物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用基礎(chǔ)（第2版） -電子教案

南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案授課班級(jí)授課形式講授頁碼1授課日期年月日第周教學(xué)時(shí)數(shù)2授課章節(jié)名稱物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與特點(diǎn)物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)教學(xué)目標(biāo)了解物聯(lián)網(wǎng)的起源與發(fā)展現(xiàn)狀了解物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)理解物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)教學(xué)重點(diǎn)物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)教學(xué)難點(diǎn)掌握每一層的關(guān)鍵技術(shù)更新、補(bǔ)充、刪除內(nèi)容視頻教學(xué)手段一體化課外作業(yè)思考與問答課后體會(huì)教學(xué)過程設(shè)計(jì)1.1物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與特點(diǎn)物聯(lián)網(wǎng)的起源與發(fā)展現(xiàn)狀1.1.2物聯(lián)網(wǎng)的概念及特點(diǎn)物聯(lián)網(wǎng)——TheInternetOfThings，簡稱IOT，顧名思義是把所有物品通過網(wǎng)絡(luò)連接起來，實(shí)現(xiàn)任何物體、任何人、任何時(shí)間、任何地點(diǎn)（4A）的智能化識(shí)別、信息交換與管理。物聯(lián)網(wǎng)包含兩層意思:1.物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng),是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò);2.其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物體之間。物聯(lián)網(wǎng)把"任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何人、任何物"這四者聯(lián)系起來,為人們的生產(chǎn)和生活提供便捷。通俗地講，物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”課堂活動(dòng)：訓(xùn)練任務(wù)1-1暢想未來的物聯(lián)網(wǎng)生活1.2物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)1.2.1物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)全面感知：利用各種技術(shù)隨時(shí)隨地采集數(shù)據(jù)可靠傳達(dá)：依托各種通信網(wǎng)絡(luò)，隨時(shí)隨地進(jìn)行信息交互和共享智能處理：對(duì)各種智能技術(shù)，對(duì)信息進(jìn)行分析處理1.2.2物聯(lián)網(wǎng)感知層技術(shù)1.2.3物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)1.2.4物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層技術(shù)南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案授課班級(jí)授課形式講授頁碼2授課日期年月日第周教學(xué)時(shí)數(shù)2授課章節(jié)名稱1.3典型物聯(lián)網(wǎng)工程與發(fā)展面臨的問題教學(xué)目標(biāo)了解典型物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用教學(xué)重點(diǎn)物聯(lián)網(wǎng)在不同場(chǎng)合的應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)更新、補(bǔ)充、刪除內(nèi)容視頻教學(xué)手段一體化課外作業(yè)思考與問答課后體會(huì)教學(xué)過程設(shè)計(jì)1.3典型物聯(lián)網(wǎng)工程與發(fā)展面臨的問題1.3.1智能交通1.3.2智能家居1.3.3智能工業(yè)1.3.4智能物流1.3.5智能醫(yī)療1.3.6物聯(lián)網(wǎng)在發(fā)展過程中面臨的問題課堂活動(dòng)：訓(xùn)練任務(wù)1-2調(diào)研生活中的物聯(lián)網(wǎng)南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案授課班級(jí)授課形式講授頁碼3授課日期年月日第周教學(xué)時(shí)數(shù)2授課章節(jié)名稱2.1常見自動(dòng)識(shí)別技術(shù)教學(xué)目標(biāo)了解常見的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)教學(xué)重點(diǎn)掌握一維碼和二維碼的工作原理；了解其他識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用。教學(xué)難點(diǎn)不同二維碼的工作原理。更新、補(bǔ)充、刪除內(nèi)容視頻教學(xué)手段一體化課外作業(yè)思考與問答課后體會(huì)教學(xué)過程設(shè)計(jì)2.1常見自動(dòng)識(shí)別技術(shù)2.1.1條碼技術(shù)1.