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(共32张PPT)
第二单元 第1课
物联网特征及架构
（桂科版）八年级
上
1
核心素养目标
3
新知讲解
5
拓展延伸
7
板书设计
2
新知导入
4
课堂练习
6
课堂总结
课后作业
8
01
核心素养目标
。
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
认识到物联网设备可能带来的隐私泄露和网络安全风险，形成在使用物联网技术时保护个人信息和遵守网络道德的基本意识。
能够结合物联网三层架构特征，创造性地设想简单物联网设备的应用场景，并理解云计算和大数据在其中的支撑作用。
能够运用分层思维分析简单物联网系统的工作流程，并发挥创意设计贴近生活的物联网解决方案。
能够通过日常生活中的物联网应用（如智能家居、共享单车等），直观理解万物互联的特征和"感知-传输-处理"的架构逻辑。
02
新知导入
物联网的原理
物联网通过其独特的体系结构和工作原理，成功实现物理世界与数字世界的衔接，为我们的学习和生活带来了极大的便利。那么，物联网是如何进行设计与架构的呢 它是如何采集数据，又是如何将采集的数据发送到物联网平台的呢 下面让我们一起学习物联网的基本原理。
02
新知导入
学习目标
1.了解日常生活中的物联网应用，认识物联网的基础特征。
2.了解物联网数据的流向，理解物联网划分三层结构的意义。
3.了解物联网三层结构的硬件基础、技术手段和实现效果。
02
新知导入
物联网特征及架构
随着科技的发展，智慧农业已成为物联网应用的一个重要场景(图2-1-1)。物联网设备实时收集到的农业生产环境的数据，如土壤湿度、土壤温度、光照强度等，通过无线网络传输到云端服务器，经过分析处理后，可以为农民提供决策支持。
图 2-1-1
02
新知导入
03
新知讲解
案例分析一
物联网温室大棚是智慧农业中较为常见的一种(图2-1-2)。农户可以通过手机或电脑等终端远程监控和管理农业生产活动，例如：当大棚内温度传感器检测到的温度数据超过设定的温度值时，农户可通过移动终端远程控制大棚内的换气风扇工作，以降低大棚内的温度；当大棚内光传感器检测到的环境光线值较低时，农户通过控制电机调整侧窗补光，及时增加大棚内的光照强度。
图 2-1-2
03
新知讲解
当然，还可以依据温室大棚内的数据建立数据模型，设计程序实现自动调节温室大棚内的环境和控制灌溉、施肥等，从而为农作物提供优良的生长环境。
03
新知讲解
讨论
环节 设备 作用
采集数据 光照传感器 检测温室内的光照强度，辅助调节遮阳或补光设备。
传输数据 网关设备 汇总多个传感器的数据，并通过Wi-Fi/4G/5G上传至数据中心。
处理数据 云平台 存储和分析数据，提供可视化报表和异常预警。
物联网温室大棚是如何获取温室大棚环境数据的？它是通过什么手段实现数据传输和数据加工处理的？请以小组为单位展开讨论，并填写下表。
03
新知讲解
从上述案例，我们可以总结出物联网具有“全面感知”“可靠传输”“智能处理”三大特征(图 2-1-3)。
图 2-1-3
03
新知讲解
物联网温室大棚通过温湿度、光照、土壤等传感器实时采集环境数据，利用LoRa、NB-IoT等无线通信技术将数据传输至云端或本地服务器，再通过云计算和边缘计算技术对数据进行存储、分析和处理，最终实现环境智能调控（如自动灌溉、通风）和远程监控，形成"感知-传输-决策"的闭环管理系统。
小贴士
03
新知讲解
全面感知：利用射频识别(RFID)、传感器、二维码等手段随时随地对物体进行信息采集和获取，能够全面、准确、实时地感知物体的真实信息。
