物联网技术与应用、物联网导论教案

课 程

名 称

物联网技术与应用（导论）

总计： 学时

课 程

类 别

专业课

学分/学时

讲课： 学时

实验（践）： 学时

上机： 学时

任 课

教 师

职称

讲师

授课对 象

专业班级：

基要本参教考材资和料主

教材： 《物联网技术与应用》，机械工业出版社

课

程

目

标

本课程是物联网工程专业的一门专业基础课，是通过理论和实践教学，主要让学生掌握物联网概论、物联网感知层技术、物联网网络层技术、物联网应用层技术、物联网信息安全技术以及物联网在各个领域的典型应用。该课程帮助学生理解物联网的概念，开阔学术视野，启发学习兴趣。

教

学

重

点

及

难

点

1.物联网的基本组成，理解感知层、网络层、应用层的功能，了解物联网所需环境及面临的挑战；

2.感知层的概念、作用，理解常见传感器的类型、特征，了解传感器的语音，掌握不同类型传感器的工作原理，掌握传感器选择的一般原则。

3.无线传感器网络的特点、核心技术及协议，了解无线传感器网络应用。

4.物联网应用层的基本概念。了解云计算与大数据在物联网中的应用。

课次

1

课时

2

课 型

（请打√）

理论课（√） 讨论课（）

实验课（） 习题课（）

其他（）

授课题目（教学章、节或主题）：

第1章 物联网概论（1.1,1.2）

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

了解物联网发展的社会背景与技术背景

掌握物联网定义与技术特征

理解物联网结构特点

理解物联网与互联网的区别与联系

教学重点及难点：

物联网定义与技术特征

教 学 基 本 容

方法及手段

课次

2

课时

2

课 型

（请打√）

理论课（√）讨论课（）

实验课（） 习题课（）

其他（）

授课题目（教学章、节或主题）：

第1章 物联网概论（1.3~1.5）

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

了解物联网发展的社会背景与技术背景

掌握物联网定义与技术特征

理解物联网结构特点

理解物联网与互联网的区别与联系

教学重点及难点：

物联网定义与技术特征，物联网的体系结构

教 学 基 本 容

方法及手段

一、复习上节课容，导入新课（设疑法、提问法）

可采用提问的方式复习上节课容，然后接着讲述本节课的教学容

二、新课教学（讲解法、提问法、示法）

1. 物联网的概念：简单的理解让物与物之间会感应会说话；“在互联网概念”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。（具体概念省略）

2.物联网的发展：

1995年，Bill Gates在《未来之路》中提及物联网概念；

至今，中间具体容省略。

◆ 物联网在国的发展：

◆ 互联网、物联网与泛在网的之间的关系

给学生5分钟时间讨论

3. 物联网体系架构

分为三层：即感知层、网络层和应用层。

分为四层：即感知层、传输层、服务管理层（也称智能层）和应用层。本质上讲这两种分法都是一样的。

4.关键技术

（1）感知与识别技术

（2）通信与网络技术

（3）云计算技术

（4）中间件技术

7.物联网的应用

三、课堂小结

作业布置：

上网了解物联网框架结构的相关知识。预习下堂课的容

通过本次课的学习，学生对物联网有一个直观的了解，能够知道物联网的框架结构。

课次

3~4

课时

4

课 型

（请打√）

理论课（） 讨论课（）

实验课（√） 习题课（）

其他（）

授课题目（教学章、节或主题）：

物联网基础实验

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

掌握CC2530的IO口寄存器设置，掌握LED自动闪烁编程方法。

教学重点及难点：

CC2530的IO口寄存器设置

教 学 基 本 容

方法及手段

课程概述

CC2530 单片机具有 21 个数字输入/输出引脚，可以配置为通用数字 I/O 或外设 I/O信号，可配置为连接到 ADC、定时器、SPI 或串口外设。这些 I/O 口的用途，可以通过用户软件配置一系列寄存器实现。

本实验用到 P0 口和 P2 口，两个口的设置类似。以下以 P0 口为例，寄存器主要有P0（数据）、P0SEL（功能选择）、P0DIR（方向选择）和 P0INP（输入模式选择）；每个寄存器都可以位寻址，下面表格列出了各个寄存器的定义和复位值。P0 （P0 口寄存器）

