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粤教版 (2019)必修2 信息系统与社会3.1.1 信息系统与物联网课文内容课件ppt
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这是一份粤教版 (2019)必修2 信息系统与社会3.1.1 信息系统与物联网课文内容课件ppt，共43页。PPT课件主要包含了信息系统与物联网等内容，欢迎下载使用。
02物联网中的传感与控制机制
人们的交流方式发生了变化：由非实时交流转向了即时交流
技术的进步引发了信息爆炸
超文本标记（HTML）语言是一种标准通用标记语言，它通过标记符号来标记要显示的网页中的各个部分。
万维网：亦作“Web”、“WWW”、“'W3'”，英文全称为“Wrld Wide Web”），是一个由许多互相链接的超文本组成的系统，通过互联网访问。
移动互联网应用的越来越广泛，覆盖了人们生活的方方面面。当今，互联网已经不仅仅是一项通信技术，它成就了人类历史上最庞大的信息世界。
21世纪以来，随着传感技术的快速发展，信息的传递、转换跨出了数字世界，逐步与现实世界相互交织，以传感器和识别终端为代表的信息自动生成设备可以实时准确地开展对物理世界的感知、测量和监控。物理世界的联网需求和信息世界的扩展需求催生出万物互联的物联网。同时，它能让人工智能更好地普及至千家万户。
探究共享单车的“秘密”
（1）共享单车上的二维码，在整个信息系统中起到了什么作用？
（2）物联网具体有什么技术特征，在共享单车的信息系统中是如何体现的？
（3）通过了解共享单车的使用，分析物联网的结构层次有哪些？
（4）分析共享单车信息系统使用了哪些物联网技术？
请大家自学课本P62-69页内容，对共享单车信息系统进行剖析，思考以下问题并完成项目学习活动记录表。
人们解决的主要问题是“让人和计算机对话”，即操作计算机的人输入指令，计算机按照人的意图执行指令，完成任务。
3.1.1 信息系统与物联网
信息系统与外部的连接方式演变
在计算机大规模普及之后，人们开始考虑“让计算机与计算机对话”，即让处在不同空间的计算机可以数据传递、资源共享，计算机网络则应运而生。互联网的飞速发展实现了世界范围内人与人之间、计算机与计算机之间的互联互通，构建了一个以计算机为基础的虚拟数字世界。
人们主要考虑的是将联网的终端从计算机扩展到“物”--- 物体和环境。连接之后，整个物理世界就可以在数字世界中得到反映，这种需求带来的是物联网的产生。在这一阶段，人们开始努力在传感技术、定位技术的帮助下与物理世界对话。
我国关于物联网的研究与发展
2009年8月，国务院正式提出“感知中国”的战略构想，表示中国要抓住机遇，大力发展物联网技术。2012年，我国工业和信息化部、科学技术部、住房和城乡建设部再次加大了支持物联网和智慧城市方面发展的力度。我国政府的一系列报告以及相关政策和措施表明，大力发展物联网产业将成为今后一项具有国家战略意义的重要决策。
依托射频识别（RFID)技术和设备，按约定的通信协议与互联网结合，使物品信息实现智能化识别和管理，实现物品信息互联而形成的网络。
可以实现对物的感知识别控制、网络化互联和智能处理有机统一，从而形成高智能决策。
物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸，它利用感知技术与智能装备对物理世界进行感知识别，通过网络传输互联，进行计算、处理和知识挖掘，实现人与物、物与物的信息交互和无缝链接，达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策的目的。
是指利用无线射频识别、传感器、定位器和二维码等手段，随时随地对物体进行信息采集和获取。它解决了人和物理世界的数据获取问题，用传感技术延展了人的感知能力。
(1)传感器的使用借助当前先进的传感技术，可以将各种传感器采集到的信息进行综合分析、科学判定，得出全面、科学的结论，用来指导实践。
(2)条形码与二维码条形码是将宽度不等的多个黑条和白条，按照一定的编码规则排成平行线图案，用以表达一组数字或字母符号信息的图形标识符。广泛应用于商业、邮政、图书管理、仓储、工业生产过程控制、交通领域等。
(2)条形码与二维码一维条形码所携带的信息量有限，如EAN-13码仅能容纳13位阿拉伯数字，更多的信息只能依赖商品数据库的支持，离开了预先建立的数据库，这种条形码就没有意义了，因此，在一定程度上也限制了条形码的应用范围。基于这个原因，在20世纪90年代出现了二维码。