可靠传输：通过 Wi-Fi、蓝牙等短距离无线网络技术与5C、窄带物联网(NB-oT)等移动通信技术，将全面感知到的信息进行实时、高效、安全地传输，实现信息共享和有效利用。
智能处理：利用云计算、人工智能等技术，对实时接收到的海量数据和信息进行分析处理，提升对物理世界、经济社会活动变化的洞察力，实现智能化的决策和控制。
03
新知讲解
RFID技术：一种通过射频信号实现无接触信息传递的技术，可利用无线射频方式对电子标签等进行读写，从而达到识别目标和数据交换的目的。
传感网技术：由大量部署在监测区域的传感器节点构成的网络系统，可以实时检测和感知多种信息，并对这些信息处理后进行网络发送。物联网正是基于此来感知外部世界的。
阅读
03
新知讲解
M2M技术：增强机器设备通信和网络能力的技术总称，是多种不同类型通信技术的有机结合，实现了人与人、人与机器以及机器与机器之间的通信。该技术使得机器设备在运行过程中能与后台控制系统、操作系统共享信息，从而实现远程控制、智能管理等功能。
云计算技术：网格计算、并行计算、网络存储等计算机技术和网络技术融合发展的产物该技术将多个成本较低的计算机实体整合为一个具有强大计算能力的系统，可对物联网产生的大量数据进行处理分析，以提供决策并确定执行方案。
阅读
03
新知讲解
物联网的形成与发展得益于一次次技术革命，请你查阅相关资料，将表2-1-2补充完整。
马上行动
技术 应用
RFID技术 智能仓储管理：通过电子标签自动识别货物，实现库存精准管理。
传感网技术 环境监测：部署温湿度、光照等传感器网络，实时采集温室数据。
M2M技术 能源管理：监控设备能耗并优化运行策略，降低电力消耗。
云计算技术 大数据分析：存储和处理海量环境数据，生成作物生长模型。
03
新知讲解
综合来看，物联网系统的主要工作流程包括感知数据、传输数据和处理数据。相应地物联网的体系结构可以划分为三个主要层次，即感知层、网络层和应用层(图2-1-4)。这三个层次相互关联、相互促进，共同构成了物联网从数据采集到信息处理的完整流程。
图 2-1-4
03
新知讲解
结合之前的物联网温室大棚的案例，你能根据其物联网系统的工作流程绘制出相关的数据流向图吗？与上述提及的三个层次是否一一对应？
思考：
物联网温室大棚的数据流向分为三层：感知层（传感器采集温湿度/光照等数据）、传输层（通过LoRa/NB-IoT无线传输至云端）、应用层（云计算分析后控制灌溉/通风）。这三层完全对应物联网的感知、传输、处理架构，形成“采集-传输-控制”的闭环系统。
随着智能设备的普及，车辆也被赋予更多的智能属性，给消费者带来更加舒适、更加智能化的体验。车联网技术应用包括车辆安全与控制、信息服务、智能交通等方面。汽车加持车联网技术，不仅可以通过摄像头、雷达等实现红灯预警、行人预警，还可以让汽车做到自动驾驶。
基于人工智能技术的车载电脑收集来自车载传感器、
路边基础设施单元和其他车辆的数据，帮助汽车识
别周边环境，从而能够应对突发情况，使车辆导航
系统实时协调周围环境并执行复杂路径规划(图2-1-5)。
03
新知讲解
案例分析二
图 2-1-5
03
新知讲解
分析车联网中三层结构的硬件基础、技术手段及实现效果，完成表2-1-3。
马上行动
层次 硬件基础 技术手段 实现效果
感知层 车载传感器、GPS、车载诊断系统 计算机视觉、RFID、环境感知技术 实时采集车辆位置、速度、周边环境数据，实现障碍物检测和交通信号识别。
网络层 车载通信模块、路边单元、卫星 V2X（车联网通信）、DSRC、蜂窝网络 实现车与车（V2V）、车与基础设施（V2I）的数据交互，保障低延迟、高可靠性通信。
应用层 车载电脑、云端服务器、用户终端 云计算、AI算法、大数据分析 提供自动驾驶决策、路径规划、紧急预警及个性化信息服务（如导航、娱乐）。
03
新知讲解
