教学大纲智慧城建设

1、智慧城市建设教学大纲河北经贸大学信息技术学院计算机科学与技术系编2021年6月一、课程根本信息课程名称：智慧城市建设课程代码：学 分：2总学时：34课程类别：校选课先修课程：面向专业：全校学生二、课程描述1 .课程的地位：智慧城市建设课程是一门面向全校低年级学生的一门校选课程.课程以当 前社会信息化进程正稳步、高速的推进为契机,通过对IT新技术的应用实践和趋势展望的介绍, 拓宽学生的知识面,完善知识结构,培养创新意识和水平.2 .教学目标：通过本课程学习,有助于学生了解智慧城市的概念和内涵,熟悉构建智慧城 市的相关技术支撑和根底设施建设.同时通过对智慧城市在社会生产、生活中的应用的介绍与 对未

2、来的展望,培养学生理解现代信息技术的理念,掌握在全球信息化的大背景下必备的知识 和技能,拓展学生的视野,有助于提升学生的创新意识和创新水平,促进社会的更好开展.3 .根本要求：本课程要求学生通过学习,能够了解信息社会的开展过程,理解信息化的本 质,从而对智慧城市概念的提出和智慧城市建设的蓬勃开展有一个正确而全面的认知.学生能 够通过学习了解建设智慧城市的技术支撑和开展根底,熟悉当前IT领域的前沿知识、技术以及他们在社会生产、生活方面的集体应用.在未来的学习、工作中能够将本课程所介绍的知识与 所学专业的知识相融合,推进相关领域的信息化开展和创新.三、教材及参考资料目录一指定教材：杨正洪.智慧城市

3、一大数据、物联网和云计算之应用.清华大学出版社,2021杨冰之.智慧城市开展手册.机械工业出版社,2021王辉.智慧城市第2版. 清华大学出版社,2021吴功宜,吴英.物联网工程导论.机械工业出版社,2021二参考资料目录：包括参考书、资料文献和网络视频等多种形式1 .李林.智慧城市建设思路与规划.东南大学出版社,20212 .徐静.智慧城市：框架与实践.电子工业出版社,20213 .徐静.智慧城市：框架与实践.电子工业出版社,20214 .岳梅樱.智慧城市顶层设计方法论与实践分享.电子工业出版社,2021四、课时分配表章节内容课时A章智慧城市概论4第F智慧城市与大数据4第三章智慧城市与云计算

4、4第四章智慧城市与物联网4第五章智慧城市中的信息感知6智慧城市中的信息传输4第七章智慧城市建设应用6第八章信息平安与隐私保护2合计34五、教学内容第一章智慧城市概论第一节智慧城市应用实例第二节 智慧城市的构成第三节智慧城市的概念和定义第四节智慧城市的开展过程第五节智慧城市的内涵和特征第六节智慧城市的架构和支撑技术第二章智慧城市与大数据第一节大数据的概念第二节 大数据的特征第三节大数据的价值第四节大数据带来的变革第五节大数据的应用第六节大数据关键技术第七节大数据的风险第三章智慧城市与云计算第一节云计算的概念第二节云计算的分类第三节云计算的体系结构第四节云计算的核心技术第五节云计算与其他技术的关系

5、第四章智慧城市与物联网第一节身边的物联网第二节物联网的概念第三节物联网的体系结构第四节物联网的关键技术第五节物联网产业的开展现状第五章智慧城市中的信息感知自动识别技术第一节 定位技术第二节 智能设备第三节第六章智慧城市中的信息传输无线传感器网络第一节 互联网技术第二节 移动互联网第三节第七章智慧城市建设应用智慧城市建设的蓬勃开展第一节智能电网第二节 智能交通第三节 环境监测第四节第八章信息平安与隐私保护信息平安概述第一节RFID平安与隐私第二节 位置信息与个人隐私第三节第一章智慧城市概论【教学目的与要求】通过本章讲授,能到达如下要求：首先,能够使学生了解智慧城市就在我们的身边. 其次,使学生了

