桂小林《物联网技术导论》教案2013版

(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林1桂小林11物联网技术导论西安交通大学桂小林西安交通大学电子与信息工程学院计算机科学与技术系2013.06.23(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林2(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林3课程内容课程大纲描述第1章物联网概论第2章物联网体系结构第3章传感器技术第4章标识与定位技术第5章现代通信技术第6章物联网数据处理第8章物联网的典型应用(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林4桂小林4课程大纲描述本课程作为物联网工程专业的第一门课程主要基于物联网的应用视角，介绍物联网的基本原理。包括：介绍了物联网概念、体系结构、关键技术和典型应用。具体内容包括：物联网感知技术（含传感器原理、射频标识原理和空间定位原理）、物联网传输技术（含短距离无线技术，移动通信技术和卫星通信技术）、物联网数据处理技术（含数据存储技术和数据检索技术）物联网安全技术（含信息安全技术、物联网分层次安全技术物联网应用实例。(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林5桂小林5一、课程目的课程目的是使学生通过课程的学习，能够初步了解物联网的基本概念、关键技术及其应用方法，为运用这些技术和方法构建物联网应用系统打下基础；了解物联网工程专业的知识体系、课程体系、专业概貌。先修课程：无学时数：理论学时：32学分：2学分(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林6桂小林6二、教学大刚与知识单元教学大纲：(1)计算模式的演化(2)物联网的模型(3)物联网感知技术概述(4)物联网通信技术概述(5)智能数据处理概述(6)物联网控制技术概述(7)物联网安全技术概述(8)物联网应用模式涵盖知识单元：AR1计算模式的演化AR2物联网的模型AR3物联网感知AR4物联网通信AR5智能数据处理AR6物联网控制AR7物联网安全AR8物联网应用ID3RFIDID6视频监控ID7定位技术CO4无线传感网(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林7桂小林77知识单元(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林8桂小林8AR1计算模式的演化最少学时：2学时知识点：计算模式网络的发展物联网概念学习目标：了解计算模式的演化历程了解网络技术的发展阶段和特点了解物联网的概念及产生的背景(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林9桂小林9互联网计算模式的演变普适计算是指在普适环境下使人们能够使用任意设备、通过任意网络、在任意时间都可以获得一定质量的网络服务的技术。物联网(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林10桂小林10UbiquitousComputingGRID物联网云计算普适计算(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林11桂小林11应用助推计算模式的演变物联网是应用需求的产物。由于人类对计算机性能的需求永无止境，在诸如预测模型的构造和模拟，工程设计和自动化，能源勘探，医学，军事等领域内对计算能力提出了极高的、具有挑战性的要求。而传统的计算模式已经难以适应日益增长的应用需求，计算模式发生改变成为必然。计算模式从基于同构系统的并行计算演变到基于异构环境的分布式计算，再从分布式计算演变到元计算、网格计算、云计算到物联网。(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林12桂小林12AR2物联网的模型最少学时：3学时知识点：功能模型层次模型拓扑结构学习目标：熟悉物联网的功能模型熟悉物联网的层次模型理解功能模型与层次模型之间的关系连接物联网常用网络拓扑结构(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林13桂小林13感知系统：十大类传感器。通讯系统：互联网/传感器网计算系统：计算机软硬件数据海：媒体、数据处理控制系统：控制算法、执行机构等(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林14桂小林14(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林15桂小林15AR3物联网感知技术最少学时：6学时知识点：标识的方法感知的方法学习目标：了解物联网中标识和感知的作用理解常用的定位和标识技术及方法熟悉常见的感知技术的工作原理和信息感知的基本方法(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林16桂小林16AR4物联网通信技术最少学时：4学时知识点：通信方式通信网络学习目标：了解通信在物联网中的作用熟悉物联网环境下的常用通信方式熟悉物联网环境下常用通信网络及其特点(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林17桂小林17AR5智能数据处理技术最少学时：4学时知识点：数据存储方法数据处理方法信息利用学习目标：了解物联网环境下的数据特征和数据存储需求了解网络存储的基本体系结构和特点了解数据中心的基本概念及典型的数据中心了解海量数据的智能处理技术熟悉物联网环境下海量信息利用的基本方法(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林18桂小林18AR6物联网控制技术最少学时：3学时知识点：控制模型控制技术学习目标：了解自动控制的基本原理理解常见的控制模型熟悉自动控制系统的基本控制方式了解物联网环境下的控制需求和控制功能(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林19桂小林19AR7物联网安全技术最少学时：4学时知识点：网络安全信息安全隐私保护学习目标：了解网络安全和信息安全的基本概念理解物联网面临的主要安全和隐私隐患熟悉物联网环境下保护位置信息的重要性理解提高物联网安全和保护位置信息及个人隐私的基本手段(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林20桂小林20AR8物联网应用最少学