術與智能裝備對物理世界進行感知識別，通過網(wǎng)絡傳輸互聯(lián)，進行計算、處理和知識挖掘，實現(xiàn)人與物、物與物的信息交互和無縫鏈接，達到對物理世界實時控制、精確管理和科學決策的目的。（一）物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展3.1.1 信息系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)是指利用無線射頻識別、傳感器、定位器和二維碼等手段，隨時隨地對物體進行信息采集和獲取。它解決了人和物理世界的數(shù)據(jù)獲取問題，用傳感技術延展了人的感知能力。（二）物聯(lián)網(wǎng)的特征3.1.1 信息系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)1.全面感知(1)傳感器的使用借助當前先進的傳感技術，可以將各種傳感器采集到的信息進行綜合分析、科學判定，得出全面、科學的結論，用來指導實踐。紅

7、外傳感器速度傳感器溫度傳感器聲音傳感器超聲波傳感器.人體紅外傳感器溫度傳感器（二）物聯(lián)網(wǎng)的特征3.1.1 信息系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)1.全面感知（二）物聯(lián)網(wǎng)的特征3.1.1 信息系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)1.全面感知(2)條形碼與二維碼條形碼是將寬度不等的多個黑條和白條，按照一定的編碼規(guī)則排成平行線圖案，用以表達一組數(shù)字或字母符號信息的圖形標識符。廣泛應用于商業(yè)、郵政、圖書管理、倉儲、工業(yè)生產(chǎn)過程控制、交通領域等。（二）物聯(lián)網(wǎng)的特征3.1.1 信息系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)1.全面感知(2)條形碼與二維碼一維條形碼所攜帶的信息量有限，如EAN-13碼僅能容納13位阿拉伯數(shù)字，更多的信息只能依賴商品數(shù)據(jù)庫的支持，離

8、開了預先建立的數(shù)據(jù)庫，這種條形碼就沒有意義了，因此，在一定程度上也限制了條形碼的應用范圍?；谶@個原因，在20世紀90年代出現(xiàn)了二維碼。港澳通行證二維碼存儲通關信息【思考一下】比較一下條形碼和二維碼的特點？3.1.1 信息系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)由于二維碼在平面的橫向和縱向上都能表示信息，所以與一維條碼比較，所攜帶的信息量和信息密度都提高了，二維碼可以表示圖像、文字，甚至聲音。方向功能記錄信息特點形式條形碼一維標識物品數(shù)字或字母輸入速度快、準確率高、成本低、可靠性強黑白二維碼二維描述物品圖像、文字、聲音、指紋等攜帶信息量和信息密度高、錯誤修正能力強、具有防偽功能黑白彩色條形碼和二維碼對比3.1.1

9、信息系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)任意進制三維碼技術，是一項具有完全自主知識產(chǎn)權的條碼技術。第三維的信息存儲在灰度（色彩）中，信息量更大，識別更容易，人眼可辨別，它在一個編碼中不同的區(qū)間可以用不同的進制，解碼時需要有相應的進制對應，解碼更加困難，保密性更高。知識拓展-三維碼是指通過各種網(wǎng)絡，對接收到的物體信息進行實時且準確的遠程傳送，實現(xiàn)信息的交互和共享，并進行各種有效的處理。 物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的一個延伸，在信息的傳遞過程中，通常要使用現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡，包括有線網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡等。傳感器網(wǎng)絡是一個局部的無線網(wǎng)絡，在物聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮著極其重要的作用。（二）物聯(lián)網(wǎng)的特征物聯(lián)網(wǎng)2.可靠傳遞3.1.1 信息系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)是指

10、利用數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)計算、云計算、模糊識別等各種智能計算技術，對接收到的海量數(shù)據(jù)和信息進行分析處理，提升對外部世界各種活動和變化的洞察力，實現(xiàn)智能化的控制和決策。（二）物聯(lián)網(wǎng)的特征物聯(lián)網(wǎng)3.1.1 信息系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)3.智能處理根據(jù)以下物聯(lián)網(wǎng)在生活中應用的常見場景，與小組中的同學分享經(jīng)歷，并根據(jù)問題進一步分析這些場景所應用的物聯(lián)網(wǎng)技術。小組探究場景一：使用智能手機撥打電話，當聽筒靠近耳朵時，屏幕變暗、被鎖定，確保通話時不會誤操作。場景二：人們使用公交卡乘坐公交車，只需上車刷卡，就能自動繳費。在便利店、超市等也可以進行類似刷卡消費。有近距離無線通信功能的手機，只要安裝特定的手機程序，也可以實現(xiàn)公交卡