6、解并掌握智慧城市的定义和特征以及开展过程.再次,让学生理解智慧城市建设是社会信息 化进程的深层次进化,从而加深对智慧城市内涵的熟悉.最后,使学生了解智慧城市建设所涉及到的支撑技 术和根底.【教学重点与难点】本章重点智慧城市的定义和内涵.【教学方法】课堂讲授、专题讨论、学生自学相结合.【教学内容】第一节智慧城市应用实例一、百度迁徙地图“百度迁移是一个基于百度LBS大数据的工程.从时间和空间两个纬度全程、动态、即时、直观地展现中国春节前后人口大迁徙的轨迹与特征.人们可以在PC和 上访问,选择不同的城市,不同的时点,查看群体运动的轨迹.百度迁徙地图就是智慧城市这个大系统其中的一个子系统.该系统揭示了

7、当前对“信息最先进的思维方式和应用模式.也为我们展示出来信息系统的开展方向.二、百度迁徙地图的实现1 .位置数据的采集2 .定位信息处理过程3 .百度的技术核心三、百度迁徙地图的作用和意义百度迁徙希望能通过对大数据的创新应用效劳于政府部门科学决策,赋予社会学等科学研究以新的观察 视角和方法工具,同时为公众创造近距离接触大数据的时机,科普数据价值.第二节智慧城市的构成智慧城市就是多个垂直行业智能系统的联动和融合而形成的一个复杂的,相互作用的智能系统.一、智慧技术海量信息数据的搜集和存储、数学模型优化分析和高性能计算技术,实现所有系统的感知、互联互通乃至智能化.二、智慧产业人的智慧与人工智能相结合

8、,进行研发、创造、生产、治理等活动,形成有形或无形智慧产品以满足社会需要的产业.三、智慧效劳为市民提供其随时、随地、随需可获得的“衣食住行乐财教医等信息效劳；为企业提供方便、快捷的审批、投融资、信用信息等效劳.四、智慧治理培养一种欢送和包容“群体智慧以及广泛社会生态系统的组织文化和流程；更加多元化的、更加社会性的、更迅速的和更多预测性的协作方式.五、智慧民生市民在工作、生活中可获得一站式、互动式、高效率的信息效劳；家居生活可实现远程化智能化治理.六、智慧人文充分的智慧城市专业人才的支撑；全社会对智慧城市广泛的认知；健全的智慧城市建设的体制机制；丰硕的智慧城市建设成果和文化成果.第三节智慧城市的

9、概念和定义一、智慧城市概念的提出2021年底,旧M首席执行官彭明盛提出“智慧地球的概念 ,2021年底,旧M公司公布了 旧M “智慧的 城市的概念及其软件解决方案.“智慧的城市是旧M “智慧地球策略中的一个重要方面.二、智慧城市的理念智慧地球的 3I特征：感知化(Instrumented )、互联化(Interconnected)和智能化(Intelligent) .三、智慧城市的定义智慧城市：就是借助于新一代物联网、云计算、大数据分析等信息技术,将城市运行的各个核心系统整 合在一个大平台上,植入智慧的理念,从而更好的理解和限制城市的运营,并优化城市的资源使用.第四节智慧城市的开展过程一、智慧

10、城市建设的推动力智慧城市的营造正成为全球城市之间竞争的根底要件之一,是证实一个城市信息化水平的“名片、是保持城市竞争力的重要手段.二、智慧城市在国外的开展全球有600多个城市正在建设“智慧城市.三、智慧城市在国内的开展国家智慧城市建设正风起云涌如火如荼,现有30个以上城市已提出了具体的智慧城市建设目标和行动方案,甚至有些地区把智慧城市建设列入了 “十二五规划,如宁波、北京、上海、广州、天津、深圳、武汉、 株洲I、佛山等.第五节智慧城市的内涵和特征一、智慧城市的根本内涵智慧城市是信息技术高度集成、信息应用深度整合的的网络化、信息化和智能化城市.二、智慧城市的特性1 .动态性：对于智慧城市的理解在

