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2014年6月一、课程基本信息课程名称：智慧城市建设课程代码：07601413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，培养创新意识和能力。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基础设施建设。同时通过对智慧城市在社会生产、生活中的应用的介绍

2、与对未来的展望，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，有助于提高学生的创新意识和创新能力，促进社会的更好发展。3 .基本要求：本课程要求学生通过学习，能够了解信息社会的发展过程，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发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发展基础，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发展和创新。三、教材及参考资料目录（一）指定教材：杨正洪.智慧城

3、市一大数据、物联网和云计算之应用.清华大学出版社，2014杨冰之.智慧城市发展手册.机械工业出版社，2012王辉.智慧城市（第2版）.清华大学出版社，2012吴功宜，吴英.物联网工程导论.机械工业出版社，2012（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，20122 .徐静.智慧城市：框架与实践.电子工业出版社，20143 .徐静.智慧城市：框架与实践.电子工业出版社，20144 .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,2014四、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

4、城市与云计算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第八章信息安全与隐私保护2合计34五、教学内容目录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发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

5、他技术的关系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发展现状第五章智慧城市中的信息感知第一节自动识别技术第二节定位技术第三节智能设备第六章智慧城市中的信息传输第一节无线传感器网络第二节互联网技术第三节移动互联网第七章智慧城市建设应用第一节智慧城市建设的蓬勃发展第二节智能电网第三节智能交通第四节环境监测第八章信息安全与隐私保护第一节信息安全概述第二节RFID安全与隐私第三节位置信息与个人隐私第一章智慧城市概论【教学目的与要求】通过本章讲授，能达到如下要求：首先，能够使学生了解智慧城市就在我们的身边。其次，使学生了解并

6、掌握智慧城市的定义和特征以及发展过程。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认识。最后，使学生了解智慧城市建设所涉及到的支撑技术和基础。【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大数据的项目。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和手机上访问，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。该系统揭示了当前

7、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发展方向。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服务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机会，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，进

8、行研发、创造、生产、管理等活动，形成有形或无形智慧产品以满足社会需要的产业。三、智慧服务为市民提供其随时、随地、随需可获得的“衣食住行乐财教医”等信息服务；为企业提供方便、快捷的审批、投融资、信用信息等服务。四、智慧管理培养一种欢迎和包容“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、高效率的信息服务；家居生活可实现远程化智能化管理。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2008年底，旧M首席执行官彭明盛提出“智慧地球”的概念，2009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，从而更好的理解和控制城市的运营，并优化城市的资源使用。第四节智慧城市的发展过程一、智慧城市建设的

10、推动力智慧城市的营造正成为全球城市之间竞争的基础要件之一，是证明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、智慧城市在国外的发展全球有600多个城市正在建设“智慧城市”。三、智慧城市在国内的发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、智慧城市的基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进一步发

11、展中。2 .基础性：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：AI和HI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、不同领域的发展水平存在差异性。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发展发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管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 .智慧城市的最终检验标准是

12、城市（包括企业、人）的发展能力有没有提高。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 .智慧城市发展的基础是什么？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，20152 .刘蟒.智慧城市中的大数据分析技术.人民邮电出版社，20153 .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,20154 .王喜富.智慧社区：物联网时代的未来家园.电子工业出版社，2

13、0155 .徐静.智慧城市：框架与实践.电子工业出版社，20146 .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，20147 .李林.智慧城市建设思路与规划.东南大学出版社，20128 .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20159 .王爱华.智慧城市一一构筑于信息高地上的城市智慧发展之道.电子工业出版社201410 .徐静.智慧城市：框架与实践.电子工业出版社，201411 .朱桂龙.智慧城市建设理论与实践.科学出版社，2015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基本知识，理解大数据所带来的思维上的变革

14、，同时也能够了解大数据技术的基本原理和应用，从而拓展专业视野，促进创新思维发展。【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 .硬件成本的降低2 .网络带宽的提升3 .云计算的兴起4 .网络技术的发展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，在合理时间内达到截取、管理、处理、并整理成为人类所能解读的信息。”第二节大数据的特征一、大数据的

