物联网02单元二课件.pptx

1、感知与识别技术单元二CONTENTS目 录01射频技术RFID-物联网的“第二代身份证”02传感器：物联网的神经元03其它感知与识别技术01射频技术RFID探究食品安全溯源系统探究不停车收费系统（ETC）揭开射频系统的“面纱”RFID系统的构成及工作原理剖析身边的RFID典型应用案例 任务1 揭开射频系统的“面纱”task01观察条形码和RFID通过对比其不同点 并填写表格 初步认识primary recognition技术技术 特点特点区别区别条形码条形码RFID1外观外观234502条形码其实可以说是其第一代身份证，那么RFID就是第二代身份证。直观解读think directly条形码是

2、由一行排列整齐的的长方条、数字字母及不同的间隙大小组合而成的，一般用作商品名称等信息，一个标签只有用于一类物体的标注如使用RFID，不仅可以若干个货物同时清理，因为其采用无线电射频，透过物质材料可以长距离读取数据一个复杂的RFID，可以在其读写片中存储大量的信息。“比如养猪场直观解读think directly030201射频识别技术（Radio Frequency Identification，缩写RFID），是20世纪80年代发展起来的一种自动识别技术，它利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的，对静止或移动物体的自动识别。随着物联网概念

3、的兴起，RFID在社会生产生活中的应用再一次推向了高潮。目前RFID应用范围越来越广，涉及商品防伪、国防军事、智能交通、电子门票、身份识别和一卡通等多个领域。RFID技术具有防水、耐高温、使用寿命长、读取距离远、标签数据可以加密、存储数据容量大、存储信息可以随意修改、可以识别高速运动中的物体，可识别多个标签，可以在恶劣环境下工作等优点。任务2 RFID系统的构成及工作原理task任务分析：n揭开RFID神秘“面纱”后，相信同学们迫不及待想要了解它内部的秘密，RFID的结构究竟如何?理解其工作原理。任务实施Rask action1问题一连连看：将对应文字名称与图片连接。任务实施Rask acti

4、on2解读名词Tag标签由电耦及芯片组成，每个RFID标签均有唯一标识码，植入物体可对预先设置好的物品信息进行读识，俗称电子标签。Reader读写器：具有读取写入电子标签信息的器件设备。Antenna天线：具备与手机射频装置原理相同设备进行在电子标签和阅读器间传递信号。Host-主机：通过电脑进行数据查看编辑存储。任务实施Rask action01学生观察外观及内部，直观了解其结构组成。同桌一组，观察下发RFID透视实物，通过直观外在描述分析构成。任务实施Rask action02找一找，寻找关键字，对RFID进行分类，将标号填入方格中。任务实施Rask action02找一找，寻找关键字，对

5、RFID进行分类，将标号填入方格中。任务实施Rask action03看图识读RFID工作原理每个RFID芯片和身份证一样只有唯一的编码标识；为某一物体贴上RFID标签后，首先在系统服务端中建立相关message，当用户使用RFID阅读器对物品上的标签进行操作时，阅读器天线向标签发出射频信号(和手机射频原理相似)，方法一：感应电流所获得的能量将存储在芯片内的产品信息进行反馈；方法二：主动发送某一频段的信号。标签中的RFID编码信息被传输回阅读器，阅读器再与系统服务器进行对话，根据编码反馈（译码）可查询该物品的描述信息，这即是与标签互传信息（对话通信）的过程。任务3 剖析身边的RFID典型应用案

6、例task任务分析：n学习了RFID基本知识，同学们了解RFID结构及原理，很多同学对RFID技术的应用的好奇心也越来越浓重，这节开始我们展开思维来看看我们身边哪些运用到了RFID技术，解决同学们心中的那份疑惑，通过RFID典型应用案例，直观认识并初步理解RFID为我们生活生产带来的便利。任务直通车商品防伪商品防伪食品安全溯源管理食品安全溯源管理RFID典型应用典型应用仓储管理仓储管理门禁保安门禁保安电子门票电子门票证件管理证件管理生产线自动化生产线自动化01结合下图给定的身边的RFID的典型应用，小组讨论，学生代表回答各应用的原理。任务直通车02参考:学生代表讲述应用流程 任务4 探究食品安