11、进一步开展中.2 .根底性：目前,并在相当长的时间里, 信息技术与人类社会的结合的广度和深度远远超过其他任何一 种技术.3 .先进性：A I和H I在城市范围内的集合必须在总体上处于先进水平.4 .不平衡性：不同地区、不同领域的开展水平存在差异性.5 .渐进性：智慧城市建设需要循序渐进.6 .突变性：智慧城市所依赖的信息技术开展开展存在着突变的可能.7 .复杂性：各种信息技术的集成仍然存在很大挑战,而现实社会和虚拟空间治理模式的矛盾是更大的挑战.三、智慧城市的本质1 .信息化更广泛深入的应用.2 .智慧城市的本质含义是人工智能 AI和人的智慧HI在城市范围内最大限度的集合.3 .智慧城市的最终

12、检验标准是城市包括企业、人的开展水平有没有提升.第六节智慧城市的架构和支撑技术一、智慧城市整体架构1 .感知层2 .网络层3 .平台层4 .应用层二、智慧城市的支撑技术1 .物联网2 .云计算3 .大数据【思考题】1 .我们身边还有那些智慧城市的身影？2 .如何理解信息化？3 .智慧城市开展的根底是什么？4 .如何理解智慧城市这个概念？【参考书目】1 .美安东尼汤森 .智慧城市.中信出版社,20212 .刘蟒.智慧城市中的大数据分析技术.人民邮电出版社,20213 .美阿莱克斯彭特兰.智慧社会：大数据与社会物理学.浙江人民出版社,20214 .王喜富.智慧社区：物联网时代的未来家园.电子工业出

13、版社,20215 .徐静.智慧城市：框架与实践.电子工业出版社,20216 .岳梅樱.智慧城市顶层设计方法论与实践分享.电子工业出版社,20217 .李林.智慧城市建设思路与规划.东南大学出版社,20218 .池天河.智慧城市理论与技术丛书：智慧城市空间信息公共平台.科学出版社,20219 .王爱华.智慧城市一一构筑于信息高地上的城市智慧开展之道.电子工业出版社,202110 .徐静.智慧城市：框架与实践.电子工业出版社,202111 .朱桂龙.智慧城市建设理论与实践.科学出版社,2021第二章智慧城市与大数据【教学目的与要求】通过本章学习,学生能够了解掌握大数据的根本知识,理解大数据所带来的

14、思维上 的变革,同时也能够了解大数据技术的根本原理和应用,从而拓展专业视野,促进创新思维开展.【教学重点与难点】理解大数据的4V特征,理解大数据的处理方式和过程.【教学方法】课堂讲授、专题讨论、学生自学相结合.【教学内容】第一节大数据的概念一、大数据出现的契机1 .硬件本钱的降低2 .网络带宽的提升3 .云计算的兴起4 .网络技术的开展5 .智能终端的普及6 .电子商务、社交网络、电子地图等的全面应用7 .物联网二、大数据的概念“大数据：或称巨量数据、海量数据、大资料,指的是所涉及的数据量规模巨大到无法通过人工,在合 理时间内到达截取、治理、处理、并整理成为人类所能解读的信息.第二节大数据的特

15、征一、大数据的构成大数据包括：交易数据和交互数据集在内的所有数据集.1 .海量交易数据2 .海量交互数据3 .海量数据处理二、大数据的特征大数据是指无法在一定时间内用传统数据库软件工具对其内容进行抓取、治理和处理的数据集合.大数据的4V特性：4 .数据量巨大.5 .数据结构复杂多样.6 .数据价值密度低.7 .数据处理实时性要求高.第三节大数据的价值一、大数据研究的科学价值大数据科研属于“数据密集型的科学发现第四范式.二、大数据的商业价值企业会依靠洞悉数据中的信息更加了解自己,也更加了解客户.三、互联网与大数据互联网公司受益于大数据.第四节大数据带来的变革一、一场生活、工作与思维的大变革1 .