15、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、管理和处理的数据集合。大数据的4V特性：1 .数据量巨大。2 .数据结构复杂多样。3 .数据价值密度低。4 .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 .大数据，变革

16、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、对大数据认识的变化1. “更多”一一不是随机样本，而是全体数据2. “更杂”一一不是精确性，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、公共管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、大数据存储管理技术五、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、大数据的安全与隐私二、大数据的归属三、数据独裁【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，20152 .刘蟒.智慧城市中的大数据分析技术.人民邮电出版社，20153 .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,20154 .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，20155 .徐静.智慧城市：框架与实践.电子工业出版社，20146 .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，20147 .李林.智慧城市建设思路与规划.东南大学出版社，20128 .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20159 .王爱华.智慧城市一一构筑于信息高地上的城市智慧发展之道.电子工业出版社201410 .徐静.智慧城市：框架与实践.电子工业出版社，201411 .朱桂龙.智慧城市建设理论与实践.科学出版社，2015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基本概念，云计算的核心思想,

19、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)软件许可购买。(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)需要购买硬件等基础设施。(2)需要购买软件的许可证。(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、云计算的目的

20、云计算的最终目标是将计算、服务和应用作为一种公共设施提供给公众，使人们能够像使用水、电、煤气和电话那样使用计算机资源。四、云计算的特点。1 .超大规模：服务器群。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 .按需服务：按需购买。7 .极其廉价：不再需要一次性购买超级电。8 .安全：摆脱数据丢失、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 .超级云服务。2 .中等云服务。3 .微型云服务。二、根据服务方式划分1. SAAS(SoftwareasaSe

21、rvice)。2. PAAS(PlatformasaService)。3. IAAS(InfrastructureasaService)。4. 云存储。5. MSP(管理服务提供)；6. 商业服务平台。第三节云计算的体系结构云计算系统分为两部分：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。二、后端系统计算机后端是各种各样的计算机、服务器和数据存储系统。后端系统的分层结构：1 .SOA构建层。2 .管理中间件层。3 .资源池层。4 .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件、操作系统和应用程序一同装入

22、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高了资源利用率，安全可靠地降低了数据中心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(LiveMigration)4 .增加实例(GrowInstance)5 .休眠实例(ParkInstance)6 .快速激活(RapidActive

23、)7 .系统扩容(GridGrow)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 .什么是软件即服务？3 .什么是平台即服务？4 .什么是基础设施即服务？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，20152 .刘蟒.智慧城市中的大数据分析技术.人民邮电出版社，20153 .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,20154 .王喜富.智慧社区：物联网时代的未来家园.电子工业出版社，20155 .

24、徐静.智慧城市：框架与实践.电子工业出版社，20146 .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，20147 .李林.智慧城市建设思路与规划.东南大学出版社，20128 .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20159 .王爱华.智慧城市一一构筑于信息高地上的城市智慧发展之道.电子工业出版社201410 .徐静.智慧城市：框架与实践.电子工业出版社，201411 .朱桂龙.智慧城市建设理论与实践.科学出版社，2015第四章智慧城市与物联网【教学目的与要求】通过本章学习，学生能够认识什么是物联网，物联网和信息化的关系，理解物联网的层次结构，熟悉物

25、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、政务服务三、文化教育四、商务活动五、社区服务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、监控和管理的一种网络概念。二、物的内涵1 .要有数据传输通路

26、；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识别的唯一编号。三、物联网的特点1 .海量级的物联信息2 .亿万异构设备的泛在接入3 .高度自治化的网络管理4 .设备的小型微型化5 .设备所取能源多样化6 .面临更多安全问题四、物联网的内涵1 .物联网、传感器网络、泛在网络的联系与区别。2 .物联网与信息化的关系。3 .物联网的核心与本质第三节物联网的体系结构物联网分为感知层、网络层、应用层三个层次。一、感知层数据采集与感知。主要用于采集物理世界中发生的物理事件和数据，包括各类物理量、标识、音频、视频