【思考一下】比较一下条形码和二维码的特点？
由于二维码在平面的横向和纵向上都能表示信息，所以与一维条码比较，所携带的信息量和信息密度都提高了，二维码可以表示图像、文字，甚至声音。
任意进制三维码技术，是一项具有完全自主知识产权的条码技术。第三维的信息存储在灰度（色彩）中，信息量更大，识别更容易，人眼可辨别，它在一个编码中不同的区间可以用不同的进制，解码时需要有相应的进制对应，解码更加困难，保密性更高。
是指通过各种网络，对接收到的物体信息进行实时且准确的远程传送，实现信息的交互和共享，并进行各种有效的处理。 物联网是互联网的一个延伸，在信息的传递过程中，通常要使用现有的通信网络，包括有线网络和无线网络等。传感器网络是一个局部的无线网络，在物联网中发挥着极其重要的作用。
是指利用数据管理、数据计算、云计算、模糊识别等各种智能计算技术，对接收到的海量数据和信息进行分析处理，提升对外部世界各种活动和变化的洞察力，实现智能化的控制和决策。
根据以下物联网在生活中应用的常见场景，与小组中的同学分享经历，并根据问题进一步分析这些场景所应用的物联网技术。
场景一：使用智能手机拨打电话，当听筒靠近耳朵时，屏幕变暗、被锁定，确保通话时不会误操作。
场景二：人们使用公交卡乘坐公交车，只需上车刷卡，就能自动缴费。在便利店、超市等也可以进行类似刷卡消费。有近距离无线通信功能的手机，只要安装特定的手机程序，也可以实现公交卡的功能。
场景三：现代汽车行业大力研发的无人驾驶技术，可以实现通过物联网智能读取车辆信息、分析道路情况，配合各种传感器，实现汽车的无人智能驾驶。
物联网实现了普通物体之间的互联互通，以上场景中的物联网包含了哪些物体？
以上场景分别体现了物联网哪方面的技术特征？
物体需要具备怎样的条件，才能纳入物联网的范围？
3.1.2 物联网中的传感与控制机制
物联网的形式复杂多样，涉及的硬件种类繁多。根据信息生成、传输、处理和应用的原则,可以把物联网分为三层:感知层、网络层和应用层。物联网的网络架构如右图所示。（1）感知层感知层实现对物理世界的智能感知识别、信息采集处理和自动控制,并通过通信模块将物理实体连接到网络层和应用层。（2）网络层网络层主要实现信息的传递、路由和控制,包括延伸网、接入网和核心网，网络层可依托公众电信网和互联网,也可以依托行业专用通信网络。（3）应用层应用层包括应用基础设施/中间件和各种物联网应用。应用基础设施/中间件为物联网应用提供信息处理、计算等通用基础服务设施、能力及资源调用接口,以此为基础实现物联网在众多领域的各种应用。
传感技术是物联网感知物理世界获取信息和实现物体控制的首要环节；射频识别技术既是一种无线通信技术，同时又是一种自动识别技术，加速了物联网的发展；嵌入式系统技术则使得物联网具有智能处理的方式，能够对物体实施智能控制。
物联网技术涉及感知、控制、网络通信、微电子、计算机、软件、嵌入式系统、微机电等技术领域，其技术体系可划分为感知关键技术、网络通信关键技术、应用关键技术、共性技术和支撑技术，每种技术体系下又涵盖非常多的关键技术。
传感器一般由敏感元件、转换元件和基本电路组成，如图3-12所示。敏感元件是指传感器中能直接感受被测(物理)量的部分转换元件将敏感元件的输出转换成电路参量(如电压、电感等)基本电路将电路参数转换成电量输出
【思考一下】请大家举例说几个日常生活中传感器的应用？
自动门利用人体的红外微波来开关门
手机、数码相机的照相机利用光学传感器来捕获图象
电子称，利用力学传感器来测量物体对应变片的压力，从而达到测量重量目的
射频识别技术是一种无线通信技术，可以通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而且识别系统与特定目标之间无须建立机械或者光学接触，通过芯片来提供信息。
阅读器传送器接收器微处理器天线标签
射频识别技术可以识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。非接触识别：可穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢等阅读速度极快：不到100毫秒应用领域广泛：公交卡、门禁卡、身份证等
嵌入式系统技术是指以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
