(共24张PPT)
义务教育《信息科技》
8 年级上册
物联通场馆
第1单元
博物馆是保护和传承人类文明的重要殿堂,是连接过去、现在、未来的桥梁。参观博物馆也是同学们长知识、增见识的重要途径。今天的博物馆已经悄然发生了一些变化,当你走到一处展品前,耳机里会自动响起该展品的介绍信息;当你正在为迷路、绕路而发愁时,系统已为你规划好合适的路线;当你疑惑为何珍贵展品旁没人守护时,其实所有的展品都在严密的监控和保护中……那这一切都是怎么实现的呢?就让我们带着疑问,走进物联网的世界,了解这一新技术给我们带来的诸多惊喜。
第1课
万物皆可联
学习目标
情境引入
新知学习
项目探究
目录
学习目标
能够描述万物互联时代的特征,说出当前所使用的网络协议,解释物联网的定义;
能够说明RFID系统构成并列举其中重要组件,复述RFID技术在博物馆中的应用场景;
能够分辨智能门禁RFID系统中的芯片和天线,独立完成RFID标签数据的读写;
能够使用智能手表的电话、定位、Wi-Fi、健康等功能。
随着科技的发展,智能展厅逐渐走进我们的生活。无论是博物馆还是展览馆,讲解员都在逐步减少,更智能、更高效的智能导览机器人有能力代替人力完成讲解。这些机器人能够很好地满足一般游客的需求,它们不仅能够提供指引路线的服务,还能准确识别游客正在关注的展品,并实时提供更加丰富的信息推送服务,如文字、语音和视频等资源。
神泉谷景区室外导览
AI交互机器人——“文渊”
生活中我们已经接触过很多物联网的应用了,只是可能沉浸其中而不自知,现在就让我们深入探索物联网的秘密,去了解它的运行原理吧!
情境引入
“万物互联”是一个美好的时代,因为所有物品都连接入网,你再也不会因为丢失一件物品而烦恼,因为它自己会告诉你它躲在了哪里?你再也不会因为担心买到假货而沮丧,因为货品自己会告诉你,它的生产、运输和销售过程。
1.万物互联时代
新知学习——初识互联网
天津港全物联网集装箱码头
你再也不会担心在从来没有去过的城市迷路或者错过美丽的风景,因为智能导航系统会为你推荐最佳路径,也会根据你的偏好主动为你推荐景点,或者当你经过某一个不起眼的角落时,会自动为你介绍容易被忽视的、风景背后的故事。
1.万物互联时代
新知学习——初识互联网
北航团队自主研发的
系列仿生智能导航系统
1.万物互联时代
新知学习——初识互联网
当你身处万物互联的情境中,你周边数万个“物”会与你自动连接,它们会根据你的实际情况与偏好为你提供个性化的定制式服务。是不是很期待这样的时代快点到来呢?你想尽快参与到这个时代中来吗?
图1-1 万物互联
传统的IPv4网络协议的地址数量只有232个,已经不能满足万物互联的需求了。
现在我们使用IPv6网络协议,它的地址数量有2128个,这足以让地球上的每一粒沙子都能分到一个地址。
新知学习——初识互联网
2.地址分配
要想连入网络,每一个连接对象都需要有一个地址,要实现万物互联,得需要多少个地址呢?
