资源简介

(共32张PPT)
主题二 活动4
物联网平台应用
（湘科版）八年级
上
1
核心素养目标
3
新知讲解
5
拓展延伸
2
新知导入
4
课堂练习
板书设计
6
感知物联网平台在连接设备与管理数据中的枢纽作用，能识别平台与应用的基本关系。
理解发布/订阅模式及MQTT协议的工作原理，能分析主题的发布与订阅过程，掌握物联网信息交互的基本逻辑。
能搭建物联网实验平台，编写程序模拟设备通过Wi-Fi发布与订阅主题，实现远程数据采集与通信。
了解我国物联网平台发展现状，认识自主可控平台对数据安全与国家安全的重要意义。
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
01
核心素养目标
02
新知导入
数量庞大的共享单车分布在各个公共场所，散布在各地的用户可以通过手机应用，方便地实现寻车、开锁、骑行、计费等各种功能，共享单车需要被调配到最需要它们的地方。
这些功能的实现离不开物联网平台与应用的支持。
一、物联网平台与应用
03
新知讲解
公园的广场有开阔、平整的场地，配备了各种游乐和体育设施，为各种游戏和体育项目提供了活动平台，这些游戏和体育项目就像“公园平台”中不同的“应用”。
一、物联网平台与应用
03
新知讲解
生活中有各种各样的平台。
例如，在智能手机平台上可以安装各种应用；在社交平台上可以运行各种小程序；在短视频平台上可以发布各种小视频。
一、物联网平台与应用
03
新知讲解
物联网同样有类似的平台。物联网平台不仅提供基础的接入服务，还可以在物联网平台上，根据不同的需要开发各种应用服务。
一、物联网平台与应用
03
新知讲解
共享单车系统中，数量庞大的单车和用户之间的关联及管理，都是通过物联网平台及应用实现的。
共享单车的位置、行程和开锁等信息通过网络发送到物联网平台，管理系统和手机APP通过物联网平台交换数据，协调运行，满足人们的出行需求。
一、物联网平台与应用
03
新知讲解
我们可以在本地计算机上，使用免费的开源服务器软件，搭建一个物联网实验平台。
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新知讲解
探
究
践
实
1．在本机上搭建物联网实验平台。
打开 SIoT 开源服务器程序压缩包，运行安装软件。
03
新知讲解
探
究
践
实
2．访问物联网实验平台。
打开计算机浏览器，输入 http://192.168.1.10:8080，输入账号、密码，登录 SIoT 管理平台。
登录后可以看到本地 SIoT 平台已经搭建成功，可以查看项目列表、设备列表等。
二、物联网基本协议
03
新知讲解
信息交互的发布／订阅模式
在物联网系统中，设备数量大，种类多，信息交互非常复杂。如果直接管理连入物联网平台设备的数据发送和接收，不仅非常复杂，也很困难。采用发布／订阅模式来实现信息交流，就会变得简单和高效。
二、物联网基本协议
03
新知讲解
信息交互的发布／订阅模式
发布／订阅模式包含三个角色，分别是发布者、代理和订阅者，它们通过主题关联在一起。
二、物联网基本协议
03
新知讲解
信息交互的发布／订阅模式
信息交互的过程可以分为三步：
1
2
3
订阅者从代理获得订阅的主题信息
发布者发布主题信息到代理。
订阅者订阅一个或多个主题
在这个过程中，发布者无需知道订阅者是谁，订阅者也无需知道接收到的订阅主题信息是哪个发布者发布的，大大降低管理的复杂性。
二、物联网基本协议
03
新知讲解
信息交互的发布／订阅模式
例如，温度传感器发送温度值到代理的“温度”主题，如果订阅者订阅了“温度”这个主题，它就会收到代理转发的温度值。
03
新知讲解
在生活中，发布／订阅模式也十分常见。例如，如果关注了某个感兴趣的公众号，作者一旦发布了新的文章，系统会自动向订阅者推送相关信息；如果在邮局订阅了某种杂志，杂志出新刊时，邮递员会把新刊投送给订阅者。用发布／订阅模式分析以上两种应用。
思
考
析
分