复位后 P0=0xFF，对 P0 口进行操作前，一般要先设置好 P0SEL、P0DIR 和 P0INP

寄存器。P0SEL （P0功能选择寄存器）

复位后 P0SEL=0x00，即 P0 口为普通 IO 口。如果要为外设功能，把相应位设为 1即可。外设功能主要包括：ADC 转换，串口，SPI 口，定时器，DEBUG 调试口等。 P0DIR （P0方向选择寄存器）

复位后 P0DIR=0x00，即 P0 口为输入。如果要为输出，把相应位设为 1 即可。

复位后 P0INP=0x00，即 P0 口为上拉/下拉，具体由 P2INP 寄存器的位 PDUP0 指定：PDUP0=0 为上拉；PDUP0=1 为下拉。如果要为三态，把相应位设为 1 即可。

2、相关电路图

板上有 1 个电源灯（D4），两个状态灯（D2 和 D3），电路如下图所示：

CC2530 接口电路 发光二极管驱动电路

当 P0.0 输出低电平时，发光二极管 LED1 点亮；P0.0 输出高电平时，发光二极管LED1 熄灭。当 P2.0 输出低电平时，发光二极管 LED2 点亮；P2.0 输出高电平时，发光二极管LED2 熄灭。

案例讲解、

多媒体讲解

讨论及总结

作业、讨论题、思考题：

书中练习

教学反思：

学生的应根据自己的兴趣多思考用物联网能够解决哪些问题。

课次

5

课时

2

课 型

（请打√）

理论课（√） 讨论课（）

实验课（） 习题课（）

其他（）

授课题目（教学章、节或主题）：

第2章 物联网感知层技术（2.1,2.2）

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

了解射频识别系统技术概念发展，掌握其工作原理，掌握其特点和应用领域

教学重点及难点：

射频识别系统技术的工作原理和应用领域

教 学 基 本 容

方法及手段

一、复习上节课容，导入新课（设疑法、提问法）

可采用提问的方式复习上节课容，然后接着讲述本节课的教学容

二、新课教学（讲解法、提问法、示法）

1.相关概念：

RFID是射频识别技术的英文（Radio Frequency Identification，RFID）的缩写，即射频识别。常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码等。

2.介绍RFID系统组成的各个部分

（1）标签

（2）天线

（3）读写器

（4）主机

2.RFID的分类与原理 RFID的工作原理：

读写器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当RFID进入发射天线工作区域时产生感应电流，标签获得能量被激活，将自身编码等信息通过置发送天线发送出去，系统接收天线接收到标签发送来的载波信号，经天线调节器传送到读写器，读写器对接收的信号进行解调和解码然后送到后台主系统进行相关处理；主系统根据逻辑运算判断该标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。

4.RFID的典型应用 ：

RFID技术广泛应用在社会生产生活各领域。日常生活中我们经常要使用各式各样的数位识别卡，如信用卡、卡、金融IC卡等。大部分的识别卡，都是与读卡机作接触式的连接来读取数位资料，常见方法有磁条刷卡或IC晶片定点接触。射频识别系统最重要的优点是非接触识别，它能穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢和条形码无法使用的恶劣环境阅读标签，并且阅读速度极快，大多数情况下不到100ms。

证件管理 、RFID电子门票 、高速公路自动收费及交通管理 、门禁保安、生产线自动化、防伪

三、课堂小结

案例讲解、

多媒体讲解

讨论及总结

作业、讨论题、思考题：

总结日常生活中所见到的RFID技术，说明其类别。

教学反思：

通过本次课的学习，学生对RFID中所用的识别技术有了解，能够在日常生活中掌握条形码、磁条卡、IC卡的优缺点和应用领域。

课次

6

课时

2

课 型

（请打√）

理论课（√） 讨论课（）

实验课（） 习题课（）

其他（）

授课题目（教学章、节或主题）：

第2章 物联网感知层技术（2.3,2.4）

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

熟悉各种传感器及其应用领域, 2.了解湿度传感器。

教学重点及难点：

传感器及其应用领域

教 学 基 本 容

方法及手段

1.回顾上节课容，介绍本节课的学习任务

2.新课教学（讲解法、提问法、示法）

一．传感器相关概念

传感技术是物联网的基础技术之一，是自动检测和自动转换技术的总称，处于物联网构架的感知层。

传感器是一种能把特定的被测信号，按一定规律转换成某种“可用信号”输出的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。所以，传感器又经常称为变换器、转换器、检测器、敏感元件、换能器等。顾名思义，传感器的功能包括感和传，即感受被测信息，并传送出去。根据传感器的功能要求，它一般应由三部分组成，即：敏感元件、转换元件、转换电路.