7、全溯源系统task任务分析：n食品安全问题是一直围绕我们生活的重要话题，食品安全溯源系统，对食品生产、销售、使用全流程跟踪和可追溯监督管理，针对问题食品出现便可进行快速可控制的召回；通过在电子标签上实现了低成本安全认证方式，等同于食品安全防伪得到了进一步加强。任务实施Rask action01食品安全溯源的前世今生同学们好，我是欧盟权威代言人“水果超人”，2000年欧盟发布的食品安全白皮书奠定食品安全溯源的发展，一年后日本试行并推广了农产品与动物食品追溯系统，2003年美国农业部建立家畜追溯系统，2005年欧盟EC178/2002正式生效，自此全世界范围内食品安全溯源得到了广泛的推广与应用，溯

8、源的含义就是通过记录的标识对物体的历史信息进行追踪记忆，下面，我就和大家一起来解析食品安全相关知识.任务实施Rask action02食品安全溯源需求知多少01020304对系统管理和监控食品安全链，以及行业的安全生产监督管理。食品原材料的提供者，在本系统中无操作。食品制造商（厂家）与商场的纽带，负责货物的运输。食品销售给消费者，在本系统中无操作。系统平台的Administration，负责本系统的网络架设设置（包括WEB服务器、数据采集设备、消费类移动互联网）。农委会原料提供商分销商商场通信运营商系统涉众分析名词食品分发系统，数据录入的作用，将原料处理成销售货品。厂家食品使用人群，在本系统中

9、主要负责溯源查询及商品真伪查询。消费者任务实施Rask action02产业与学科的对应关系。任务实施Rask action03食品安全溯源系统设计基础食品食品溯源溯源防伪防伪应用应用平台平台农委管理部分综合查询管理员设置日志管理系统设置厂家管理部分分销商管理管理员设置溯源平台注册生产管理原料管理产品列表生产信息管理质检信息销售管理来货统计查询出货统计查询统计查询防伪设置溯源设置信息添加生成打印信息添加生成打印溯源/防伪查询信息审核农业生产环节基于新大陆newland实训平台的食品安全溯源系统操作流程农业生产环节图1-14开启全部逻辑：是开启了养猪场的逻辑和开启了蔬菜逻辑。默认情况下，两个场景

10、的逻辑控制是关闭的。现在可以通过按钮控制继电器的开关了。我们再打开继电器1，按钮变成了ON，同时继电器1传来了“啪”的一声，即开启。农业生产环节 在这个控制界面,需要我们以后进行规划设计的是a、温度控制设计；b、湿度控制设计；c、可燃气体控制设计；d、照明控制设计；e、火灾控制设计；f、二氧化碳气体控制设计；f、门禁及防盗控制控制设计等量过高过低带来了场景的变化,其它类似，现在养猪界面的场景介绍就完成了。农业生产环节养殖环节食品加工将称扛放在第一个和第二个RFID位置1点击“新增”，弹出“新增入场记录”的窗口2选定某一条信息，点击修改。3打开“实训系统”界面的“出场环节”-“管理出场记录”。4

11、点击读取添加成功会从标签打印机打出一张含有一维条码的纸5食品零售 溯源管理 1)将商户的IC卡放在电子称头上，在电子称键盘上输入“12312”，电子称会读取商户IC卡上的信息，将生猪肉放在电子称上，输入单价，用“扫描枪”扫猪白条上的贴的1维码条，按“总计打印”，此时电子称会打印出一张含有追溯码条的零售票，完成销售步骤。02传感器走进传感器技术解读典型传感器工作原理初识特种车辆监控系统 任务6 走进传感器技术task任务分析：n项目一教学结束后，同学们对物联网感知世界有了进一步的认识，知道其主要是识别物体，采集信息，与人体结构中皮肤和五官的作用相似。在这一章节，就和同学们了解感知世界中广泛运用于

12、我们身边的传感器技术，和同学们一起走进传感器技术，感受传感器技术。任务实施Rask action01一串葡萄贴上你所知道传感器，比一比看看哪位同学填充又多又准确02传感器技术直观解读think directly人体感觉人体感觉功能功能信息传递信息传递方式方式视、听、嗅、味视、听、嗅、味和触觉和触觉等等传感器传感器物性传感器物性传感器结构型传感器结构型传感器直接型直接型间接型传感器间接型传感器工作机理工作机理02传感器分类213物型（物理）传感器和结型（构）传感器工作机制直接型传感器：（无中转媒介，直接信号传递。）间接型传感器：（有中转媒介，通过转换后传递信号。）信息的传输方式视觉、听觉、嗅觉、