16、大数据,变革公共卫生2 .大数据,变革商业3 .大数据,变革思维4 .大数据,开启重大的时代转型5 .预测,大数据的核心6 .大数据,大挑战二、对大数据熟悉的变化1.“更多 _-一不是随机样本,而是全体数据2.“更杂 _-一不是精确性,而是混杂性3. “更好一一不是因果关系,而是相关关系4. “数据化一一一切皆可“量化5. “价值一一“取之不尽,用之不竭的数据创新6. “角色定位一一数据、技术与思维的三足鼎立第五节大数据的应用一、大数据在公共领域的应用二、公共治理部门受益于大数据三、金融与大数据四、医疗与大数据五、网络通信与大数据六、能源与大数据七、旅游与大数据第六节大数据关键技术一、大数据关

17、键技术体系二、大数据采集方法三、大数据预处理方法四、大数据存储治理技术五、大数据计算模式技术六、大数据分析技术第七节大数据的风险一、大数据的平安与隐私二、大数据的归属三、数据专制【思考题】1 .什么样的数据才能够被称为大数据?2 .大数据有哪些特点？3 .大数据对我们认知有什么改变？4 .举例说明大数据在身边的应用.5 .常见的数据挖掘方法有哪些？【参考书目】1 .美安东尼汤森 .智慧城市.中信出版社,20212 .刘蟒.智慧城市中的大数据分析技术.人民邮电出版社,20213 .美阿莱克斯彭特兰.智慧社会：大数据与社会物理学.浙江人民出版社,20214 .王喜富.智慧社区：物联网时代的未来家园

18、.电子工业出版社,20215 .徐静.智慧城市：框架与实践.电子工业出版社,20216 .岳梅樱.智慧城市顶层设计方法论与实践分享.电子工业出版社,20217 .李林.智慧城市建设思路与规划.东南大学出版社,20218 .池天河.智慧城市理论与技术丛书：智慧城市空间信息公共平台.科学出版社,20219 .王爱华.智慧城市一一构筑于信息高地上的城市智慧开展之道.电子工业出版社,202110 .徐静.智慧城市：框架与实践.电子工业出版社,202111 .朱桂龙.智慧城市建设理论与实践.科学出版社,2021第三章智慧城市与云计算【教学目的与要求】通过本章学习学生能够了解云计算的根本概念,云计算的核心

19、思想,理解云计算的 系统架构和实现原理,明白云计算在生产生活中的应用.【教学重点与难点】教学重点包括：云计算的定义,云计算的架构,虚拟化技术.【教学方法】课堂讲授、专题讨论、学生自学相结合.【教学内容】第一节云计算的概念一、对云计算的需求1 .个人面临的问题：(1)配置要求高.(2)软件许可购置.(3)各类软件安装复杂.(4)更新换代速度快.2 .企业面临的问题：(1)需要购置硬件等根底设施.(2)需要购置软件的许可证.(3)需要专门的人员维护.(4)企业的规模扩大时还要继续升级各种软硬件设施以满足需要.二、云计算的定义1 .云计算的通俗定义2 .云计算的专业定义3 .云计算的主流定义三、云计

20、算的目的云计算的最终目标是将计算、效劳和应用作为一种公共设施提供应公众,使人们能够像使用水、电、煤 气和 那样使用计算机资源.四、云计算的特点.1 .超大规模：效劳器群.2 .虚拟化：可以看作是一片用于计算的云.3 .高可靠性：冗余副本、负载均衡.4 .通用性：支撑千变万化的实际应用.5 .高可扩展性：灵活、动态伸缩.6 .按需效劳：按需购置.7 .极其廉价：不再需要一次性购置超级电.8 .平安：摆脱数据丧失、病毒入侵.9 .方便：支持多终端、数据共享.第二节云计算的分类一、根据规模划分1 .超级云效劳.2 .中等云效劳.3 .微型云效劳.二、根据效劳方式划分1. SAAS ( Softwar