一維條碼2二維碼2.1.2光學(xué)字符識(shí)別技術(shù)2.1.3卡識(shí)別技術(shù)2.1.4生物識(shí)別技術(shù)課堂活動(dòng)訓(xùn)練任務(wù)2-1個(gè)人信息二維碼的制作南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案授課班級(jí)授課形式講授頁碼4授課日期年月日第周教學(xué)時(shí)數(shù)2授課章節(jié)名稱2.2射頻識(shí)別技術(shù)教學(xué)目標(biāo)掌握射頻識(shí)別技術(shù)的原理與應(yīng)用教學(xué)重點(diǎn)掌握射頻識(shí)別系統(tǒng)的組成教學(xué)難點(diǎn)RFID原理及系統(tǒng)更新、補(bǔ)充、刪除內(nèi)容視頻教學(xué)手段一體化課外作業(yè)思考與問答課后體會(huì)教學(xué)過程設(shè)計(jì)2.2射頻識(shí)別技術(shù)2.2.1RFID系統(tǒng)組成1.RFID電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽是射頻識(shí)別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體,主要用來存儲(chǔ)被標(biāo)識(shí)物的數(shù)據(jù)信息。2RFID閱讀器向標(biāo)簽發(fā)射讀取或?qū)懭胄盘?hào),并接收標(biāo)簽的應(yīng)答,對(duì)標(biāo)簽的標(biāo)志信息進(jìn)行解碼,將標(biāo)志信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)處理系統(tǒng)以供處理。2.2.2射頻識(shí)別工作原理RFID系統(tǒng)的基本工作流程如下:（1）閱讀器將無線載波信號(hào)經(jīng)發(fā)射天線向外發(fā)射。（2）射頻標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器發(fā)射天線工作區(qū)被激活，將自身信息代碼由天線發(fā)射出去。（3）閱讀器接收天線收到電子標(biāo)簽發(fā)出的載波信號(hào)，傳給閱讀器，閱讀器對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼,送后臺(tái)管理系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理。課堂活動(dòng)：訓(xùn)練任務(wù)2-2調(diào)研RFID系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案授課班級(jí)授課形式講授頁碼5授課日期年月日第周教學(xué)時(shí)數(shù)2授課章節(jié)名稱3.1物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用3.2全球定位系統(tǒng)教學(xué)目標(biāo)掌握GPS定位技術(shù)的原理與應(yīng)用教學(xué)重點(diǎn)了解GPS系統(tǒng)的構(gòu)成了解GPS的關(guān)鍵技術(shù)教學(xué)難點(diǎn)GPS測(cè)量原理更新、補(bǔ)充、刪除內(nèi)容視頻教學(xué)手段一體化課外作業(yè)思考與問答課后體會(huì)教學(xué)過程設(shè)計(jì)3.1物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用3.1.1物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)的發(fā)展歷史3.1.2物聯(lián)網(wǎng)中定位技術(shù)的具體應(yīng)用3.2全球定位系統(tǒng)3.2.1GPS系統(tǒng)的架構(gòu)GPS由空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶設(shè)備部分組成。3.2.2GPS關(guān)鍵技術(shù)1.GPS測(cè)量原理GPS的定位原理：利用空間分布的衛(wèi)星及衛(wèi)星與地面點(diǎn)的距離交會(huì)得出地面點(diǎn)位置。南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案授課班級(jí)授課形式講授頁碼6授課日期年月日第1周教學(xué)時(shí)數(shù)2授課章節(jié)名稱3.2.3地理信息系統(tǒng)3.2.4北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)教學(xué)目標(biāo)掌握地理信息系統(tǒng)的概念和功能。了解北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)工作原理教學(xué)重點(diǎn)地理信息系統(tǒng)的概念；北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)工作原理。教學(xué)難點(diǎn)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)工作原理更新、補(bǔ)充、刪除內(nèi)容視頻教學(xué)手段一體化課外作業(yè)思考與問答課后體會(huì)教學(xué)過程設(shè)計(jì)3.2.3地理信息系統(tǒng)1.地理信息系統(tǒng)的概念地理信息系統(tǒng)被定義為在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持下，對(duì)整個(gè)或部分地球表層空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述。簡單來說，GIS是利用計(jì)算機(jī)來對(duì)地圖進(jìn)行管理和應(yīng)用的軟件系統(tǒng)。2.地理信息系統(tǒng)的功能1）數(shù)據(jù)采集與輸入2)數(shù)據(jù)處理與變換3）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理4）空間查詢與分析5）數(shù)據(jù)顯示與輸出3.2.4北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)1.系統(tǒng)概述2.