13、味觉和触觉5类传感器，这也情形模拟人的感官系统。人类的感觉功能直观解读think directly02传感器更直观法分类直观解读think directly搜集生活中遇到的各类传感器并思考下，还可以用更直观的方法对传感器技术进行分类。结合下图填写表格。直观解读think directly传感器技术目前在工业、农业、国防、航空、航天、医疗卫生和生物工程等各个领域在人们日常生活的各个方面已经根深蒂固了，如家电中温度、湿度的测控、音响系统、电视机和电风扇的遥控、煤气和液化气的泄漏报警、路灯的声控等等都离不开传感器。并且它的方向发展朝着高精度，且数值化，它们的存在也不断更新物联网技术在实际中的应用。任

14、务7 解读典型传感器工作原理task任务分析：n学习了任务6 传感器的定义结构后，根据不同的分类要求，让我们了解了形形色色的传感器，在本节任务中，我们选取生活常遇的几种典型传感器,通过分析它们的工作原理,让同学们深入了解传感器在生活中的魅力。任务实施Rask action01温度传感器是我们生活中最常遇到的传感器之一，它归属于电阻式传感器分类，所谓电阻式传感器是将被测量如位置，对象的形状改变、力的变化、距离的长度、湿度温度水平等物理量，例如在这样一种装置中进行公式逻辑转换成电阻值的大小来变化。目前常用的有应变计、压阻式、热敏电阻、热、气体、湿度和其它电阻式传感器。温差电偶热敏电阻半导体温度传感

15、器任务实施Rask action哪个01温度传感器热敏电阻可用于过热保护装置，同时在温度控制报警中的运用也比较广泛。热敏电阻213具有成本低、线性度好的优点半导体温度传感器可以测量在一个相当大的温度范围，一般为-150 1800左右。温差式电偶任务实施Rask action02光敏传感器一般而言的光传感器基本目前大部分的波长光均可覆盖适用，如可见光，红外光，紫外线、激光等等。这也使得光传感器在传感器应用中起到了非常重要作用的角色。任务实施Rask action03激光传感器激光传感器激光传感器利用激光技术进行测量的传感器，它由激光器、激光检测器和测量电路组成。激光传感器是新型测量仪表，它的优点

16、是能实现无接触远距离测量，速度快，精度高，量程大，抗光、电干扰能力强等。04霍尔传感器任务实施Rask action 霍尔传感器霍尔传感器 霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面，右图是一种霍尔传感器。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。05微机电（MEMS）传感器任务实施Rask action传感器外形MEMS压力传感器结构05微机电（MEMS）传感器任务实施Rask action应变电阻式MEMS加速度传感器的平面与刨面结构图任务

17、实施Rask action传感器外形MEMS压力传感器结构汽车胎压05微机电（MEMS）传感器06智能传感器任务实施Rask action信息处理并具备一定容量的传感器，与传统方法制作的传感器和微处理器并存使用06智能传感器任务实施Rask action为每一类传感器贴上属于它们的标签 任务8 初识特种车辆监控系统task任务分析：n介绍了几种常用传感器后，同学们肯定摩拳擦掌跃跃欲试，这节任务仍然通过一个详细的物联网应用系统来阐述-特种车辆监控系统，首先通过简单特种车辆监控系统来识别车辆物联网的概念，其次为了加深学生对于物联网传感技术在监控系统中的应用，在此基础上结合楼宇实训项目：引入一般监控

18、系统的操作与调试，亦在加深学生对于今后在相关领域入门的敲门砖。任务实施Rask action01特种车辆？监控系统？1)特种车辆：一般是指特制的具有特殊用途的车，如运输车、半挂车、搅拌车、消防车、道路除冰车、工程车、专项作业车（警车、救护、校车等）。任务实施Rask action01特种车辆？监控系统？摄像机通过同轴电缆（或无线传输）的在线视频数据到控制计算机，视频信号控制分配给每个监控和视频设备，音频输入信号可以发送到录像机。通过对主机的控制，操作者可以发出指令，可以改变上、下，左，右的运动控制和聚焦和变焦镜头上的操作，并且可以通过主机控制实现多个摄像头和头之间的开关。视频处理模式，可以输入

19、进行图像播放，视频处理业务，以达到最好的结果。监控系统任务实施Rask action02危化品运输车辆监控管理系统010203045目前可采用3G/4G网络传输，可通过PC或移动终端调取查看相应音视频。注：GPS将在任务9中详述。车辆音视频远程监控功能定位/导航功能车辆集中信息管理功能其它娱乐功能危化品运输车辆监控管理系统车载电话/短信功能任务实施Rask action03系统组成知多少中盛安泰科技系统结合目前特种车辆监控系统所应具备的条件车载前端视频采集子系统GPS 定位导航子系统无线公网传输子系统车辆集中信息管理子系统实践模块危化品运输车辆监控管理系统是一个复杂的系统，是监控系统的物联运用