11、的功能。場景三：現(xiàn)代汽車行業(yè)大力研發(fā)的無人駕駛技術，可以實現(xiàn)通過物聯(lián)網(wǎng)智能讀取車輛信息、分析道路情況，配合各種傳感器，實現(xiàn)汽車的無人智能駕駛。物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了普通物體之間的互聯(lián)互通，以上場景中的物聯(lián)網(wǎng)包含了哪些物體？思考問題123以上場景分別體現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)哪方面的技術特征？物體需要具備怎樣的條件，才能納入物聯(lián)網(wǎng)的范圍？3.1.2 物聯(lián)網(wǎng)中的傳感與控制機制物聯(lián)網(wǎng)的結構3.1.2 物聯(lián)網(wǎng)中的傳感與控制機制物聯(lián)網(wǎng)的結構物聯(lián)網(wǎng)的形式復雜多樣，涉及的硬件種類繁多。根據(jù)信息生成、傳輸、處理和應用的原則,可以把物聯(lián)網(wǎng)分為三層:感知層、網(wǎng)絡層和應用層。物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡架構如右圖所示。（1）感知層感知層實現(xiàn)對物理世界的智

12、能感知識別、信息采集處理和自動控制,并通過通信模塊將物理實體連接到網(wǎng)絡層和應用層。（2）網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層主要實現(xiàn)信息的傳遞、路由和控制,包括延伸網(wǎng)、接入網(wǎng)和核心網(wǎng)，網(wǎng)絡層可依托公眾電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng),也可以依托行業(yè)專用通信網(wǎng)絡。（3）應用層應用層包括應用基礎設施/中間件和各種物聯(lián)網(wǎng)應用。應用基礎設施/中間件為物聯(lián)網(wǎng)應用提供信息處理、計算等通用基礎服務設施、能力及資源調(diào)用接口,以此為基礎實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)在眾多領域的各種應用。傳感技術是物聯(lián)網(wǎng)感知物理世界獲取信息和實現(xiàn)物體控制的首要環(huán)節(jié)；射頻識別技術既是一種無線通信技術，同時又是一種自動識別技術，加速了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展；嵌入式系統(tǒng)技術則使得物聯(lián)網(wǎng)具有智能處理的方式，

13、能夠?qū)ξ矬w實施智能控制。物聯(lián)網(wǎng)技術3.1.2 物聯(lián)網(wǎng)中的傳感與控制機制物聯(lián)網(wǎng)技術涉及感知、控制、網(wǎng)絡通信、微電子、計算機、軟件、嵌入式系統(tǒng)、微機電等技術領域，其技術體系可劃分為感知關鍵技術、網(wǎng)絡通信關鍵技術、應用關鍵技術、共性技術和支撐技術，每種技術體系下又涵蓋非常多的關鍵技術。傳感器一般由敏感元件、轉換元件和基本電路組成，如圖3-12所示。敏感元件是指傳感器中能直接感受被測(物理)量的部分轉換元件將敏感元件的輸出轉換成電路參量(如電壓、電感等)基本電路將電路參數(shù)轉換成電量輸出3.1.2 物聯(lián)網(wǎng)中的傳感與控制機制物聯(lián)網(wǎng)技術（一）傳感技術傳感器類別人的感覺器官應用光敏傳感器視覺紅外線傳感器、紫外

14、線傳感器、色彩傳感器聲敏傳感器聽覺用于檢測氣體、液體或固體中傳播的機械振動氣敏傳感器嗅覺用于檢測氣體濃度和成分化學傳感器味覺用于檢測各種化學物質(zhì)及其濃度壓敏、濕敏、溫敏等傳感器觸覺能感受壓力和環(huán)境溫度、濕度等3.1.2 物聯(lián)網(wǎng)中的傳感與控制機制物聯(lián)網(wǎng)技術（一）傳感技術【思考一下】請大家舉例說幾個日常生活中傳感器的應用？3.1.2 物聯(lián)網(wǎng)中的傳感與控制機制物聯(lián)網(wǎng)技術（一）傳感技術自動門利用人體的紅外微波來開關門手機、數(shù)碼相機的照相機利用光學傳感器來捕獲圖象電子稱，利用力學傳感器來測量物體對應變片的壓力，從而達到測量重量目的（二）射頻識別技術射頻識別技術是一種無線通信技術，可以通過無線電信號識別特