二、温度传感器 

大家一起看看书上的介绍。能够探测物体温度及其变化并转换成电信号的电子器件叫作温度传感器。 

大家思考一下，温度传感器的作用很明显和红外线相同是用来探测温度的，那么它能用在什么方面呢？ 

三、湿度传感器 

在天气预报中，经常会出现温度和湿度的预报，这是因为对种植业来说，湿度和温度同样重要。湿度指的是什么有同学知道吗？ 

原来我们的空气，是有一定的水汽，水汽的多和少对环境还是很有影响的，这也是很多铁制品，在放置一段时间后，会生锈的原因，那么怎么样的湿度是适宜的呢，我们一起来看看书上的介绍。 

温度不控制，对生活的影响大家很容易感受到，那么湿度如果不控制，对我们的生活是否有影响呢？

四、红外传感器

1.大家知道或者了解红外线么？ 

2.什么东西可以发出红外线呢，人体可以么？ 

学生思考、讨论、交流。 

3.认识红外线传感器 

①阅读课本，初步认识红外线传感器。 

②指名学生说出红外线传感器的操作特点。 

③深入介绍，加深学生印象，使学生对物联网的应用有更加深入的了解。 

案例讲解、

多媒体讲解

讨论及总结

作业、讨论题、思考题：

通过书本和网络总结常见的传感器，并说明其作用

教学反思：

通过本次课的学习，学生能够掌握传感器的慨念，并能知晓日常生活中常见传感器的作用。

课次

7，8

课时

4

课 型

（请打√）

理论课（） 讨论课（）

实验课（√） 习题课（）

其他（）

授课题目（教学章、节或主题）：

传感器采集实验

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

掌握人体感应传感器的操作方法；

掌握人体感应传感器采集程序的编程方法

教学重点及难点：

编写人体感应传感器采集程序

教 学 基 本 容

方法及手段

1. 人体感应传感器介绍

采用基于人体热释传感原理的人体感应传感器模块。开关信号输出，当有人靠近时， 输出高电平，无人靠近时输出低电平。

2. 人体感应传感器的接口电路

人体感应传感器的接口电路如下图所示。通过 CC2530 的 IO 口，采集人体感应传感器的开关输出状态，从而感知是否有人靠近。

人体感应传感器接口电路

R12 和 R15 组成分压电路，将人体感应传感器输出的 5V 高电平信号分压到 CC2530可接受的 3.3V 电平标准。

【实验步骤】

连接好仿真器，及带传感器 1 扩展板的通用调试母板；

参照 5.1 IAR 安装及使用说明中的步骤“如何新建一个工程->添加配置->添加文件->编译->下载调试运行”的过程，新建一个工程 ManSensor，添加相应的文件，并修改 ManSensor 的工程设置；

创建 ManSensor.c 并加入到工程 ManSensor 中；

编写 ManSensor.c 程序, 并进行编译，成功后，下载并运行.