嵌入式系统技术能使设备具有智能，使它们具备学习与记忆的能力，能够按照使用者的喜好及所处的环境做出回答。
共享单车上的二维码，在整个信息系统中起到了定位共享自行车的功能。体现了物联网中全面感知的技术特征。
全面感知：共享单车二维码使用可靠传递：用户手机APP与云平台相互通信、共享单车与云平台相互通信智能处理：云平台实现智能化控制与决策
感知层、网络层、应用层
传感技术射频识别技术嵌入式系统技术
一、选择题1、我们常常说的WWW是指( )。A、互联网 B、物联网 C、万维网 D、泛在网2、计算机技术的发展经历了( )个阶段。A、2 B、3 C、4 D、53、RFID技术是指( )。A、射频识别技术 B、红外线技术 C、蓝牙技术 D、网络技术4、2009年8月，国务院提出( )的战略构想，表示中国要抓住机遇，大力发展物联网技术。A、信息建设 B、感知中国 C、智能设备 D、网络建设
5、下面图中所示的是( )。 A、光敏传感器 B、气体传感器 C、条形码识别器 D、温度传感器6、根据信息生成、传输、处理和应用的原则，可以把物联网分为( )。A、2 B、3 C、4D、57、以下( )不属于物联网分层。A、感知层 B、网络层 C、应用层 D、传输层
8、下列( )不属于传感器的组成。。A、敏感元件 B、转换元件 C、逻辑元件 D、基本电路9、通常将RFID系统分为三大组件，下列( )不属于三大组件。A、阅读器 B、天线 C、标签 D、微处理器10、传感和( )是物联网感知物理世界获取信息和实现物体控制的首要环节。A、识别技术 B、网络技术 C、信息技术 D、电子技术
二、判断题1、共享单车就是一个典型的依托一维码的物联网信息系统。( )2、近距离无线通信（NFC）功能的手机，只要安装特定的手机程序，可以实现公交卡的功能。( )3、应用层实现对物理世界的智能感知识别、信息采集处理和自动控制，并通过通信模块将物理实体连接到网络层和应用层。( )4、RFID系统五个组件构成，包括传送器、接收器、微处理器、天线和标签。( )5、嵌入式系统技术以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。( )
1. 信息系统与外部世界的连接方式演变
2. 物联网的三个技术特征
3. 物联网的结构 ：应用层、 网络层、 感知层
(1) 全面感知 (2) 可靠传递 (3) 智能处理
02物联网中的传感与控制机制
人们的交流方式发生了变化：由非实时交流转向了即时交流
技术的进步引发了信息爆炸
超文本标记（HTML）语言是一种标准通用标记语言，它通过标记符号来标记要显示的网页中的各个部分。
万维网：亦作“Web”、“WWW”、“'W3'”，英文全称为“Wrld Wide Web”），是一个由许多互相链接的超文本组成的系统，通过互联网访问。
移动互联网应用的越来越广泛，覆盖了人们生活的方方面面。当今，互联网已经不仅仅是一项通信技术，它成就了人类历史上最庞大的信息世界。
21世纪以来，随着传感技术的快速发展，信息的传递、转换跨出了数字世界，逐步与现实世界相互交织，以传感器和识别终端为代表的信息自动生成设备可以实时准确地开展对物理世界的感知、测量和监控。物理世界的联网需求和信息世界的扩展需求催生出万物互联的物联网。同时，它能让人工智能更好地普及至千家万户。
探究共享单车的“秘密”
（1）共享单车上的二维码，在整个信息系统中起到了什么作用？
（2）物联网具体有什么技术特征，在共享单车的信息系统中是如何体现的？
（3）通过了解共享单车的使用，分析物联网的结构层次有哪些？
（4）分析共享单车信息系统使用了哪些物联网技术？
请大家自学课本P62-69页内容，对共享单车信息系统进行剖析，思考以下问题并完成项目学习活动记录表。
人们解决的主要问题是“让人和计算机对话”，即操作计算机的人输入指令，计算机按照人的意图执行指令，完成任务。
3.1.1 信息系统与物联网
信息系统与外部的连接方式演变
在计算机大规模普及之后，人们开始考虑“让计算机与计算机对话”，即让处在不同空间的计算机可以数据传递、资源共享，计算机网络则应运而生。互联网的飞速发展实现了世界范围内人与人之间、计算机与计算机之间的互联互通，构建了一个以计算机为基础的虚拟数字世界。
人们主要考虑的是将联网的终端从计算机扩展到“物”--- 物体和环境。连接之后，整个物理世界就可以在数字世界中得到反映，这种需求带来的是物联网的产生。在这一阶段，人们开始努力在传感技术、定位技术的帮助下与物理世界对话。
