高中信息技術(shù) 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(xué) 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(luò)組建02物聯(lián)網(wǎng)中的傳感與控制機(jī)制要點(diǎn)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(shí)時(shí)交流轉(zhuǎn)向了即時(shí)交流電子郵件即時(shí)通信技術(shù)的進(jìn)步引發(fā)了信息爆炸超文本標(biāo)記（HTML）語言是一種標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語言，它通過標(biāo)記符號來標(biāo)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(yīng)用的越來越廣泛，覆蓋了人們生活的方方面面。當(dāng)今，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)不僅僅是一項(xiàng)通信技術(shù)，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(jì)以來，隨著傳感技術(shù)的快速發(fā)展，信息的傳遞、轉(zhuǎn)換跨出了數(shù)字世界，逐步與現(xiàn)實(shí)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(shè)備可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)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(kuò)展需求催生出萬物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)。同時(shí)，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(shí)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(shù)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(jié)構(gòu)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(shù)？請大家自學(xué)課本P62-69頁內(nèi)容，對共享單車信息系統(tǒng)進(jìn)行剖析，思考以下問題并完成項(xiàng)目學(xué)習(xí)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(bào)定位信息發(fā)送計(jì)費(fèi)時(shí)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(jì)算機(jī)對話”，即操作計(jì)算機(jī)的人輸入指令，計(jì)算機(jī)按照人的意圖執(zhí)行指令，完成任務(wù)。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(jì)算機(jī)時(shí)代在計(jì)算機(jī)大規(guī)模普及之后，人們開始考慮“讓計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)對話”，即讓處在不同空間的計(jì)算機(jī)可以數(shù)據(jù)傳遞、資源共享，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)則應(yīng)運(yùn)而生。互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展實(shí)現(xiàn)了世界范圍內(nèi)人與人之間、計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的互聯(lián)互通，構(gòu)建了一個以

4、計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的虛擬數(shù)字世界。第二階段：互聯(lián)網(wǎng)時(shí)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(jì)算機(jī)擴(kuò)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(shù)、定位技術(shù)的幫助下與物理世界對話。第三階段：物聯(lián)網(wǎng)時(shí)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(jì)算機(jī)對話計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)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(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的研究與發(fā)展2009年8月，國務(wù)院正式提出“感知中國”的戰(zhàn)略構(gòu)