系統(tǒng)構(gòu)成與工作原理課堂活動(dòng)：訓(xùn)練任務(wù)3-1調(diào)研物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)的應(yīng)用訓(xùn)練任務(wù)3-2體驗(yàn)GIS系統(tǒng)的應(yīng)用南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案授課班級(jí)授課形式講授頁碼7授課日期年月日第周教學(xué)時(shí)數(shù)2授課章節(jié)名稱3.3其他短距離定位技術(shù)教學(xué)目標(biāo)了解其他短距離定位技術(shù)教學(xué)重點(diǎn)其他短距離定位技術(shù)的應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)其他短距離定位技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法更新、補(bǔ)充、刪除內(nèi)容視頻教學(xué)手段一體化課外作業(yè)思考與問答課后體會(huì)教學(xué)過程設(shè)計(jì)3.3其他短距離定位技術(shù)3.3.1紅外定位技術(shù)3.3.2超聲波定位技術(shù)3.3.3RFID定位技術(shù)3.3.4超寬帶定位技術(shù)3.3.5wifi定位技術(shù)3.3.6藍(lán)牙定位技術(shù)3.3.7ZigBee定位技術(shù)3.3.8移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)課堂活動(dòng)：訓(xùn)練任務(wù)3-3老人室內(nèi)定位識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案授課班級(jí)授課形式講授頁碼8授課日期年月日第周教學(xué)時(shí)數(shù)2授課章節(jié)名稱4.1傳感器的分類與特點(diǎn)教學(xué)目標(biāo)掌握傳感器的分類；了解典型傳感器的工作原理。教學(xué)重點(diǎn)傳感器的定義；傳感器的分類。教學(xué)難點(diǎn)典型傳感器的工作原理更新、補(bǔ)充、刪除內(nèi)容視頻教學(xué)手段一體化課外作業(yè)思考與問答課后體會(huì)教學(xué)過程設(shè)計(jì)4.1傳感器的分類與特點(diǎn)4.1.1什么是傳感器傳感器是一種檢測(cè)裝置,能感受到被測(cè)量的信息,并能將檢測(cè)感受到的信息按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和測(cè)量電路三部分組成4.1.2傳感器的分類傳感器是通過模仿人的感覺器官來獲取信息的,是生物體感官的工程模仿物。例如,光敏傳感器對(duì)應(yīng)人的視覺器官;氣敏傳感器對(duì)應(yīng)人的嗅覺器官;聲敏傳感器對(duì)應(yīng)人的聽覺器官;化學(xué)傳感器對(duì)應(yīng)人的味覺器官;壓敏、溫敏、流體傳感器對(duì)應(yīng)人的觸覺器官。4.1.3傳感器的特性1.靜態(tài)特性2.動(dòng)態(tài)特性4.1.4典型傳感器1.應(yīng)變片式傳感器2.霍爾傳感器3.超聲波傳感器課堂活動(dòng)：訓(xùn)練任務(wù)4-1傳感器的分類與選型南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案授課班級(jí)授課形式講授頁碼9授課日期年月日第周教學(xué)時(shí)數(shù)2授課章節(jié)名稱4.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)4.3數(shù)據(jù)融合教學(xué)目標(biāo)掌握無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念和結(jié)構(gòu)，了解數(shù)據(jù)融合。教學(xué)重點(diǎn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)教學(xué)難點(diǎn)數(shù)據(jù)融合的作用更新、補(bǔ)充、刪除內(nèi)容視頻教學(xué)手段一體化課外作業(yè)思考與問答課后體會(huì)教學(xué)過程設(shè)計(jì)4.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)4.2.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)無線傳感網(wǎng)是一個(gè)由幾十到上百個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的、采用無線通信方式、動(dòng)態(tài)組網(wǎng)的多跳移動(dòng)性對(duì)等網(wǎng)絡(luò)。大量傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)部或附近,能夠通過自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)沿著其他傳感器節(jié)點(diǎn)逐跳進(jìn)行傳輸,在傳輸過程中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可能被多個(gè)節(jié)點(diǎn)處理,經(jīng)過多跳后路由到匯聚節(jié)點(diǎn),最后通過互聯(lián)網(wǎng)或衛(wèi)星到達(dá)管理節(jié)點(diǎn)。用戶通過管理節(jié)點(diǎn)對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置和管理,發(fā)布監(jiān)測(cè)任務(wù)及收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。4.2.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)4.2.3傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)課堂活動(dòng)：訓(xùn)練任務(wù)4-2智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.3數(shù)據(jù)融合4.3.1數(shù)據(jù)融合的基本概念4.3.2數(shù)據(jù)融合的作用南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案授課班級(jí)授課形式講授頁碼10授課日期年月日第周教學(xué)時(shí)數(shù)2授課章節(jié)名稱5.1認(rèn)識(shí)無線通信技術(shù)教學(xué)目標(biāo)掌握傳感器的概念和結(jié)構(gòu)，掌握典型傳感器的原理應(yīng)用。