人靠近或离开人体感应传感器，观察通用调试底板上的 D2、D3 发光二极管的亮灭变化。

实验小结

案例讲解、

多媒体讲解

讨论及总结

作业、讨论题、思考题：

书中练习

教学反思：

学生的应根据自己的兴趣多思考用物联网能够解决哪些问题。

课次

9

课时

2

课 型

（请打√）

理论课（√） 讨论课（）

实验课（） 习题课（）

其他（）

授课题目（教学章、节或主题）：

第3章　物联网网络层技术（3.1）

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

了解物联网网络层的基本概念

了解计算机网络技术的发展与应用

了解移动通信网技术发展

5G与NB-IoT技术发展对物联网的影响

教学重点及难点：

物联网网络层的基本概念

教 学 基 本 容

方法及手段

1.回顾上节课容，介绍本节课的学习任务

2.新课教学（讲解法、提问法、示法）

从基于RFID技术的智能物流系统网络结构中分析物联网网络层的基本功能

物联网网络层的功能主要是：连接感知层与应用层，正确传输感知层的数据与应用层的控制指令，保证数据传输的安全性

要实现在任何时候、任何地点与任何一个物体之间的通信，物联网的通信与网络技术必须从传统的有线、固定节点通信方式为主，向移动、无线通信为主的方向扩展

网络层为物联网与云计算、大数据、智能技术的交叉融合，物联网与工业、农业、交通、医疗、物流、环保、电力等不同行业的跨界融合提供了通信环境和信息交互的平台

计算机网络技术的应用与发展

1 互联网的研究与发展

分组交换技术三个重要的概念

2. 互联网的发展

3. TCP/IP协议与物联网的发展

TCP/IP协议是互联网的核心协议；网络层IP协议有两个版本：IPv4与IPv6

IPv4的地址长度为32位，目前IPv4地址全部分配完毕

IPv6的地址长度定为128位，因此IPv6可以提供多达超过2128（3.4×1038）个地址

案例讲解、

多媒体讲解

讨论及总结

作业、讨论题、思考题：

书中练习

教学反思：

学生的应根据自己的兴趣多思考用物联网能够解决哪些问题。

课次

10

课时

2

课 型

（请打√）

理论课（√） 讨论课（）

实验课（） 习题课（）

其他（）

授课题目（教学章、节或主题）：

第3章　物联网网络层技术（3.2,3.3）

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

了解物联网网络层的基本概念

了解计算机网络技术的发展与应用

了解移动通信网技术发展

5G与NB-IoT技术发展对物联网的影响

教学重点及难点：

了解移动通信网技术发展

教 学 基 本 容

方法及手段

1.回顾上节课容，介绍本节课的学习任务

2.新课教学（讲解法、提问法、示法）

3.2.2 计算机网络的分类与特点

1. 计算机网络的分类方法

按覆盖的地理围划分，计算机网络可以分为5种基本的类型

2. 广域网（Wide Area Network ，WAN）

3. 城域网

4. 局域网（Local Area Network，LAN）

5. 个人区域网（Personal Area Network，PAN）

6. 人体区域网（Body Area Network，BAN）

无线个人区域网结构

3.3 移动通信网技术的研究与发展

3.3.1 蜂窝系统的基本概念

1. 大区制通信的局限性

2. 小区制的基本概念

大区制与蜂窝结构的区别

小区制的特点

3. 无线信道与空中接口

4. M2M技术及其在物联网中的应用

移动通信网M2M应用发展

3.3.2 移动通信技术与标准的发展

3.3.3 5G与物联网

1. 5G的需求与推动力

2. 5G的技术指标

5G与物联网

3.3.4 NB-IoT与物联网

NB-IoT应用示例

案例讲解、

多媒体讲解

讨论及总结

作业、讨论题、思考题：

书中练习

教学反思：

学生的应根据自己的兴趣多思考用物联网能够解决哪些问题。

课次

11

课时

2

课 型

（请打√）

理论课（） 讨论课（）

实验课（√） 习题课（）

其他（）

授课题目（教学章、节或主题）：

无线传输基础实验

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

1. 学习 ZStack 协议栈 OSAL 层的概念及代码运行流程。

2．学习如何修改 Z-Stack 协议栈程序以实现无线数据收发。

教学重点及难点：

ZStack 协议栈 OSAL 层的概念

教 学 基 本 容

方法及手段

1.Zigbee网络信道及PANID

Zigbee是一种短距离、低功耗的无线通信技术，其硬件基于CC2530单片机的RF无线 收发器。Zigbee协议根据IEEE 802.15.4通信规工作于频段在2.4GHZ，并且向上分了16 个频段（channel）作为通信时的通道。