5、想，表示中國要抓住機(jī)遇，大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。2012年，我國工業(yè)和信息化部、科學(xué)技術(shù)部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)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(bào)告以及相關(guān)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(xiàng)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(shù)和設(shè)備，按約定的通信協(xié)議與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，使物品信息實(shí)現(xiàn)智能化識別和管理，實(shí)現(xiàn)物品信息互聯(lián)而形成的網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)代意義的物聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)對物的感知識別控制、網(wǎng)絡(luò)化互聯(lián)和智能處理有機(jī)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(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)延伸，它利用感知技術(shù)與智能裝備對物理世界進(jìn)行感知識別，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸互聯(lián)，進(jìn)行計(jì)算、處理和知識挖掘，實(shí)現(xiàn)人與物、物與物的信息交互和無縫鏈接，達(dá)到對物理世界實(shí)時(shí)控制、精確管理和科學(xué)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(shí)隨地對物體進(jìn)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(shù)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(dāng)前先進(jìn)的傳感技術(shù)，可以將各種傳感器采集到的信息進(jìn)行綜合分析、科學(xué)判定，得出全面、科學(xué)的結(jié)論，用來指導(dǎo)實(shí)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(dá)一組數(shù)字或字母符號信息的圖形標(biāo)識符。廣泛應(yīng)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(lǐng)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?dāng)?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(yù)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(yīng)用范圍?；谶@個原因，在20世紀(jì)90年代出現(xiàn)了二維碼。港澳通行證二維碼存儲通關(guān)信息【思考一下】比較一下條形碼和二維碼的特點(diǎn)？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(diǎn)形式條形碼一維標(biāo)識物品數(shù)字或字母輸入速度快、準(zhǔn)確率高、成本低、可靠性強(qiáng)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(qiáng)、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(jìn)制三維碼技術(shù)，是一項(xiàng)具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的條碼技術(shù)。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(jìn)制，解碼時(shí)需要有相應(yīng)的進(jìn)制對應(yīng)，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(luò)，對接收到的物體信息進(jìn)行實(shí)時(shí)且準(zhǔn)確的遠(yuǎn)程傳送，實(shí)現(xiàn)信息的交互和共享，并進(jìn)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(luò)，包括有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)等。傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個局部的無線網(wǎng)絡(luò)，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(jì)算、云計(jì)算、模糊識別等各種智能計(jì)算技術(shù)，對接收到的海量數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析處理，提升對外部世界各種活動和變化的洞察力，實(shí)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(yīng)用的常見場景，與小組中的同學(xué)分享經(jīng)歷，并根據(jù)問題進(jìn)一步分析這些場景所應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。小組探究場景一：使用智能手機(jī)撥打電話，當(dāng)聽筒靠近耳朵時(shí)，屏幕變暗、被鎖定，確保通話時(shí)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(fèi)。在便利店、超市等也可以進(jìn)行類似刷卡消費(fèi)。有近距離無線通信功能的手機(jī)，只要安裝特定的手機(jī)程序，也可以實(shí)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(shù)，可以實(shí)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(shí)現(xiàn)汽車的無人智能駕駛。物聯(lián)網(wǎng)實(shí)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(shù)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(jī)制物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)3.1.2 物聯(lián)網(wǎng)中的傳感與控制機(jī)制物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的形式復(fù)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(yīng)用的原則,可以把物聯(lián)網(wǎng)分為三層:感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如右圖所示。（1）感知層感知層實(shí)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(shí)體連接到網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。（2）網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層主要實(shí)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(luò)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(luò)。（3）應(yīng)用層應(yīng)用層包括應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施/中間件和各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施/中間件為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供信息處理、計(jì)算等通用基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施、能力及資源調(diào)用接口,以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)在眾多領(lǐng)域的各種應(yīng)用。傳感技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)感知物理世界獲取信息和實(shí)現(xiàn)物體控制的首要環(huán)節(jié)；射頻識別技術(shù)既是一種無線通信技術(shù)，同時(shí)又是一種自動識別技術(shù)，加速了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展；嵌入式系統(tǒng)技術(shù)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(shí)施智能控制。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)3.1.2 物聯(lián)網(wǎng)中的傳感與控制機(jī)制物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)涉及感知、控制、網(wǎng)絡(luò)通信、微電子、計(jì)算機(jī)、軟件、嵌入式系統(tǒng)、微機(jī)電等技術(shù)領(lǐng)域，其技術(shù)體系可劃分為感知關(guān)鍵技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)、共性技術(shù)和支撐技術(shù)，每種技術(shù)體系下又涵蓋非常多的關(guān)鍵技術(shù)。傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換元件將敏感元件的輸出轉(zhuǎn)換成電路參量(如電壓、電感等)基本電路將電路參數(shù)轉(zhuǎn)換成電量輸出3.1.2 物聯(lián)網(wǎng)中的傳感與控制機(jī)制物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（一）傳感技術(shù)傳感器類別人的感覺器官應(yīng)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(jī)械振動氣敏傳感器嗅覺用于檢測氣體濃度和成分化學(xué)傳感器味覺用于檢測各種化學(xué)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(jī)制物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（一）傳感技術(shù)【思考一下】請大家舉例說幾個日常生活中傳感器的應(yīng)用？3.1.2 物聯(lián)網(wǎng)中的傳感與控制機(jī)制物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（一）傳感技術(shù)自動門利用人體的紅外微波來開關(guān)門手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)的照相機(jī)利用光學(xué)傳感器來捕獲圖象電子稱，利用力學(xué)傳感器來測量物體對應(yīng)變片的壓力，從而達(dá)到測量重量目的（二）射頻識別技術(shù)射頻識別技術(shù)是一種無線通信技術(shù)，可以通過無線電信號識別特

15、定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而且識別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間無須建立機(jī)械或者光學(xué)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(biāo)簽3.1.2 物聯(lián)網(wǎng)中的傳感與控制機(jī)制物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)射頻識別技術(shù)可以識別高速運(yùn)動物體并可同時(shí)識別多個標(biāo)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(yīng)用領(lǐng)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(jī)制（二）射頻識別技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)是指以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)技術(shù)能使設(shè)備具有智能，使它們具備學(xué)習(xí)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(jī)制（三）嵌入式系統(tǒng)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)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(shù)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(xué)課本P62-69頁內(nèi)容，對共享單車信息系統(tǒng)進(jìn)行剖析，思考以下問題并完成項(xiàng)目學(xué)習(xí)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(shù)特征。全面感知：共享單車二維碼使用可靠傳遞：用戶手機(jī)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(shí)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(jié)構(gòu)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(shù)？請大家自學(xué)課本P62-69頁內(nèi)容，對共享單車信息系統(tǒng)進(jìn)行剖析，思考以下問題并完成項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動記錄表。感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層傳感技術(shù)射頻識別技術(shù)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)課堂即時(shí)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(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了( )個階段。A、2 B、3 C、4 D、53、RFID技術(shù)是指( )。A、射頻識別技術(shù) B、紅外線技術(shù) C、藍(lán)牙技術(shù) D、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)4、2009年8月，國務(wù)院提出( )的戰(zhàn)略構(gòu)想

18、，表示中國要抓住機(jī)遇，大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。A、信息建設(shè) B、感知中國 C、智能設(shè)備 D、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)CBAB課堂即時(shí)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(yīng)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(luò)層 C、應(yīng)用層 D、傳輸層CBD課堂即時(shí)測評8、下列( )不屬于傳感器的組成。A、敏感元件 B、轉(zhuǎn)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(biāo)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(shí)現(xiàn)物體控制的首要環(huán)節(jié)。A、識別技術(shù) B、網(wǎng)絡(luò)技術(shù) C、信息技術(shù) D、電子技術(shù)CDA課堂即時(shí)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(jī)，只要安裝特定的手機(jī)程序，可以實(shí)現(xiàn)公交卡的功能。( )3、應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)對物理世界