15、定目標并讀寫相關數(shù)據(jù)，而且識別系統(tǒng)與特定目標之間無須建立機械或者光學接觸，通過芯片來提供信息。閱讀器傳送器接收器微處理器天線標簽3.1.2 物聯(lián)網(wǎng)中的傳感與控制機制物聯(lián)網(wǎng)技術射頻識別技術可以識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。非接觸識別：可穿透雪、霧、冰、涂料、塵垢等閱讀速度極快：不到100毫秒應用領域廣泛：公交卡、門禁卡、身份證等3.1.2 物聯(lián)網(wǎng)中的傳感與控制機制（二）射頻識別技術物聯(lián)網(wǎng)技術嵌入式系統(tǒng)技術是指以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟硬件可裁剪，適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)技術能使設備具有智能，使它們具備學習與記

16、憶的能力，能夠按照使用者的喜好及所處的環(huán)境做出回答。3.1.2 物聯(lián)網(wǎng)中的傳感與控制機制（三）嵌入式系統(tǒng)技術物聯(lián)網(wǎng)技術探究共享單車的“秘密”（1）共享單車上的二維碼，在整個信息系統(tǒng)中起到了什么作用？探究活動（2）物聯(lián)網(wǎng)具體有什么技術特征，在共享單車的信息系統(tǒng)中是如何體現(xiàn)的？請大家自學課本P62-69頁內(nèi)容，對共享單車信息系統(tǒng)進行剖析，思考以下問題并完成項目學習活動記錄表。共享單車上的二維碼，在整個信息系統(tǒng)中起到了定位共享自行車的功能。體現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)中全面感知的技術特征。全面感知：共享單車二維碼使用可靠傳遞：用戶手機APP與云平臺相互通信、共享單車與云平臺相互通信智能處理：云平臺實現(xiàn)智能化控制與決

17、策探究共享單車的“秘密”探究活動（3）通過了解共享單車的使用，分析物聯(lián)網(wǎng)的結構層次有哪些？（4）分析共享單車信息系統(tǒng)使用了哪些物聯(lián)網(wǎng)技術？請大家自學課本P62-69頁內(nèi)容，對共享單車信息系統(tǒng)進行剖析，思考以下問題并完成項目學習活動記錄表。感知層、網(wǎng)絡層、應用層傳感技術射頻識別技術嵌入式系統(tǒng)技術課堂即時測評一、選擇題1、我們常常說的WWW是指( )。A、互聯(lián)網(wǎng) B、物聯(lián)網(wǎng) C、萬維網(wǎng) D、泛在網(wǎng)2、計算機技術的發(fā)展經(jīng)歷了( )個階段。A、2 B、3 C、4 D、53、RFID技術是指( )。A、射頻識別技術 B、紅外線技術 C、藍牙技術 D、網(wǎng)絡技術4、2009年8月，國務院提出( )的戰(zhàn)略構想

18、，表示中國要抓住機遇，大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術。A、信息建設 B、感知中國 C、智能設備 D、網(wǎng)絡建設CBAB課堂即時測評5、下面圖中所示的是( )。 A、光敏傳感器 B、氣體傳感器 C、條形碼識別器 D、溫度傳感器6、根據(jù)信息生成、傳輸、處理和應用的原則，可以把物聯(lián)網(wǎng)分為( )。A、2 B、3 C、4D、57、以下( )不屬于物聯(lián)網(wǎng)分層。A、感知層 B、網(wǎng)絡層 C、應用層 D、傳輸層CBD課堂即時測評8、下列( )不屬于傳感器的組成。A、敏感元件 B、轉換元件 C、邏輯元件 D、基本電路9、通常將RFID系統(tǒng)分為三大組件，下列( )不屬于三大組件。A、閱讀器 B、天線 C、標簽 D、微處理器10、傳感和( )是物聯(lián)網(wǎng)感知物理世界獲取信息和實現(xiàn)物體控制的首要環(huán)節(jié)。A、識別技術 B、網(wǎng)絡技術 C、信息技術 D、電子技術CDA課堂即時測評二、判斷題1、共享單車就是一個典型的依托一維碼的物聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)。( )2、近距離無線通信（NFC）功能的手機，只要安裝特定的手機程序，可以實現(xiàn)公交卡的功能。( )3、應用層實現(xiàn)對物理世界