27、数据。二、网络层实现更加广泛的互联功能，能够把感知到的信息无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送。三、应用层应用层主要包含应用支撑平台子层和应用服务子层。第四节物联网的关键技术物联网核心技术包括射频识别（RFID）装置、WSN网络、红外感应器、全球定位系统、Internet与移动网络，网络服务，行业应用软件。一、RFID技术RFID技术是利用射频方式进行非接触双向通信，以达到自动识别目标对象并获取相关数据，具有精度高、适应环境能力强、抗干扰强、操作快捷等许多优点。二、无线传感器网络无线传感器网络（WSN是由大量传感器节点通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统，其目的是协作地感知、采集和处

28、理网络覆盖区域中感知对象的信息，它能够实现数据的采集量化、处理融合和传输应用。三、ZigBee技术无线传感网络内的各个要素通过一个统一的协议进行信息的传输，这个协议就是ZigBee。四、定位技术位置信息不是单纯的“位置”，它包含：1,地理位置（空间坐标。2.处在该位置的时刻（时间坐标）。3,处在该位置的对象（身份信息）。第五节物联网产业的发展现状一、物联网产业包括物联网制造业和服务业，物联网产业中很大一部分依托于现有信息产业，其独特需求又使这些产业获得新的发展空间。二、国外物联网产业发展三、国内物联网产业发展四、物联网在我国的应用情况【思考题】1 .物联网的核心技术有哪些?2 .物联网的核心理

29、念是什么？3 .列举身边的物联网实例。4 .物联网系统的组成有哪些？5 .如何看待物联网的产生与发展?【参考书目】1 .美安东尼汤森.智慧城市.中信出版社，20152 .刘蟒.智慧城市中的大数据分析技术.人民邮电出版社，20153 .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,20154 .王喜富.智慧社区：物联网时代的未来家园.电子工业出版社，20155 .徐静.智慧城市：框架与实践.电子工业出版社，20146 .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，20147 .李林.智慧城市建设思路与规划.东南大学出版社，20128 .池天河.智慧城市理论与技术丛

30、书：智慧城市空间信息公共平台.科学出版社20159 .王爱华.智慧城市一一构筑于信息高地上的城市智慧发展之道.电子工业出版社201410 .徐静.智慧城市：框架与实践.电子工业出版社，201411 .朱桂龙.智慧城市建设理论与实践.科学出版社，2015第五章智慧城市中的信息感知【教学目的与要求】通过本章学习，学生需要了解如何实现全面感知；了解常见的自动识别技术，理解并掌握RFID的基本知识和实现原理；了解常见的定位技术，理解常见定位技术的定位原理，熟悉基于定位信息的系统应用；对智能设备的原理和工作方式也应该有清晰的认识。【教学重点与难点】本章的教学重点RFID的工作原理，定位的工作原理。【教学

31、方法】课堂讲授、实例分析、专题讨论、学生自学相结合。【教学内容】第一节自动识别技术一、常见的自动识别技术1 .光学字符识别。2 .语音识别。3 .虹膜识别。4 .指纹识别。二、条形码技术1 .一维条形码。2 .二维条形码。3 .条形码识别系统。三、磁卡与IC卡1 .磁条2 .磁卡3 .IC卡四、RFID系统1. RFID的概念2. RFID应用系统的结构3. RFID的电子标签4. RFID的阅读器5. RFID应用系统五、RFID在物联网中应用1 .商业应用2 .物流应用3 .仓储应用4 .人员管理六、EPC与物联网1. EPC的概念2. EPC的编码3. EPC系统结构第二节定位技术通过定