车联网通过车载传感器（雷达、摄像头等）实时采集车辆状态和道路环境数据，借助5G/V2X通信技术实现车与车、车与基础设施的高效交互，并依托云端AI和大数据分析进行实时决策，最终实现自动驾驶、智能导航、碰撞预警等功能，形成"感知-通信-决策"的闭环智能交通系统。
小贴士
04
课堂练习
一、判断正误，正确的画”V“，错误的画”X“。
物联网的核心目标是让所有物体都能联网并交换数据。（ ）
传感器是物联网感知层的唯一设备。（ ）
物联网的架构通常分为感知层、网络层和应用层三层。（ ）
云计算技术属于物联网的网络层。（ ）
物联网的数据传输只能通过有线网络实现。（ ）
智能家居中的温湿度传感器属于物联网的感知层。（ ）
物联网的应用层主要负责数据采集。（ ）
车联网是物联网在交通领域的典型应用。（ ）
√
√
X
√
X
X
X
√
04
课堂练习
二、选择题
下列哪项不属于物联网的典型特征？（ ）
A. 全面感知 B. 可靠传输 C. 人工操作 D. 智能处理
物联网的哪一层负责将传感器数据传送到云端？（ ）
A. 感知层 B. 网络层 C. 应用层 D. 物理层
智能农业中，自动灌溉系统根据土壤湿度数据调节水量，这体现了物联网的（ ）。
A. 感知能力 B. 传输能力
C. 智能决策能力 D. 人工控制能力
C
C
B
05
拓展延伸
物联网的“万物互联”
物联网就像一张无形的智能大网，把生活中的各种物品都连接起来。比如智能手环能监测健康数据，家里的空调可以远程控制，农田里的传感器能自动调节灌溉。这些设备通过传感器感知环境，借助无线网络传输数据，再通过云端智能分析做出决策。物联网正在改变我们的生活，让城市更聪明，家居更便捷，农业更高效。但同时也需要注意网络安全，保护个人隐私。试着用手机控制智能设备，你就能亲身体验物联网的神奇！
05
拓展延伸
物联网的三大关键技术
物联网的三大关键技术构成了它的"智慧系统"：传感器就像设备的感官，能精确感知温度、湿度、运动等数据；无线网络是信息高速公路，通过Wi-Fi、5G等技术实现设备间的即时通讯；云计算则像超级大脑，不仅能存储海量数据，还能通过人工智能进行分析决策，让设备真正"聪明"起来。
05
拓展延伸
物联网的未来应用
未来物联网的应用会让生活更酷炫：路灯能根据天色自动开关，超市购物不用排队就能自动结账，医生甚至能通过智能设备远程为病人看病。在农业领域，传感器能精确判断农作物需要多少水和肥料，让种植更科学高效。
05
拓展延伸
物联网安全性
不过物联网也带来一些需要思考的安全问题：家里的智能摄像头可能会被黑客入侵，健康手环的数据可能被滥用。就像我们锁好家门一样，物联网设备也需要设置密码、定期更新软件，保护隐私安全。科技越发达，我们越要学会正确使用它。
06
课堂总结
1
引入新知内容
2
了解物联网温室大棚
3
了解物联网主要技术
4
完成课题练习
5
进行相关知识拓展
1
2
3
4
5
物联网特征及架构
07
板书设计
物联网特征及架构
1、进行新知引入
2、理解物联网的概念及工作流程
3、感受物联网带来的变化
4、完成课堂练习
5、进行知识拓展
课后作业。
1、描述你的创意小发明。
08
课后作业
如果让你发明一个物联网小设备，你希望它有什么功能？
我想发明一个"智能护眼台灯"，它能通过内置传感器检测我的坐姿和用眼距离，当我趴得太近或坐姿不正时，台灯会发出柔和的提醒光效并语音提示；它还能根据环境光线自动调节亮度，并通过物联网连接手机，让家长随时查看我的用眼习惯数据，帮助培养健康的用眼习惯。
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine

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