PANID：私有网络ID号，这个为了区别同一通道下工作的不同私有网络。

这两个选项在ZStack协议栈中定义，在我们编译协议栈时确定，然后Zigbee设备启 动后建立网络时会安装我们编译时确定的这两个选项组建一个私用网络。

2.Zigbee设备类型：

协调器：负责网络组建、维护、控制终端节点的加入等。 路由器：负责数据包的路由选择。

中的配置文件决定，在相应的配置文件中有不同的宏定义，这些宏定义控制着ZStack协 议栈程序实现不同的功能。

3.Zigbee设备地址

ZigBee 设备有两种类型的地址。一种是 64 位 IEEE 地址，即 MAC 地址，另一种是

16 位网络地址。16 位网络地址是当设备加入网络后分配的。它在网络中是唯一的，用来在网络中鉴别设备和发送数据。其中，协调器的网络地址为 0x0000：

4.Zigbee通信方式广播、单播、组播

在Zigbee网络中的设备发送数据时，除了网络地址外，还要指定地址模式参数。地 址模式参数在ZStack协议栈中定义如下：

一般我们使用较多的是单播和广播模式：Unicast（单播）是标准寻址模式，它将数 据包发送给一个已经知道网络地址的网络设备。将 afAddrMode 设置为 Addr16Bit 并且在数据包中携带目标设备地址。当需要将数据包发送给网络的每一个设备时，使用广播（ broadcast ） 模 式 ， 地 址 模 式 设 置 为 AddrBroadcast ， 广 播 特 殊 地 址 为：

NWK_BROADCAST_SHORTADDR_DEVALL(0xFFFF)或 0XFFFD 0XFFFC。

案例讲解、

多媒体讲解

讨论及总结

作业、讨论题、思考题：

书中练习

教学反思：

学生的应根据自己的兴趣多思考用物联网能够解决哪些问题。

课次

12

课时

2

课 型

（请打√）

理论课（） 讨论课（）

实验课（√） 习题课（）

其他（）

授课题目（教学章、节或主题）：

传感器无线传输应用实验

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

1. 学习如何读取传感器数据并将其通过无线发送到网关。

2．学习如何修改 Z-Stack 协议栈程序以实现传感器数据读取及发送功能。

教学重点及难点：

读取传感器数据并将其通过无线发送到网关

教 学 基 本 容

方法及手段

1、基本原理

Zigbee 是基于 IEEE802.15.4 标准的低功耗个域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、 高数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。

对于 Zgibee 的应用其关键技术就是通过 zigbee 无线通信技术，实现上位机程序与zigbee 节点上的传感器之间的数据通信。我们简化其通信模式如下：

2、程序功能介绍

本实验基本流程：协调器建立 Zigbee 无线网络，终端节点自动加入该网络中，然后终端节点周期性地采集温度数据并将其发送给协调器，协调器收到温度数据后，通过串 口将其输出到用户 PC 机。无线温度实验流程图如图：

3、工程代码分析

本章SensorApp工程可以使用HelloApp工程修改而来。由于我们要采集节点板上的传 感器数据，需要我们在修改好工程后添加传感器数据采集代码。我们在SensorApp工程source目录下添加sensor.c和sensor.h文件，用IAR打开工程将这两个文件添加进App目录 下并编辑代码

案例讲解、

多媒体讲解

讨论及总结

作业、讨论题、思考题：

书中练习

教学反思：

学生的应根据自己的兴趣多思考用物联网能够解决哪些问题。

课次

13

课时

2

课 型

（请打√）

理论课（√） 讨论课（）

实验课（） 习题课（）

其他（）

授课题目（教学章、节或主题）：

第4章 物联网应用层技术(4.1 4.2)

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

掌握物联网应用层的基本概念

了解云计算在物联网中的应用

了解物联网大数据的基本概念

教学重点及难点：

云计算在物联网中的应用

教 学 基 本 容

方法及手段

1.回顾上节课容，介绍本节课的学习任务

2.新课教学（讲解法、提问法、示法）

4.1 物联网应用层基本概念

4.1.1 管理服务层的主要功能

中间件软件：屏蔽不同感知与执行设备的差异性，在物理上实现行业应用层与感知层的隔离，在逻辑上实现行业应用层与感知层的无缝连接.