32、位系统获取位置信息是物联网时代的重要研究课题。一、现存主流定位系统1 .卫星定位。2 .蜂窝基站定位3 .无线室内环境定位4 .新兴定位系统二、GPSffi星定位系统1 .宇宙空间部分32颗工作卫星：6轨道*4星2 .地面监控部分(全部在美国境内)1个主控中心4个专用地面天线6个专用监视站3 .用户设备部分三、基站定位系统1 .基站定位原理2 .单基站定位法3 .双基站定位法4 .多基站定位法四、新兴定位系统1. A-GPS(AssistedGPS)GPS定位和蜂窝基站定位的结合体2. WiFi定位五、常见定位技术的比较第三节智能设备智能设备，作为感知识别层最“智能”的信息获取手段，集中体现了

33、多样化的特征。一、智能设备概述普适计算与分布式网络技术把计算嵌入到环境中，实现了自然的人机交互，营造了以人为本的信息服务新环境。1 .传统智能设备2 .新时代智能设备二、智能设备的运行平台物联网智能设备的智能性就体现在异构设备构成的系统具有情境感知，任务迁移，智能协作和多通道交互的特点。1 .情境感知应用可捕获、分析多个对象之间的关系并作出响应。2 .用户任务的执行可以随着用户位置的变化从一个节点迁移到另一个节点上。3 .智能协作是指通过协调不同设备提供的服务，整合已有的可用服务的功能，构造功能更为丰富的新的组合服务。4 .多通道交互是指使用多种通道与计算机通信的一种人机交互方式，其中“通道”

34、指用户表达意图，执行动作或感知反馈信息的通信方法。三、智能设备发展新趋势随着物联网的诞生和发展，智能设备有了新的理解和定位，呈现出更深入的智能化，更透彻的感知和更全面的互联互通三大新趋势。1,更深入的智能化：使用数据挖掘和分析工具、科学模型和运算系统处理复杂的数据分析、汇总和计算，整合分析海量的跨地域、跨行业的信息，以支持决策和行动。2 .更全面的互联互通：将个人电子设备、组织和政府信息系统中储存的信息交互和共享，实时监控环境和业务状况。3 .更透彻的感知：利用任何可以随时随地感知、测量、捕获和传递信息的设备、系统或流程，便于立即采取应对措施和进行长期规划。【思考题】1 .什么是模式识别？2

35、.简述一维条形码和二维条形码的区别？3 .RFID系统的工作原理是什么？4 .智能设备有哪些特征？5 .定位技术有哪些实际应用？6 .如何看待全面感知？【参考书目】1 .美安东尼汤森,智慧城市.中信出版社，20152 .刘蟒,智慧城市中的大数据分析技术,人民邮电出版社，20153 .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,20154,王喜富,智慧社区：物联网时代的未来家园,电子工业出版社，20155.徐静,智慧城市：框架与实践,电子工业出版社，20146,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，20147,李林,智慧城市建设思路与规划,东南大学出版社，

36、20128.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20159,王爱华,智慧城市一一构筑于信息高地上的城市智慧发展之道,电子工业出版社201410 .徐静,智慧城市：框架与实践,电子工业出版社，201411 .朱桂龙,智慧城市建设理论与实践,科学出版社，2015第六章智慧城市中的信息传输【教学目的与要求】通过本章学习，学生了解物联网中信息的传输过程；学生能够了解并理解感知层的无线传感网络的定义、特点、工作原理和典型协议；同时学生也能够了解并掌握互联网的基础知识、接入互联网的方式、基于互联网应用系统的工作原理；同时学生还能够对移动互联网有一个了解，理解移动互联网的核心

37、，掌握运用移动互联网进行创新的方法。【教学重点与难点】本章的重点无线传感器网络的特点，无线传感器网络的组网技术，互联网的接入方式，IP地址、物理地址、互联网域名系统的关系，互联网应用的工作原理。【教学方法】课堂讲授、实例演示、专题讨论、学生自学相结合。【教学内容】第一节无线传感器网络一、无线传感器网络的概念无线传感器网络(WSNWirelessSensorNetwork)是由部署在待监测区域内的大量的廉价的微型传感器节点组成。通过无线通信的方式形成的一个多跳的自组织的网络系统。二、传感器网络的特点1 .无线传感器网络的网络拓扑结构极易发生变化。2 .无线传感器网络节点与节点之间采用的是自组织的