我国关于物联网的研究与发展
2009年8月，国务院正式提出“感知中国”的战略构想，表示中国要抓住机遇，大力发展物联网技术。2012年，我国工业和信息化部、科学技术部、住房和城乡建设部再次加大了支持物联网和智慧城市方面发展的力度。我国政府的一系列报告以及相关政策和措施表明，大力发展物联网产业将成为今后一项具有国家战略意义的重要决策。
依托射频识别（RFID)技术和设备，按约定的通信协议与互联网结合，使物品信息实现智能化识别和管理，实现物品信息互联而形成的网络。
可以实现对物的感知识别控制、网络化互联和智能处理有机统一，从而形成高智能决策。
物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸，它利用感知技术与智能装备对物理世界进行感知识别，通过网络传输互联，进行计算、处理和知识挖掘，实现人与物、物与物的信息交互和无缝链接，达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策的目的。
是指利用无线射频识别、传感器、定位器和二维码等手段，随时随地对物体进行信息采集和获取。它解决了人和物理世界的数据获取问题，用传感技术延展了人的感知能力。
(1)传感器的使用借助当前先进的传感技术，可以将各种传感器采集到的信息进行综合分析、科学判定，得出全面、科学的结论，用来指导实践。
(2)条形码与二维码条形码是将宽度不等的多个黑条和白条，按照一定的编码规则排成平行线图案，用以表达一组数字或字母符号信息的图形标识符。广泛应用于商业、邮政、图书管理、仓储、工业生产过程控制、交通领域等。
(2)条形码与二维码一维条形码所携带的信息量有限，如EAN-13码仅能容纳13位阿拉伯数字，更多的信息只能依赖商品数据库的支持，离开了预先建立的数据库，这种条形码就没有意义了，因此，在一定程度上也限制了条形码的应用范围。基于这个原因，在20世纪90年代出现了二维码。
【思考一下】比较一下条形码和二维码的特点？
由于二维码在平面的横向和纵向上都能表示信息，所以与一维条码比较，所携带的信息量和信息密度都提高了，二维码可以表示图像、文字，甚至声音。
任意进制三维码技术，是一项具有完全自主知识产权的条码技术。第三维的信息存储在灰度（色彩）中，信息量更大，识别更容易，人眼可辨别，它在一个编码中不同的区间可以用不同的进制，解码时需要有相应的进制对应，解码更加困难，保密性更高。
是指通过各种网络，对接收到的物体信息进行实时且准确的远程传送，实现信息的交互和共享，并进行各种有效的处理。 物联网是互联网的一个延伸，在信息的传递过程中，通常要使用现有的通信网络，包括有线网络和无线网络等。传感器网络是一个局部的无线网络，在物联网中发挥着极其重要的作用。
是指利用数据管理、数据计算、云计算、模糊识别等各种智能计算技术，对接收到的海量数据和信息进行分析处理，提升对外部世界各种活动和变化的洞察力，实现智能化的控制和决策。
根据以下物联网在生活中应用的常见场景，与小组中的同学分享经历，并根据问题进一步分析这些场景所应用的物联网技术。
场景一：使用智能手机拨打电话，当听筒靠近耳朵时，屏幕变暗、被锁定，确保通话时不会误操作。
场景二：人们使用公交卡乘坐公交车，只需上车刷卡，就能自动缴费。在便利店、超市等也可以进行类似刷卡消费。有近距离无线通信功能的手机，只要安装特定的手机程序，也可以实现公交卡的功能。
场景三：现代汽车行业大力研发的无人驾驶技术，可以实现通过物联网智能读取车辆信息、分析道路情况，配合各种传感器，实现汽车的无人智能驾驶。
物联网实现了普通物体之间的互联互通，以上场景中的物联网包含了哪些物体？
以上场景分别体现了物联网哪方面的技术特征？
物体需要具备怎样的条件，才能纳入物联网的范围？
3.1.2 物联网中的传感与控制机制
物联网的形式复杂多样，涉及的硬件种类繁多。根据信息生成、传输、处理和应用的原则,可以把物联网分为三层:感知层、网络层和应用层。物联网的网络架构如右图所示。（1）感知层感知层实现对物理世界的智能感知识别、信息采集处理和自动控制,并通过通信模块将物理实体连接到网络层和应用层。（2）网络层网络层主要实现信息的传递、路由和控制,包括延伸网、接入网和核心网，网络层可依托公众电信网和互联网,也可以依托行业专用通信网络。（3）应用层应用层包括应用基础设施/中间件和各种物联网应用。应用基础设施/中间件为物联网应用提供信息处理、计算等通用基础服务设施、能力及资源调用接口,以此为基础实现物联网在众多领域的各种应用。