20、的典型案例，为了使同学们更为深刻从系统内部着手，结合中职院校现有实验配套资源，以楼宇监控视频系统案例为切入。03其它感知与识别技术无线定位技术之GPS 感知身边的红外感应与二维码技术 任务9 无线定位技术之GPStask任务分析：n无线定位技术已经在我们的生活中根深蒂固了，定位是GPS的基本功能，本节我们一起来进入GPS学习篇幅，了解GPS的特点及发展，要求同学们掌握GPS系统的组成，基本学会分析GPS系统工作原理，即如何定位？任务实施Rask action？问题gps是何物？GPS是是什么呢什么呢?任务实施Rask action！解读名词Tag标签GPS发展形成框图GPS:全球定位系统GPS

21、（Global Positioning System）,是一种可以授时和测距的空间交会定点的导航系统,可向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置，三维速度和时间信息。任务实施Rask action01学生观察图中对于GPS的应用领域,请填入对应空白处。任务实施Rask action02直观解读：GPS地面控制系统地面控制系统由监测站、主控制站、地面天线所组成,主控制站位于美国科罗拉多州春田市。地面控制站负责收集由卫星传回之讯息,并计算卫星星历、相对距离,大气校正等数据。空间部分24颗卫星组成(21颗工作卫星，3颗备用卫星），它位于距地表20200km的上空,均匀分布在6个轨道面上,轨道倾角为

22、55。用户设备部分用户设备部分即GPS信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。全球定位系统分类任务实施Rask action03GPS工作原理一个福尔摩斯探案的故事本故事纯属虚构，如有雷同，实属巧合GPS工作原理BigBen，伦敦，1859年建立整点报时，每4秒1响广播电台同步向全英国播报钟声GPS工作原理一天，一个富家女孩被一伙劫匪绑架，送往某处藏匿GPS工作原理木制楼梯吱吱响，可能是个旧楼。该到10楼了吧？听听收音机，缓解一下紧张跟着数羊睡觉吧，1，2，3，11，12，13！一定是数错了！GPS工作原理劫匪打开收音机午夜，开始播送Big B

23、en的报时钟声，当、当GPS工作原理过了很久，劫匪要她录音，以向她爸妈索要赎金GPS工作原理 爸、妈，有人劫持了我，他们索要一百万英镑，送到指定地点。我被藏在一幢很旧的房子里，老旧得走楼梯地板都会吱吱作响！爬了10楼后又听见电台播放的午夜报时钟声响了13下，我好害怕！求求你们照他们的话做，我想回家！GPS工作原理录音很快被快递送到她爸妈手中GPS工作原理无巧不成书，大侦探福尔摩斯恰巧是女孩父母的好朋友，GPS工作原理根据福尔摩斯的推断，警察如神兵天降，将女孩解救出来！你们怎么找到这的？让我死个明白！GPS工作原理广播信号：光速传播，约300,000,000m/s。钟声：音速传播，约340m/s

24、。13响的构成：第1响：来自收音机 第2-12响：来自BigBen和收音机 第13响：来自BigBen从奇怪的13响出发推断。福尔摩斯的破案逻辑GPS工作原理推断女孩藏身地点：距离BigBen足够近的地方（能听到钟声）距离BigBen约1360m（4s后听到钟声）10层以上的旧楼1360m=340m/s4sGPS工作原理原理：利用同步发出的信号达到接收信号地点的时间延迟推算距离。距离=音速钟声时间延迟量信号源：BigBen，广播（同步发出）接收器：女孩的耳朵。广播信号快速到达(光速，延迟时间可忽略)，声音信号延迟到达(音速）。GPS工作原理GPS定位是以星站距离测量为基础的，同样利用了时间延迟

25、求算距离的方法。（星站距离：GPS卫星到接收机的距离）GPS工作原理如何求算信号传播时间？t0:卫星发出码信号（Big Ben）t0:接收机同步产生相同的码信号（电台广播复制钟声）t1:接收机接收到卫星信号（女孩听到Big Ben钟声）t=？GPS工作原理伪随机码（Pseudo Random Noice）：以等概率产生0和1。具有良好的自相关性。编码信号移位后与原信号进行异或运算，产生新序列，自相关函数R判定自相关性：R=(N0-N1)/(N0+N1)完全对齐时，R=1，未对齐时，R0。GPS基于电路产生的伪随机码相位对齐方式实现时间延迟量的计算。GPS工作原理如果距Big Ben约1360m