38、通信方式。3 .无线传感器网络中的传感器节点携带能量十分有限。4 .大量的传感器节点无需底层基础设施的支持就能够自动组织构成一定结构的网络。5 .无线传感器网络具备有很强容错能力。6 .无线传感器网络节点只能具备有限的计算和存储能力和距离较短的通信能力。7 .无线传感器网络节点无中心，所有的节点都是地位平等，加入和离开节点都是随意的没有严格的限制条件。三、传感器节点1 .传感器模块：信息采集、数据转换。2 .处理器模块：控制、数据处理、网络协议。3 .无线通讯模块：无线通信，交换控制信息和收发采集数据。4 .能量供应模块：提供能量。四、ZigBee技术ZigBee是一种新兴的近距离、低复杂度、

39、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术。1. ZigBee网络拓扑结构ZigBee技术具有强大的组网能力，通过无线通信组成星形、网状(Mesh)网和混合网。2. ZigBee系统的工作过程(1)首先由协调器节点成功创建ZigBee网络，然后等待终端节点加入。(2)当终端节点自动查找空间中存在的ZigBee网络，找到后即加入网络，并把该节点的物理地址发送给协调器。(3)协调器把节点的地址信息等通过串口发送给计算机进行保存。(4)当计算机想要获取某一节点处的传感器值时，只需要向串口发送相应节点的物理地址及测量指令。(5)协调器通过串口从计算机端收到物理地址后，会向与其相对应的传感器节点发送数据，

40、传达传感器测量指令。(6)传感器节点收到数据后，通过传感器测量数据，然后将测量结果发送给协调器，并在计算机端进行显示。(1)(2)(3)(4)(5)(6) (8)3. ZigBee自身的技术优势低功耗。低成本。低速率。近距离。短时延。高容量。/V巨I女免执照频段。第二节互联网技术一、互联网概述互联网：“网络”构成的网络。二、互联网的接入1 .拨号接入2 .专线接入3 .无线接入三、IP地址与互联网IP地址唯一确定结点在互联网上的位置。1. IP地址结构(1) IP地址类型-网络号网络号标识互联网中一个物理网络。(2) IP地址类型-主机地址主机地址标识某物理网络上一台主机或路由器端口。2. I

41、P地址与物理地址的转换(1)地址解析协议ARP将IP地址转换成硬件地址。(2)逆地址解析协议RARP将物理地址解析成IP地址3.1 P地址和域名转换(1)域名系统DNS在Internet上主机用IP地址来标识。对于计算机IP地址操作方便，但对用户来说,符号名字容易记忆，更方便。(2)域名解析将域名转换为IP地址。四、互联网应用1 .互联网应用-WWW服务2 .互联网应用-FTP服务3 .互联网应用-EMAIL服务4 .互联网应用-TELNET服务第三节移动互联网一、移动互联网的定义移动互联网是互联网与移动通信各自独立发展后互相融合的新兴市场，目前呈现出互联网产品移动化强于移动产品互联网化的趋势

42、。移动互联网的核心是互联网，因此一般认为移动互联网是桌面互联网的补充和延伸，应用和内容仍是移动互联网的根本。二、移动互联网的特点移动互联网有实时性、隐私性、便携性、准确性、可定位的特点，日益丰富智能的移动装置是移动互联网的重要特征之一。三、移动互联网的应用四、移动无线上网移动无线上网方式是一种借助移动电话网络接入Internet的无线上网方式，因此只要你所在城市开通了移动无线上网业务，你在任何一个角落都可以通过笔记本电脑来上网。五、无线局域网无线局域网是指以无线信道作传输介质的计算机局域网。Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA手机）等终端以无线方式互相连接的技术。无线局域网的应用