数据存储服务：提供物联网海量数据存储、融合、查询、检索的服务

智能数据处理与智能决策服务：在高性能计算系统与云平台的支持下，提供智能数据处理与智能决策服务

4.1.2 行业应用层的基本概念

行业应用层的服务功能与应用层协议

行业应用层的主要组成部分是应用层协议，不同的物联网应用系统需要制定不同的应用层协议，例如智能电网的应用层协议与智能交通的协议不可能相同

应用层协议同样是由语法、语义与时序组成的语义表示做什么？语法表示怎么做？时序表示什么时候做？

4.2 物联网与云计算

4.2.1 云计算产生的背景

4.2.2 云计算的分类

IaaS—基础设施即服务，只涉及到租用硬件，是一种最基础的服务

PaaS—平台即服务，已经从硬件的基础上，租用一个特定的操作系统与应用程序，来自己进行应用软件的开发

SaaS—软件即服务，在云平台提供的定制软件上，直接部署自己的应用系统

4.2.3 云计算的主要技术特征

云计算是一种计算模式，它是将计算与存储资源、软件与应用作为服务，通过网络提供给用户，用户可以像使用水、电一样按需定制和使用云计算资源

云计算适合于物联网应用的快速开发、部署与应用，已经成为物联网重要的信息基础设施之一

4.2.3 云计算应用对物联网的影响

案例讲解、

多媒体讲解

讨论及总结

作业、讨论题、思考题：

书中练习

课次

14

课时

2

课 型

（请打√）

理论课（√） 讨论课（）

实验课（） 习题课（）

其他（）

授课题目（教学章、节或主题）：

第4章 物联网应用层技术(4.3) 5.1物联网网络安全的概念

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

掌握物联网应用层的基本概念

了解云计算在物联网中的应用

了解物联网大数据的基本概念

教学重点及难点：

了解物联网大数据的基本概念

教 学 基 本 容

方法及手段

1.回顾上节课容，介绍本节课的学习任务

2.新课教学（讲解法、提问法、示法）

4.3 物联网与大数据

4.3.1 数据挖掘的基本概念

透过数据，应用一定的分析方法，从大量数据中提取出一些有价值的信息和知识，这个过程就是“数据挖掘（Data Mining）

4.3.2 大数据的基本概念

1. 大数据概念的提出

2. 大数据的数据量单位

3. 物联网对大数据发展的贡献

物联网数据的特点

物联网为推动大数据、智能技术发展提供了源动力

4.3.3 大数据的特征

1.大数据的定义

（1）人为的主观定义

（2）大数据的“5V”特征

（3）工业界对大数据的认识

（4）大数据研究的科学价值

4.3.4 物联网大数据技术应用的重要性

1. 物联网大数据的特点

物联网大数据“5H” 特点

2. 物联网大数据的应用

高圣带锯机床智慧云服务系统

带锯机床智慧云服务系统的应用，使高圣公司从一家专用机床制造商转型为集设备制造与智能信息服务为一体的新型企业

案例讲解、

多媒体讲解

讨论及总结

作业、讨论题、思考题：

书中练习

教学反思：

学生的应根据自己的兴趣多思考用物联网能够解决哪些问题。

课次

15

课时

2

课 型

（请打√）

理论课（√） 讨论课（）

实验课（） 习题课（）

其他（）

授课题目（教学章、节或主题）：

第5章 物联网网络安全技术

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

了解：网络空间安全与物联网网络安全的基本概念

了解：物联网网络安全威胁趋势的发展

了解：物联网网络安全研究的主要容

教学重点及难点：

网络空间安全与物联网网络安全的基本概念

教 学 基 本 容

方法及手段

1.回顾上节课容，介绍本节课的学习任务

2.新课教学（讲解法、提问法、示法）

5.1 物联网网络安全的基本概念

5.1.1 网络空间安全概念的提出

5.1.2 OSI安全体系结构的基本概念

1. 安全攻击

网络攻击的四种基本类型

网络攻击的类型与特点

2. 网络安全服务

3. 网络安全机制

4. 网络安全模型与网络安全访问模型

（1）网络安全模型

（2）网络访问安全模型

5. 用户对网络安全的需求

5.2 物联网网络安全研究的主要容

5.2.1 物联网中可能存在的网络攻击方式

1. 从感知层、网络层、应用层看物联网面临的网络攻击类型

2. 典型的网络攻击

TCP建立连接的“三次握手”过程

DDoS攻击示意图：

5.2.2 RFID安全与隐私保护研究

1.RFID的安全缺陷

2. 对RFID系统的攻击方法

3. 基于RFID的位置服务与隐私保护

5.3 物联网网络安全的新动向

5.3.1 计算机病毒已经成为攻击物联网的工具