26、的10层以上旧楼很多1360mGPS工作原理如果有两个Big Ben GPS工作原理黑色=可见,红色=不可见,绿色=视线 l 总共24颗GPS卫星。l 地球任意一点可以看到5-12颗卫星。l 任一卫星的瞬时位置可根据星历计算得到。GPS工作原理GPS工作原理GPS工作原理总结n星站距离计算以码相位对齐测出GPS信号时延以时延计算距离nGPS定位空间距离交会法定位同步观测3颗以上卫星 任务10 感知身边的红外感应与二维码技术task任务分析：n红外感应本应纳入传感器感知单元学习，但考虑以具体控制对象作为引入，更容易分别论述红外感应传感原理及二维码技术原理。任务实施Rask action01实训楼

27、楼道智能楼道灯红外线传感器，亲身红外感受,了解红外感应探测原理及在生活生产中运用的。任务实施Rask action02解读名词红外感应红外线传感器是利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外线又称红外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。任何物质，只要它本身具有一定的温度（高于绝对零度），都能辐射红外线。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏度高，响应快等优点。任务实施Rask action03观察外观及内部，直观了解其结构组成光学系统检测元件转换电路04红外感应的应用任务实施Rask action台风路径实时系统04红外感应的应用任务实施Rask act

28、ion红外感应的事例05二维码感知作为单元收尾任务实施Rask action二维码是什么？二维码怎么用？二维码安全吗？二维码能干什么？二维码和我们业务（举例）有关吗？二维码菜场请替换文字内容，点击添加相关标题文字，修改文字内容，也可以直接复制你的内容到此。请替换文字内容，点击添加相关标题文字，修改文字内容，也可以直接复制你的内容到此。请替换文字内容，点击添加相关标题文字，修改文字内容，也可以直接复制你的内容到此。聚焦生活二维码超市请替换文字内容，点击添加相关标题文字，修改文字内容，也可以直接复制你的内容到此。请替换文字内容，点击添加相关标题文字，修改文字内容，也可以直接复制你的内容到此。请替换

29、文字内容，点击添加相关标题文字，修改文字内容，也可以直接复制你的内容到此。聚焦生活二维码手机上网数据防伪车辆管理商品交易手机支付食品溯源二维码的应用现已经发展到社会的各行各业，已经成为生活中不可或缺的一部分个人名片在生活中还有很多应用。二维码sao一扫AppStore应用下载：宁波银行微信公众号：名片信息：扫扫看吧！网络链接：主读型：使用手机拍摄并识别二维码图片，获取二维码所存储内容并触发相关应用。二维码被读型：将预留信息加密成二维码，并通过短信或彩信发至用户终端，用户使用时出示二维码，通过设备识读后作为交易或身份识别的凭证。二维码：小练习看到了吗？这就是你的唯一“二维码”给身边的人扫一下把，

30、就可以添加好友了 打开微信”选择“我”点击自己的头像选择“我的二维码”操作步骤微信同学们肯定视微信同学们肯定视为首要聊天工具，为首要聊天工具，那么你们是如何加那么你们是如何加朋友的？朋友的？二维码小趣闻世界最大二维码是加拿大的一对农民夫妇Kraay与Rache在一块面积达10英亩的玉米地上种出来的，二维码的面积达到了2.8万平方米。而这块玉米地也被正式收录进了吉尼斯世界纪录，成为世界上最大的二维码；进一步学习建议Further study recommendationsRFID技术中有一经典案例：探究不停车收费系统（ETC），该任务留给同学填写，贴于书本该页学习主线一213梳理书本感知单元学习

31、要点，通过框图进行知识点归纳。学习主线二拓展每个知识点的最新科技发展前沿。RFID、传感器、GPS、红外感应、二维码技术都是目前主流发展几种重要器件，日新月异，都需要同学不断析取。学习主线三 作业与思考HOME WORK and THINKING1、物联网中典型的感知技术有哪些？2、什么是无线传感器网络3、ZigBee是什么？后一章节详解4、RFID系统由哪几部分组成？各部分的主要功能是什么？5、RFID系统中如何确定所选频率适合实际应用？6、谈谈公交卡充值扣费系统实施流程？7、中国自足研发北斗GPS定位卫星，查阅相关资料，进一步了解其动态。8、请用二维码生成软件制作一份个人简历。谢谢观看请进入单元三学习