20技术创意案例—物联网技术与智能签到机
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图8.9 物联网技术应用之智能钥匙
从上述的应用场景中来看， 物联网技术从一开始提出便具有了一个非常典型的特征—传感器。 但是， 当时的物联网技术在另一个典型特征—网络互联上， 仍然表现得较为局限。
尽管早期的物联网技术仅仅具有非常针对性的、 有限的“ 物联” 能力， 但是， 其表现出来 的巨大产业应用前景、 连接并拓展这种传感和互联的特性之后可能给不同领域带来的巨大影响， 极大地促进了物联网技术的发展。
物联网技术的传感能力主要由各式各样的传感 器完成。
由于物联网本身就是一个囊括了无数通过传感 器、 RFID标签、 无线网络和宽带等互相连接起来 的复杂网络， 传感器在其中扮演了特殊的角色。
8.3 案例创意设计
本节主要介绍基于物联网技术——云计算、 指纹识别等技术——智能签到机的功能创意、 形态创意、 使用情境和交互方法创意三个方面的内容， 从而展现一个完整的设计创意与技术融 合开发案例。
物联网技术指的并不是一种全新的独立的技术。 相反， 它所指的是一系列与传感器、 互联 网、数据通信等技术及其延伸和扩展形成的物品与物品、 用户与物品之间的信息通信和交互。
具体而言， 它主要指通过射频识别、 红外感应、 全球定位等信息传感设备， 按照约定的通 信协议， 将任何具备传感器的物品与互联网相连接， 从而进行信息交换和通信， 并通过信息的 集成和处理实现智能化的物品识别、 定位、 追踪、 交互管理等。
8.1 案例背景介绍
物联网指的是将无处不在的设备和设施， 通过智能传感器及各种形式的网络形成的统一和个性 化的环境。
这种“ 富信息” 环境大大拓展了传统方式中的信息系统需要依赖桌面电脑及其他网络通信设备 （例如手机、 平板等） 的局限。 因此， 在应用领域上， 物联网也对传统信息的收集和使用的方式 带来了重要的变革。
8.4 案例的实现
1．系统的技术实现 为了实现准确、 高效的签到功能及及时的数据通知功能， 在对比了几种身份验证所用的传 感器的优缺点之后， 选择了通过扫描智能手机上的二维码进行身份验证的技术路线。 另外， 选择了阿里云作为云端数据分析和处理的平台。 下面介绍系统的技术实现要求和过 程。 在实现的原型系统中， 二维码扫描部分的实现技术主要基于二代的Raspberry PI（树莓派）， 运行Raspbian操作系统（见图8.18）。 利用树莓派构建原型系统的优势在于其体积较小， 完整的LINUX类型的系统环境， 还有丰 富的GPIO设备接口用以连接和控制不同的传感器等设备。 另外，树莓派也提供了良好的网络连接—包括有线以太网接口和无线USB网卡， 这为物联网 系统的传感器和互联网络两大必需的要求提供了很好的兼容性。
8.2 案例技术发展
回顾物联网的发展历程， 可以追溯到1999年物联 网概念的正式提出。
美国麻省理工学院的AUTO-ID中心的Ashton教授 在研究RFID（射频标签） 的时候首先定义了这个概 念—internet of things， 即“ 连接万物的互联网”。
在当初提出这个概念的时候， 一起搭售的还有一 个非常吸引人的应用场景——在家里丢三落四地找不 到钥匙， 没关系， 拿起手机就能知道它在哪个沙发 角落里（见图8.9）。
产品设计创意与 技术开发
Product Design Creativity and Technology Development
目录/Contents
创意与技术实例篇
第8章 技术创意案例—物联网技术与智能签到机
8.1 案例背景介绍 8.2 案例技术发展 8.3 案例创意设计 8.4 案例的实现
第8章 技术创意案例—物联网技术与智能签到机
2．支持的签到方式和功能 在上面描述的情景中， 涉及的智能签到机的具体功能如下。 （1） 根据用户的信息， 生成唯一的二维码。 （2） 支持利用临时用户信息， 生成临时的二维码。 （3） 扫描并验证用户手机上的二维码。 （4） 基于监控视频， 提取对应的时间码。 （5） 上传身份验证结果， 在云端进行数据分析， 并发布送入、 接走的数据通知。 上面的主要功能模块之间的关系如图8.14所示。
在这种趋势的推动下， 目前各种基于不同通信协议的传感器已经开始应用于兼容广泛物联网 技术的产品系统中。
各种通信协议也逐渐发展， 并形成了统一的通信协议—这为国际电信联盟（ITU） 在2005 年正式定义“ 物联网” 的概念提供了技术基础。