43、方式。无线接入点AP【思考题】1.1 P地址在互联网中的作用？2 .手机接入互联网的方式有哪些？3 .为什么要进行地址解析？4 .什么是WEEB务？5 .互联网移动互联网的关系？6 .无线传感器网络有哪些特点？【参考书目】1 .美安东尼汤森.智慧城市.中信出版社，20152 .刘蟒.智慧城市中的大数据分析技术.人民邮电出版社，20153 .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,20154 .王喜富.智慧社区：物联网时代的未来家园.电子工业出版社，20155 .徐静.智慧城市：框架与实践.电子工业出版社，20146 .岳梅樱.智慧城市顶层设计方法论与实践分享.电子工业出

44、版社，20147 .李林.智慧城市建设思路与规划.东南大学出版社，20128 .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20159 .王爱华.智慧城市一一构筑于信息高地上的城市智慧发展之道.电子工业出版社201410 .徐静.智慧城市：框架与实践.电子工业出版社,201411 .朱桂龙.智慧城市建设理论与实践.科学出版社，2015第七章智慧城市建设应用【教学目的与要求】通过本章学习，学生可以了解智慧城市建设中一些具体的应用案例，拓宽学生的视野，提升学生的综合素质。【教学重点与难点】【教学方法】课堂讲授、实例分析、专题讨论、学生自学相结合。【教学内容】第一节智慧城市建

45、设的蓬勃发展智慧城市丰富的内涵催生出更加丰富的外延应用。智慧城市建设包括智能电网，智能交通，智能物流，智能绿色建筑和环境监测等各个方面，这些都突出更透彻的感知，更全面的互联互通和更深入的智能化的特点。第二节智能电网一、智能电网的起源与发展二、智能电网的概念智能电网的核心内涵是实现电网的信息化、数字化、自动化和互动化，具有电网自愈，用户交互，设备兼容，质量管理，系统安全，信息集成，管理优化，资产优化，市场协调9大特征。三、智能电网系统实现1 .新能源发展与利用2 .输变电检测与控制3 .配用电管理4 .实时电力调度5 .电网安全四、智能电网的未来前景第三节智能交通一、什么是智能交通智能交通系统(

46、IntelligentTransportationSystems,ITS)通过在基础设施和交通工具当中广泛应用信息、通讯技术来提高交通运输系统的安全性、可管理性、运输效能同时降低能源消耗和对地球环境的负面影响。二、智能交通中的核心技术1 .无线通讯2 .计算技术3 .感知技术4 .视频车辆监测5 .全球定位系统GPS6 .探测车辆和设备三、智能交通的应用1 .不停车收费系统2 .实时交通信息服务3 .智能交通管理第四节环境监测一、环境监测的概念1 .环境监测宗旨：检测状态参数，跟踪质量变化，确定质量水平2 .环境监测目标：为环境管理、污染治理、防灾减灾等工作提供基础信息、方法指引和质量保证。3

47、 .环境监测的对象：自然因素，人为因素，污染危害环境的其他因素，以及生物、生态的变化。二、环境监测的发展1 .基于经验的观察2 .系统科学的监测3 .自动监测4 .无线传感器网络三、环境监测的模式和特征1 .监测过程：立体的、进化的，双向的；2 .环境信息反作用于计划制定；3 .监测结果对客观环境的反映全面、真实；4 .传递环节信息传递与存储相结合，在网际实现异构网络融合。四、环境监测的应用【思考题】1 .高速公路的ETC系统是不是智慧城市的一部分?2 .智慧城市的应用都具有哪些共性？3 .列举身边的智能系统的应用。【参考书目】1 .美安东尼汤森.智慧城市.中信出版社，20152 .刘蟒.智慧

48、城市中的大数据分析技术.人民邮电出版社，20153 .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,20154 .王喜富.智慧社区：物联网时代的未来家园.电子工业出版社，20155 .徐静.智慧城市：框架与实践.电子工业出版社，20146 .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，20147 .李林.智慧城市建设思路与规划.东南大学出版社，20128 .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20159 .王爱华.智慧城市一一构筑于信息高地上的城市智慧发展之道.电子工业出版社201410 .徐静.智慧城市：框架与实践.电子工业出版社，201411 .朱桂龙.智慧城市