5.3.2 物联网控制系统成为新的攻击重点

5.3.3 网络信息搜索功能将演变成攻击物联网的工具

5.3.4 僵尸物联网正在成为网络攻击的新方式

本章小结

案例讲解、

多媒体讲解

讨论及总结

作业、讨论题、思考题：

书中练习

教学反思：

学生的应根据自己的兴趣多思考用物联网能够解决哪些问题。

课次

16

课时

2

课 型

（请打√）

理论课（） 讨论课（）

实验课（√） 习题课（）

其他（）

授课题目（教学章、节或主题）：

传感器网络传输实验

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

1.了解各种传感器相关知识。

2.掌握传感器数据传输流程与原理。

教学重点及难点：

1. 编程使用各种传感器模块，完成不同传感器数据读取。

教 学 基 本 容

方法及手段

（1）只保留一个子机节点比如 1 号子机，将其余 2 个子机（记做 2 号和 3 号子机节点）节点电源关掉。

（2）将要使用的子机节点（1 号子机节点）的 wifi 模块拔掉，以便进行传感器类型配置，打开物联网实验平台电源，给其供电，将子机节点的 USB 通过 miniUSB 线连接到 PC 的 UCB 口；（3）插入USB线后，在我的电脑—属性—硬件—设备管理器—端口下查看其虚拟的 串口，例如图中的COM3：

（4）打开配套传感器配置软件，如图：

（5）双击配置软件，其运行界面如下：

（6）先选择匹配的串口通道，如本例的COM3，然后点击“连接”按钮，应该提示“连 接成功”字样：

（7）将地址设为0001，传感器类型号选择振动传感器，点击“设置”，提示“设置成 功”字样：

（8）拔掉1号子机节点的迷你USB线，将2号子机安装在实验平台上，并拔掉其wifi 模块，将miniUSB线插在2号的USB口。在我的电脑—属性—硬件—设备管理器—端口下查看其虚拟的串口

（9）打开配套传感器配置软件

（10）双击配置软件：

（11）先选择匹配的串口通道，如本例的COM3，然后点击“连接”按钮，应该提示“连 接成功”字样：

（12）将地址设为0002，传感器类型号选择烟雾传感器，点击“设置”，提示“设置成 功”字样：

（13）拔掉2号子机节点的迷你USB线，将3号子机安装在实验平台上，并拔掉其wifi 模块，将miniUSB线插在3号的USB口。在我的电脑—属性—硬件—设备管理器—端口下 查看其虚拟的串口

（14）将地址设为0003，传感器类型号选择振动传感器，点击“设置”，提示“设置成 功”字样：

（15）将拔掉的wifi模块插上子机节点对应位置（3个子机模块均要安装），等待大约30s后，打开A8嵌入式网关物联网软件，观看三种传感器的实验结果如下：其他传感器的 实验步骤类似。

案例讲解、

多媒体讲解

讨论及总结

作业、讨论题、思考题：

书中练习

教学反思：

学生的应根据自己的兴趣多思考用物联网能够解决哪些问题。

课次

17

课时

2

课 型

（请打√）

理论课（√） 讨论课（）

实验课（） 习题课（）

其他（）

授课题目（教学章、节或主题）：

第6章　物联网应用(6.1~6.3)

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

掌握我国物联网应用的重点领域

了解物联网在智能工业等领域应用的现状与发展趋势

了解物联网产业发展的趋势

教学重点及难点：

智能工业，农业，交通

教 学 基 本 容

方法及手段

6.1 智能工业

6.1.1 工业4.0的基本概念

工业4.0改变了传统的工业价值链，标志着工业已经从土地、人力资源等要素驱动，转换为科技型创新驱动

工业4.0带动了制造业的全面转型

6.1.2 工业4.0涵盖的基本容

1. 工业4.0的特点

2. 智能工厂

3. 智能制造

6.1.3 “中国制造2025”的特点

立足国情，立足现实，我国政府确定了通过“三步走”，实现制造强国的战略目标：

6.2 智能农业

6.2.1 智能农业的基本概念

6.2.2 智能农业应用示例

动物标识及防疫溯源体系

物联网在智能农业应用的意义

6.3 智能交通

6.3.1 物联网智能交通与传统智能交通的区别

1. 车联网的特点

2. 车联网研究的主要容

6.3.2 无人驾驶汽车研究的进展

案例讲解、

多媒体讲解

讨论及总结

作业、讨论题、思考题：

书中练习

教学反思：

学生的应根据自己的兴趣多思考用物联网能够解决哪些问题。

课次

18

课时

2

课 型

（请打√）

理论课（√） 讨论课（）

实验课（） 习题课（）

其他（）

授课题目（教学章、节或主题）：

第6章　物联网应用(6.4~6.6)