此时的物联网， 其对象和范围与早期的版本相比发生了明显变化， 覆盖的范围也有了很大 的延展， 并不再仅仅局限于RFID技术，蓝牙、 红外、 Wi-Fi、 短距自组网等技术开始联接起来，
8.3.1 功能创意 考勤是人们在日常工作中经常遇到的情景之一， 主要指的是通过特定的考查方式获得个人在 一定场所和时间段内的出勤情况， 例如上班、 加班等。 本案例中介绍的“ 智能签到机” 正是基于这种背景， 在物联网技术的基础上， 对考勤智能 化进行的一种尝试。 智能签到机主要利用生物特征识别技术（指纹加脸部识别）， 结合数据存储和云端数据传输 和分析处理， 根据预设的流程， 自动地对获得的考勤资料进行数据处理。
它的主要功能部件包含生物特征识别模块、 数据传输模块、 在云端的数据处理和接口模块 （见图8.13）。
图8.13 基于云计算的智能考勤机功能模块
1．技术原理与方法 具体到智能签到机的案例中， 它的技术原理可以分为三个主要部分。 其中第一部分是采集用户（主要是接送幼儿园儿童的家长） 的签到信息。 这里主要有三种 传感器技术可以实现对应的功能，即IC卡、 指纹、 脸部识别。
物联网技术给广泛的行业应用领域带来了更新换代的变革和期望， 但是作为一把“ 双刃剑”， 它也给技术和社会发展带来了新的难题， 例如隐私、 安全、 新的交互规范等。
物联网在带来上述种种便利的同时， 也隐藏着这些敏感的问题。 上述提及的各种物联网技术的应用案例无一例外地强调了信息互联互通的重要性。 换言之， 没有互联网和移动通信及各种网络连接， 物联网的种种传感器和信息处理系统将无法 发挥任何“ 物联” 的优势。 而最近兴起的新概念“ 云计算”， 则是针对这种严重的网络依赖状态的一种典型技术反应。
图8.14 智能签到机的主要功能模块及其相互关系
Βιβλιοθήκη Baidu
3．技术应用的局限与问题 在幼儿园环境下需要有充分的网络覆盖。
图8.15 智能签到机的实际用户场景观察与关键功能分析
图8.16 智能签到机的系统功能概括说明
8.3.2 形态创意 基于上述功能分析的结果， 开展具体的系统形态设计创意。 首先， 将智能签到机的功能划分为硬件和软件两个部分。 软件的部分通过流程图展示数据 处理过程， 硬件的部分通过草图推敲功能基础上的形态。 8.3.3 使用情景与方法创意
从上述的应用场景中来看， 物联网技术从一开始提出便具有了一个非常典型的特征—传感器。 但是， 当时的物联网技术在另一个典型特征—网络互联上， 仍然表现得较为局限。
尽管早期的物联网技术仅仅具有非常针对性的、 有限的“ 物联” 能力， 但是， 其表现出来 的巨大产业应用前景、 连接并拓展这种传感和互联的特性之后可能给不同领域带来的巨大影响， 极大地促进了物联网技术的发展。
物联网技术的传感能力主要由各式各样的传感 器完成。
由于物联网本身就是一个囊括了无数通过传感 器、 RFID标签、 无线网络和宽带等互相连接起来 的复杂网络， 传感器在其中扮演了特殊的角色。
8.3 案例创意设计
本节主要介绍基于物联网技术——云计算、 指纹识别等技术——智能签到机的功能创意、 形态创意、 使用情境和交互方法创意三个方面的内容， 从而展现一个完整的设计创意与技术融 合开发案例。
物联网技术指的并不是一种全新的独立的技术。 相反， 它所指的是一系列与传感器、 互联 网、数据通信等技术及其延伸和扩展形成的物品与物品、 用户与物品之间的信息通信和交互。
具体而言， 它主要指通过射频识别、 红外感应、 全球定位等信息传感设备， 按照约定的通 信协议， 将任何具备传感器的物品与互联网相连接， 从而进行信息交换和通信， 并通过信息的 集成和处理实现智能化的物品识别、 定位、 追踪、 交互管理等。
8.1 案例背景介绍
物联网指的是将无处不在的设备和设施， 通过智能传感器及各种形式的网络形成的统一和个性 化的环境。
这种“ 富信息” 环境大大拓展了传统方式中的信息系统需要依赖桌面电脑及其他网络通信设备 （例如手机、 平板等） 的局限。 因此， 在应用领域上， 物联网也对传统信息的收集和使用的方式 带来了重要的变革。
8.4 案例的实现