物联网是指把所有的物品通过射频识别(Radio Frequency Identification,简称:RFID)等传感器设备与互联网连接起来,实现所有物品的智能化识别和管理,如图所示。
图1-2 手机与物联网设备相连
万物互联在现实中使用物联网设备来实现。
3.物联网
新知学习——初识互联网
RFID系统一般由信号发射机、信号接收器、发射及接收天线等部件组成, 如右图所示。
1. RFID原理
新知学习——物联网原理初探
图1-3 RFID系统
信号发射机大多数时候会以电子标签(TAG)的形式出现,标签由耦合元件和芯片组成,每个标签都有自己的识别码,如同条码符号,用来标识需要识别传输的信息。
1. RFID原理
新知学习——物联网原理初探
图1-3 RFID系统
信号接收器一般叫作读写器,它的基本功能是与标签进行数据交换。
1. RFID原理
新知学习——物联网原理初探
图1-3 RFID系统
博物馆是征集、典藏、陈列和研究代表自然和人类文化遗产事物的场所,博物馆的馆藏物品一般都有很高的价值,需要精细保护与妥善管理。传统人工管理方式效率低、容易出错、费时费力,过段时间就要清点一次库存,对工作人员来说负担极大。
2. RFID应用
新知学习——物联网原理初探
河南省三门峡市
仰韶文化博物馆
RFID技术能帮助博物馆实现藏品的智能化管理,通俗地讲,RFID技术实际上就是无线射频识别设备,同时也可以为设备短暂充能或者交换数据。设备可以是饭卡、门卡等类似的硬质卡片,也可以是一张纸,如门票等,它的出现使识别、充能或者数据交换等操作不受时间、空间的限制。博物馆工作人员使用 RFID技术能实现藏品的智能化管理。由于博物馆的藏品数量庞大,文物、史料与档案等管理、利用极为复杂,在馆藏的入库、存放、利用、搬运、出库、归还等环节中使用 RFID技术,进行数据的自动采集,会极大提升博物馆工作人员的工作效率,实现现代化的科学管理。
2. RFID应用
新知学习——物联网原理初探
除了藏品的管理之外,还可以使用 RFID和无线网络等技术,实现博物馆参观路线规划以及实时展品讲解等智慧导览功能,国家博物馆就有完善的智慧管理系统,如右图所示。
2. RFID应用
新知学习——物联网原理初探
图1-4配有智慧管理系统的国家博物馆
智能门禁 RFID 系统通过 RFID 读写器读取 RFID 标签中存储的信息来确认访问者的身份,让我们走进生活中的智能门禁 RFID系统,观察系统的工作流程,分析RFID的工作原理,并完成下表。
事件 心得
1. 认识RFID芯片
2. 认识RFID天线
3. 尝试读出RFID标签数据
4. 尝试将数据写入RFID标签中
5. 其他事件
项目探究——认识RFID系统
如右图所示,智能手表除了通信功能外,还配备 GPS、北斗、加速度、陀螺仪等传感器模块,能够实现室内外的精准定位,能让监护人迅速找到走失的老人和孩子,而这些传感器和通信网络协作是物联网的应用基础。
图1-5 智能手表
项目探究——认识以智能手表为代表的物联网设备
请同学们探究、使用智能手表的功能,并填写下表。
基本功能 使用心得
1.电话功能
2.定位功能
3.Wi-Fi功能
4.健康功能
5. 其他功能
项目探究——认识以智能手表为代表的物联网设备
让我们尝试使用 RFID 标签和读写器制作自己专属的图书 RFID 标签,制作过程通常包括以下三个步骤。
最后,保存写入的信息,并使用读写器再次读取RFID标签的数据,查看是否写入成功。
然后,将该书的信息写入RFID标签,包含书名、ISBN等。
首先,将RFID标签粘贴到书脊位置,用读写器读取RFID标签的数据。
操作练习——练一练
利用读写器读取其他同学书上的RFID标签,检查标签的内容与图书内容是否一致,并尝试搭建一个简单的图书馆场景,利用 RFID标签实现图书的借阅和归还。
操作练习——做一做
近场通信(Near Field Communication,简称:NFC),是一种新兴无线通信技术,在非接触式射频识别技术的基础上,结合无线互联技术整合演变而成。它的通信距离很短,通常在几厘米内,通过两个设备相互靠近传输数据,如使用手机 NFC可以传输联系人信息、网址和照片等。与 RFID技术相比,NFC可以双向传递信息,即两个设备都可以主动发送和接收信息,而 RFID则只有读取设备能够主动获取信息。此外,NFC 的通信距离更短,RFID 的通信距离可以达到几米或者更远。
拓展阅读——近场通信