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

掌握我国物联网应用的重点领域

了解物联网在智能工业等领域应用的现状与发展趋势

了解物联网产业发展的趋势

教学重点及难点：

智能电网、环保、医疗

教 学 基 本 容

方法及手段

6.4 智能电网

6.4.1 智能电网的基本概念

物联网在智能电网中的作用：

深入的环境感知

全面的信息交互

智慧地信息处理

6.4.2 智能电网应用示例

6.5 智能环保

6.5.1 智能环保的基本概念

基于物联网技术的环境监测网络可以融合无线传感器网络的多种传感器的信息采集能力，利用网络的宽带通信能力，集成高性能计算、云计算、数据挖掘与大数据技术，构成现代化的环境信息采集与处理平台，全面、客观、准确地揭示环境信息的涵，对环境质量及其变化做出正确的评价、判断和处理，为环境保护决策提供依据，已经成为世界各国环境科学与信息科学交叉研究的热点

6.5.2 智能环保应用示例

1. 大鸭岛海燕生态环境监测系统

2. 太湖环境监控系统

3. 森林生态物联网研究项目—绿野千传

4. 高海拔山区气候、地质结构监测PermaSense项目

5. 全球气候变化监测Planetary Skin项目

智能环保与物联网

6.6 智能医疗

6.6.1 智能医疗的基本概念

智能医疗是物联网技术与医院管理、医疗与保健“融合”的产物，它覆盖医疗信息感知、医疗监护服务、医院管理、药品管理、医疗用品管理，以及远程医疗等领域，实行医疗信息感知、医疗信息互联与智能医疗控制的功能。

案例讲解、

多媒体讲解

讨论及总结

作业、讨论题、思考题：

书中练习

教学反思：

学生的应根据自己的兴趣多思考用物联网能够解决哪些问题。

课次

19

课时

2

课 型

（请打√）

理论课（√） 讨论课（）

实验课（） 习题课（）

其他（）

授课题目（教学章、节或主题）：

第6章　物联网应用(6.7~6.9)

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

掌握我国物联网应用的重点领域

了解物联网在智能工业等领域应用的现状与发展趋势

了解物联网产业发展的趋势

教学重点及难点：

智能安防、家居、物流

教 学 基 本 容

方法及手段

6.7 智能安防

6.7.1 智能安防的基本概念

6.7.2 智能安防应用示例

1. 居民小区的智能安防系统

2. 城市公共突发事件应急处理体系

4. 级公共安全防护体系

6.8 智能家居

6.8.1 智能家居的基本概念

2. 物联网与智能家居的关系

3. 智能家居的效益

6.8.2 智能家居应用示例

智能家居系统，八个子系统

6.9 智能物流

6.9.1 智能物流的基本概念

6.9.2 智能物流与物联网的关系

6.9.3 未来商店与物联网

6.9.4 大型智能物流系统网络系统设计方法

1. 网络总体结构设计原则

2. 销售商店或超市网络的设计

3. 分公司、仓库与配送中心网络系统的设计

4. 总公司主干网的设计

6.10 物联网军事应用

6.10.1 物联网与现代战争

6.10.2 物联网军事应用研究的主要容

1. 全球信息网格GIG

2. 无线传感器网络在军事上的应用

3. 物联网在军事物流中的应用

4. 物联网技术在军事装备维护上的应用

5. 物联网技术与未来战士

6. 军用机器人

案例讲解、

多媒体讲解

讨论及总结

作业、讨论题、思考题：

书中练习

教学反思：

学生的应根据自己的兴趣多思考用物联网能够解决哪些问题。

课次

20

课时

2

课 型

（请打√）

理论课（√） 讨论课（）

实验课（） 习题课（）

其他（）

授课题目（教学章、节或主题）：

物联网系统方案设计（期末考查）

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

掌握物联网系统方案设计的思路

教学重点及难点：

物联网系统方案设计的方法

教 学 基 本 容

方法及手段

（1）需求分析

（2）物联网系统构思

（3）物联网系统各模块设计与思路

案例讲解、

多媒体讲解

讨论及总结

作业、讨论题、思考题：

物联网系统方案论文

教学反思：

学生的应根据自己的兴趣多思考用物联网能够解决哪发挥创造力解决问题。