1．系统的技术实现 为了实现准确、 高效的签到功能及及时的数据通知功能， 在对比了几种身份验证所用的传 感器的优缺点之后， 选择了通过扫描智能手机上的二维码进行身份验证的技术路线。 另外， 选择了阿里云作为云端数据分析和处理的平台。 下面介绍系统的技术实现要求和过 程。 在实现的原型系统中， 二维码扫描部分的实现技术主要基于二代的Raspberry PI（树莓派）， 运行Raspbian操作系统（见图8.18）。 利用树莓派构建原型系统的优势在于其体积较小， 完整的LINUX类型的系统环境， 还有丰 富的GPIO设备接口用以连接和控制不同的传感器等设备。 另外，树莓派也提供了良好的网络连接—包括有线以太网接口和无线USB网卡， 这为物联网 系统的传感器和互联网络两大必需的要求提供了很好的兼容性。
8.2 案例技术发展
回顾物联网的发展历程， 可以追溯到1999年物联 网概念的正式提出。
美国麻省理工学院的AUTO-ID中心的Ashton教授 在研究RFID（射频标签） 的时候首先定义了这个概 念—internet of things， 即“ 连接万物的互联网”。
在当初提出这个概念的时候， 一起搭售的还有一 个非常吸引人的应用场景——在家里丢三落四地找不 到钥匙， 没关系， 拿起手机就能知道它在哪个沙发 角落里（见图8.9）。
产品设计创意与 技术开发
Product Design Creativity and Technology Development
目录/Contents
创意与技术实例篇
第8章 技术创意案例—物联网技术与智能签到机
8.1 案例背景介绍 8.2 案例技术发展 8.3 案例创意设计 8.4 案例的实现
第8章 技术创意案例—物联网技术与智能签到机
2．支持的签到方式和功能 在上面描述的情景中， 涉及的智能签到机的具体功能如下。 （1） 根据用户的信息， 生成唯一的二维码。 （2） 支持利用临时用户信息， 生成临时的二维码。 （3） 扫描并验证用户手机上的二维码。 （4） 基于监控视频， 提取对应的时间码。 （5） 上传身份验证结果， 在云端进行数据分析， 并发布送入、 接走的数据通知。 上面的主要功能模块之间的关系如图8.14所示。
在这种趋势的推动下， 目前各种基于不同通信协议的传感器已经开始应用于兼容广泛物联网 技术的产品系统中。
各种通信协议也逐渐发展， 并形成了统一的通信协议—这为国际电信联盟（ITU） 在2005 年正式定义“ 物联网” 的概念提供了技术基础。
此时的物联网， 其对象和范围与早期的版本相比发生了明显变化， 覆盖的范围也有了很大 的延展， 并不再仅仅局限于RFID技术，蓝牙、 红外、 Wi-Fi、 短距自组网等技术开始联接起来，
8.3.1 功能创意 考勤是人们在日常工作中经常遇到的情景之一， 主要指的是通过特定的考查方式获得个人在 一定场所和时间段内的出勤情况， 例如上班、 加班等。 本案例中介绍的“ 智能签到机” 正是基于这种背景， 在物联网技术的基础上， 对考勤智能 化进行的一种尝试。 智能签到机主要利用生物特征识别技术（指纹加脸部识别）， 结合数据存储和云端数据传输 和分析处理， 根据预设的流程， 自动地对获得的考勤资料进行数据处理。
它的主要功能部件包含生物特征识别模块、 数据传输模块、 在云端的数据处理和接口模块 （见图8.13）。
图8.13 基于云计算的智能考勤机功能模块
1．技术原理与方法 具体到智能签到机的案例中， 它的技术原理可以分为三个主要部分。 其中第一部分是采集用户（主要是接送幼儿园儿童的家长） 的签到信息。 这里主要有三种 传感器技术可以实现对应的功能，即IC卡、 指纹、 脸部识别。
物联网技术给广泛的行业应用领域带来了更新换代的变革和期望， 但是作为一把“ 双刃剑”， 它也给技术和社会发展带来了新的难题， 例如隐私、 安全、 新的交互规范等。
物联网在带来上述种种便利的同时， 也隐藏着这些敏感的问题。 上述提及的各种物联网技术的应用案例无一例外地强调了信息互联互通的重要性。 换言之， 没有互联网和移动通信及各种网络连接， 物联网的种种传感器和信息处理系统将无法 发挥任何“ 物联” 的优势。 而最近兴起的新概念“ 云计算”， 则是针对这种严重的网络依赖状态的一种典型技术反应。
图8.14 智能签到机的主要功能模块及其相互关系
Βιβλιοθήκη Baidu
3．技术应用的局限与问题 在幼儿园环境下需要有充分的网络覆盖。
图8.15 智能签到机的实际用户场景观察与关键功能分析
图8.16 智能签到机的系统功能概括说明
8.3.2 形态创意 基于上述功能分析的结果， 开展具体的系统形态设计创意。 首先， 将智能签到机的功能划分为硬件和软件两个部分。 软件的部分通过流程图展示数据 处理过程， 硬件的部分通过草图推敲功能基础上的形态。 8.3.3 使用情景与方法创意