21、e as a Service).2. PAAS ( Platform as a Service).3. IAAS ( Infrastructure as a Service).4. 云存储.5. MSP (治理效劳提供)；6. 商业效劳平台.第三节云计算的体系结构云计算系统分为两局部：前端和后端.一、前端系统前端指用户的计算机或客户端,包括用户计算机(或计算机网络)以及云计算系统登陆程序.后端系统计算机后端是各种各样的计算机、效劳器和数据存储系统.后端系统的分层结构：2.3.4.1. SOA构建层.治理中间件层.资源池层.物理资源层.第四节云计算的核心技术一、云计算核心技术-虚拟化虚拟化是将硬

22、件、操作系统和应用程序一同装入一个可迁移的虚拟机档案文件中.二、虚拟化的优点虚拟化技术提升了资源利用率,平安可靠地降低了数据中央TCO.三、分布式存储1 .存储数据时,文件被分块,分布存储在不同 DataNode节点上.2 .存储数据时,数据副本数不小于2,单DataNode节点故障时文件分块完整保存,后续保证充分复制.3 .读写数据时,在不同DataNode节点上实现并发读写.四、云资源调度1 .配置资源参数(Configure )2 .发放(Provision )3 .热迁移(Live Migration )4 .增加实例(Grow Instance )5 .休眠实例(Park Insta

23、nce )6 .快速激活(Rapid Active )7 .系统扩容(Grid Grow )第五节云计算与其他技术的关系一、4G与云计算是互相依存、互相促进的关系二、移动互联网和云计算是相辅相成的三、物联网与云计算是交互辉映的关系【思考题】1 .什么是云计算？2 .什么是软件即效劳？3 .什么是平台即效劳？4 .什么是根底设施即效劳？5 .为什么说虚拟化是云计算的关键技术？【参考书目】1 .美安东尼汤森 .智慧城市.中信出版社,20212 .刘蟒.智慧城市中的大数据分析技术.人民邮电出版社,20213 .美阿莱克斯彭特兰.智慧社会：大数据与社会物理学.浙江人民出版社,20214 .王喜富.智慧

24、社区：物联网时代的未来家园.电子工业出版社,20215 .徐静.智慧城市：框架与实践.电子工业出版社,20216 .岳梅樱.智慧城市顶层设计方法论与实践分享.电子工业出版社,20217 .李林.智慧城市建设思路与规划.东南大学出版社,20218 .池天河.智慧城市理论与技术丛书：智慧城市空间信息公共平台.科学出版社,20219 .王爱华.智慧城市一一构筑于信息高地上的城市智慧开展之道.电子工业出版社,202110 .徐静.智慧城市：框架与实践.电子工业出版社,202111 .朱桂龙.智慧城市建设理论与实践.科学出版社,2021第四章 智慧城市与物联网【教学目的与要求】通过本章学习,学生能够熟悉

25、什么是物联网,物联网和信息化的关系,理解物联网 的层次结构,熟悉物联网系统的关键技术,理解物联网的应用方式.【教学重点与难点】教学重点包括：物联网与信息化的关系,物联网的层次结构,物联网的核心技术.【教学方法】课堂讲授、实例讲解、专题讨论、学生自学相结合.【教学内容】第一节身边的物联网物联网-应用渗透到社会各个领域.IOT应用场景：物体说话.一、家庭生活二、政务效劳三、文化教育四、商务活动五、社区效劳第二节物联网的概念一、物联网的定义通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任 何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和治理的一种网络概O二、物的内涵1 .要有数据传输通路；2 .要有一定的存储功能；3 .要有CPU4 .要有操作系统；5 .要有专门的应用程序；6 .遵循物联网的通信协议；7 .在世界网络中有可被