教學(xué)重點(diǎn)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)教學(xué)難點(diǎn)調(diào)制解調(diào)技術(shù)更新、補(bǔ)充、刪除內(nèi)容視頻教學(xué)手段一體化課外作業(yè)思考與問答課后體會(huì)教學(xué)過程設(shè)計(jì)5.1認(rèn)識(shí)無線通信技術(shù)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)提供信息傳遞和服務(wù)支撐的基礎(chǔ)通道,實(shí)現(xiàn)信息安全且可靠的傳輸,成為物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。5.1.1通信技術(shù)的發(fā)展5.1.2通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一個(gè)簡單的通信系統(tǒng)首先由發(fā)送和接收兩部分組成。從硬件上看,通信系統(tǒng)主要由信源、信宿、信道、接收設(shè)備和發(fā)送設(shè)備五部分組成5.1.3調(diào)制解調(diào)技術(shù)在通信系統(tǒng)中,任何信道都有相關(guān)的頻率范圍,如果需要傳輸?shù)男盘?hào)不在這個(gè)頻率范圍內(nèi),就需要將信號(hào)的頻率搬到信道頻率范圍之內(nèi),就像將汽車開到輪船上以便渡海一樣,這個(gè)過程稱之為調(diào)制。模擬調(diào)制技術(shù)數(shù)字調(diào)制技術(shù)課堂活動(dòng)：訓(xùn)練任務(wù)5-1調(diào)研無線通信系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案授課班級(jí)授課形式講授頁碼11授課日期年月日第周教學(xué)時(shí)數(shù)2授課章節(jié)名稱5.2蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)教學(xué)目標(biāo)掌握各種無線通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教學(xué)重點(diǎn)2G通信技術(shù)教學(xué)難點(diǎn)3G通信技術(shù)更新、補(bǔ)充、刪除內(nèi)容視頻教學(xué)手段一體化課外作業(yè)思考與問答課后體會(huì)教學(xué)過程設(shè)計(jì)5.2蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)5.2.11G5.2.22G5.2.33G5.2.44G課堂活動(dòng)：訓(xùn)練任務(wù)5-2調(diào)研手機(jī)上網(wǎng)技術(shù)南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案授課班級(jí)授課形式講授頁碼12授課日期年月日第周教學(xué)時(shí)數(shù)2授課章節(jié)名稱5.3短距離無線通信技術(shù)教學(xué)目標(biāo)了解各種短距離無線通信技術(shù)和其應(yīng)用場(chǎng)合教學(xué)重點(diǎn)常見的短距離無線通信技術(shù)的應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)短距離無線通信技術(shù)的工作原理更新、補(bǔ)充、刪除內(nèi)容視頻教學(xué)手段一體化課外作業(yè)思考與問答課后體會(huì)教學(xué)過程設(shè)計(jì)5.3短距離無線通信技術(shù)短距離無線通信的主要特點(diǎn)為通信距離短,覆蓋距離一般在10200m之間;另外,無線發(fā)射器的發(fā)射功率低,一般小于100mw,工作頻率多為免付費(fèi)、免申請(qǐng)的全球通用的工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)頻段。5.3.1藍(lán)牙5.3.2UWB5.3.3zigBee5.3.4wiFi課堂活動(dòng)：訓(xùn)練任務(wù)5-3討論智能電網(wǎng)中的通信技術(shù)南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案授課班級(jí)授課形式講授頁碼13授課日期年月日第周教學(xué)時(shí)數(shù)2授課章節(jié)名稱6.1云計(jì)算的發(fā)展6.2云計(jì)算的概念6.3云計(jì)算的服務(wù)模式及關(guān)鍵技術(shù)教學(xué)目標(biāo)了解云計(jì)算的起源與現(xiàn)狀了解云計(jì)算的特點(diǎn)掌握云計(jì)算的核心技術(shù)教學(xué)重點(diǎn)理解云計(jì)算的特點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)理解云計(jì)算的體系結(jié)構(gòu)更新、補(bǔ)充、刪除內(nèi)容視頻教學(xué)手段一體化課外作業(yè)思考與問答課后體會(huì)教學(xué)過程設(shè)計(jì)6.1云計(jì)算的發(fā)展6.2云計(jì)算的概念什么是“云計(jì)算”？“云計(jì)算”是指由幾十萬甚至上百萬臺(tái)廉價(jià)的服務(wù)器所組成的網(wǎng)絡(luò)，在遠(yuǎn)程位置（云）為用戶提供所需要的計(jì)算機(jī)服務(wù)。信息交予網(wǎng)絡(luò)處理的技術(shù)和服務(wù)，云（網(wǎng)絡(luò)）+計(jì)算6.3云計(jì)算的服務(wù)模式及關(guān)鍵技術(shù)6.3.1云計(jì)算服務(wù)模式6.3.2云計(jì)算的部署類型6.3.3云計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案授課班級(jí)授課形式講授頁碼14授課日期年月日第周教學(xué)時(shí)數(shù)2授課章節(jié)名稱6.4云計(jì)算與大數(shù)據(jù)的關(guān)系教學(xué)目標(biāo)了解云計(jì)算與大數(shù)據(jù)的關(guān)系教學(xué)重點(diǎn)大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理教學(xué)難點(diǎn)更新、補(bǔ)充、刪除內(nèi)容視頻教學(xué)手段一體化課外作業(yè)思考與問答課后體會(huì)教