传感技术是物联网感知物理世界获取信息和实现物体控制的首要环节；射频识别技术既是一种无线通信技术，同时又是一种自动识别技术，加速了物联网的发展；嵌入式系统技术则使得物联网具有智能处理的方式，能够对物体实施智能控制。
物联网技术涉及感知、控制、网络通信、微电子、计算机、软件、嵌入式系统、微机电等技术领域，其技术体系可划分为感知关键技术、网络通信关键技术、应用关键技术、共性技术和支撑技术，每种技术体系下又涵盖非常多的关键技术。
传感器一般由敏感元件、转换元件和基本电路组成，如图3-12所示。敏感元件是指传感器中能直接感受被测(物理)量的部分转换元件将敏感元件的输出转换成电路参量(如电压、电感等)基本电路将电路参数转换成电量输出
【思考一下】请大家举例说几个日常生活中传感器的应用？
自动门利用人体的红外微波来开关门
手机、数码相机的照相机利用光学传感器来捕获图象
电子称，利用力学传感器来测量物体对应变片的压力，从而达到测量重量目的
射频识别技术是一种无线通信技术，可以通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而且识别系统与特定目标之间无须建立机械或者光学接触，通过芯片来提供信息。
阅读器传送器接收器微处理器天线标签
射频识别技术可以识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。非接触识别：可穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢等阅读速度极快：不到100毫秒应用领域广泛：公交卡、门禁卡、身份证等
嵌入式系统技术是指以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
嵌入式系统技术能使设备具有智能，使它们具备学习与记忆的能力，能够按照使用者的喜好及所处的环境做出回答。
共享单车上的二维码，在整个信息系统中起到了定位共享自行车的功能。体现了物联网中全面感知的技术特征。
全面感知：共享单车二维码使用可靠传递：用户手机APP与云平台相互通信、共享单车与云平台相互通信智能处理：云平台实现智能化控制与决策
感知层、网络层、应用层
传感技术射频识别技术嵌入式系统技术
一、选择题1、我们常常说的WWW是指( )。A、互联网 B、物联网 C、万维网 D、泛在网2、计算机技术的发展经历了( )个阶段。A、2 B、3 C、4 D、53、RFID技术是指( )。A、射频识别技术 B、红外线技术 C、蓝牙技术 D、网络技术4、2009年8月，国务院提出( )的战略构想，表示中国要抓住机遇，大力发展物联网技术。A、信息建设 B、感知中国 C、智能设备 D、网络建设
5、下面图中所示的是( )。 A、光敏传感器 B、气体传感器 C、条形码识别器 D、温度传感器6、根据信息生成、传输、处理和应用的原则，可以把物联网分为( )。A、2 B、3 C、4D、57、以下( )不属于物联网分层。A、感知层 B、网络层 C、应用层 D、传输层
8、下列( )不属于传感器的组成。。A、敏感元件 B、转换元件 C、逻辑元件 D、基本电路9、通常将RFID系统分为三大组件，下列( )不属于三大组件。A、阅读器 B、天线 C、标签 D、微处理器10、传感和( )是物联网感知物理世界获取信息和实现物体控制的首要环节。A、识别技术 B、网络技术 C、信息技术 D、电子技术
二、判断题1、共享单车就是一个典型的依托一维码的物联网信息系统。( )2、近距离无线通信（NFC）功能的手机，只要安装特定的手机程序，可以实现公交卡的功能。( )3、应用层实现对物理世界的智能感知识别、信息采集处理和自动控制，并通过通信模块将物理实体连接到网络层和应用层。( )4、RFID系统五个组件构成，包括传送器、接收器、微处理器、天线和标签。( )5、嵌入式系统技术以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。( )
1. 信息系统与外部世界的连接方式演变
2. 物联网的三个技术特征
3. 物联网的结构 ：应用层、 网络层、 感知层
(1) 全面感知 (2) 可靠传递 (3) 智能处理
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