应用 发布者 订阅者 代理 主题
公众号
报刊订阅
公众号作者
关注的读者
杂志社/报社
订阅的读者
微信平台
公众号文章
邮局/发行平台
杂志新刊
二、物联网基本协议
03
新知讲解
物联网相关协议
与互联网类似，物联网也需要层次化的协议支持。
二、物联网基本协议
03
新知讲解
物联网相关协议
MQTT是一种基于发布／订阅模式的通信协议。作为一种低开销、低带宽占用的通信协议，MQTT协议在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用。MQTT与HTTP都属于应用层协议，需要网络传输层TCP/IP协议支持，所以编程时需设置物联网实验平台服务器的IP地址。
三、体验物联网平台与应用
03
新知讲解
我们搭建的物联网实验平台采用MQTT协议。信息发布者和订阅者通过主题传输信息，主题的命名规则为“项目ID/设备名”。
三、体验物联网平台与应用
03
新知讲解
通过物联网平台远程采集数据，具有更大的灵活性，是物联网数据采集的主要形式。
03
新知讲解
1．实验目的：模拟通过物联网平台采集方向信息的简单应用。
2．实验设计：小组合作，主控板 A 扮演共享单车，通过 Wi-Fi，将方向信息发送到实验平台的“共享单车/方向”主题，主控板 B 扮演管理端，通过 Wi-Fi，订阅“共享单车/方向”主题，接收共享单车的方向信息。
探
究
践
实
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新知讲解
3．实验准备：两块主控板、编程计算机、安装好物联网实验平台的主机（SIoT服务器）。
4．实验过程：
(1）编写连接物联网平台程序。在“网络服务”中选择“Wi-Fi”“MQTT”模块，编写主控板A的程序。
探
究
践
实
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新知讲解
探
究
践
实
4．实验过程：
03
新知讲解
探
究
践
实
4．实验过程：
(2）编写主控板B的程序。
03
新知讲解
探
究
践
实
4．实验过程：
（3）将程序分别上传到A、B主控板，运行程序，观察两块显示屏上的信息。
（4）打开SIoT管理平台，查看“共享单车/方向”主题下接收的消息。
04
课堂练习
1．基于MQTT协议，信息发布者和订阅者是通过 来传输信息的。
2．下面关于MQTT协议的描述，错误的是（ )。
A．发布者发布的主题，可以同时被多个订阅者订阅
B．信息发布和订阅必须同时进行
C．发布者发布主题“共享单车／方向”的消息后，只有订阅了该主题的订阅方才能收到该消息
MQTT服务器
（代理/Broker）
B
04
课堂练习
3．比较下面两种远程数据采集方式，说一说它们有何异同。
相同点：两种都通过无线网络采集传感器数据，最终上传至后台服务器存储处理。
不同点：
第一种：设备直连远端服务器，结构简单，但设备多了不好统一管理。
第二种：设备先上传到物联网实验平台，由平台中转至服务器，集中管控、扩展性更好，是物联网标准方案。
05
拓展延伸
物联网平台是一种用于连接、管理和控制物联网设备的软件与硬件系统。物联网平台提供了一个中心化的架构，用于收集、存储、分析和可视化与物联网设备相关的数据，以实现智能化的应用和服务。
类型 代表平台
运营商平台 天翼物联（电信）、联通物联网平台、OneNet（移动）
互联网平台 阿里云物联网、腾讯QQ物联、百度天工、京东智联云
05
拓展延伸
06
板书设计
物联网平台应用
三、MQTT协议
基于发布/订阅，低开销、低带宽
四、体验平台应用
主控板A（发布方向）→ 平台 → 主控板B（订阅方向）
一、平台与应用
平台：提供接入服务，连接设备与用户
应用：基于平台开发的各种服务
二、发布/订阅模式
发布者 → 代理（主题）→ 订阅者
发布者与订阅者解耦
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