时：6学时知识点：应用模式应用架构学习目标：了解物联网的应用模式熟悉常见的物联网应用架构熟悉物联网应用系统的组成了解典型的物联网应用领域和应用系统(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林21桂小林21教学方法和手段课堂讲解观看录像现场参观实地调查(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林22桂小林22第一门专业课程的重要性从一个应用开始，展示物联网专业的知识模型梳理出专业的主要知识形成学生的专业知识主线构造学生的专业认知能力建立学生的“物联网”思维带领学生开展参观性实验(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林23桂小林23课程导引物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》将以物联网为代表的新一代信息技术列为重点培育和发展的战略性新兴产业，《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》对培育发展以物联网代表的新一代信息技术战略性新兴产业做了全面部署(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林24桂小林24物联网的愿景与动因-1/2cameraphones.1billionRFIDtags30billionNearly85%ofnewautomobileswillcontaineventdatarecordersby2010.85%InstrumentedInterconnectedIntelligent（IBM）IBM(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林25桂小林25People,systemsandobjectscancommunicateandinteractwitheachotherinentirelynewways.Therewillbeanestimated2billionpeopleontheinternetby2011.2billionThereareanestimated4billionmobilephonesubscribersworldwide.4billionSoon,therewillbe1trillionconnecteddevicesintheworld,constitutingan“internetofthings.”1trillionInstrumentedInterconnectedIntelligent（IBM）物联网的愿景与动因-2/2IBM(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林26桂小林26课程教材(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林27桂小林27第一章物联网技术概论桂小林2013.3.5(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林28桂小林28281.1物联网的概念1.2物联网的起源与发展1.3物联网的应用报告内容(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林29桂小林29第一章物联网概论基本要求理解物联网的基本概念了解物联网技术的发展历程调研物联网的典型应用收集网络视频，了解物联网的特性。(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林30桂小林301.1物联网的概念近几年来，伴随着网络技术、通信技术、智能嵌入技术的迅速发展，“物联网”一词频繁的出现在世人眼前。作为下一代网络的重要组成部分之一，物联网概念的提出，受到了学术界、工业界的广泛关注，特别是它在刺激世界经济复苏和发展方面的预期作用，引起了欧、美、日、韩等发达国家的重视，从美国IBM的“智慧地球”到我国的“感知中国”，各国纷纷制定了物联网发展规划并付诸于实施。业界专家普遍认为，物联网技术将会带来一场新的技术革命，它是继个人计算机、互联网及移动通信网络之后的全球信息产业的第三次浪潮。(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林31桂小林31物联网的概念由于目前对于物联网的研究尚处于起步阶段，物联网的确切定义尚未统一。物联网一般的英文名称为“InternetofThings”。顾名思义，物联网就是一个将所有物体连接起来所组成的物-物相连的互联网络。物联网，作为新技术，定义千差万别。一个普遍被大家接受的定义为：物联网是通过使用射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID）、传感器、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息采集设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林32桂小林32物联网的定义(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林33桂小林33人与自然和谐相处需要更多地感知物理世界物联网=物理世界与信息网络的无缝连接智能交通远程医疗智能家居环境监测公共安全绿色农业工业监控33物联网是指通过信息传感设备按照约定的协议，把任何物品与信息网络连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化的识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，它是在互联网基础上的延伸和扩展的网络。物流管理(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林34桂小林34物联网的特征与传统的互联网相比，物联网具有以下三个主要特征，如图1-1所示：(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林35桂小林351．全面感知“感知”是物联网的核心。物联网是具有全面感知能力的物品和人所组成的，为了使物品具有感知能力，需要在物品上安装不同类型的识别装置，例如：电子标签（Tag）、条形码与二维码等，或者通过传感器、红外感应器等感知其物理属性和个性化特征。利用这些装置或设备，可随时随地获取物品信息，实现全面感知。(配套清华大学出版社桂小林主编《物联网技术导论》教材)桂小林36桂小林362．可靠传递数据传递的稳定性和可靠性是保证物-物相连的关键