第四单元第4课 温湿度远程监测报警 课件【教科版】《信息科技》八年级上册

(共44张PPT)
第17课
温湿度远程监测报警
八年级
上
01
学习目标
内容总览
02
新知导入
03
从生活经验到项目认知
04
从种植需求到程序逻辑
05
从系统搭建到应用创新
06
课后练习
07
课堂小结
08
板书
教学目标
在设计系统时，考虑农业生产的实际需求与可靠性，认识到技术应服务于社会生产，培养在技术开发与应用中关注实效、承担责任的态度。
信息社会责任
认识到温湿度数据是现代农业管理的关键信息，理解通过物联网技术进行远程实时监测与智能报警，对提升生产效率等有重要意义。
信息意识
运用分支结构进行阈值判断，使用循环结构实现持续监测，通过逻辑运算组合复杂条件，系统化地设计并实现一个完整的自动报警程序。
计算思维
整合物联网平台与编程控制，创造性地设计包含数据获取、自动判断、远程报警等多功能于一体的综合性智能应用方案。
数字化学习与创新
新知导入
在越来越智能化的生活中，我们身边的电子设备总可以在危险时刻或非正常状态时向人们发出警报提示。
第二单元我们制作了“灯光警报呼叫器”，从视觉和听觉两个角度实现了“灯光警报呼叫”。本课我们就将仿照灯光警报呼叫器的工作过程和制作过程，实现一个温湿度远程监测报警系统。
探究新知
一、从生活经验到项目认知
灯光警报呼叫器的警报是通过按钮触发的，本课的温湿度远程监测报警系统希望能实现自动判断与发出警报，让农业工作更便捷、高效和智能。在设计中，要通过设定温湿度参数的临界值，即阈值的方式，让程序在每次获得数据后自动判断当前状态是否达到需要预警的程度。在编程中，需要借助分支结构(选择结构)来实现预想的功能。
探究新知
一、从生活经验到项目认知
与按钮触发警报不同，本课的温湿度远程监测报警系统需要将监测所得数据与阈值进行比较，之后做出发出或不发出警报的选择。
探究新知
一、从生活经验到项目认知
实时监测所得的数据是否需要实时显示出来呢？还是只需要一个报警或不报警的结果就可以呢？
探究新知
一、从生活经验到项目认知
视觉的图像或文字效果、听觉的声音效果或者其他感官的刺激都是可以借鉴的报警方式。事件紧急程度不同，报警的效果还可以随之变化。
探究新知
一、从生活经验到项目认知
生活中的各种设备在某些特定时刻会发出警报，你知道的智能设备的报警方式有哪些 它们又是在什么条件下才会发出警报
议一议
探究新知
一、从生活经验到项目认知
任何监测和报警设备都不是一次工作后就失效，它们都需要在通电状态下持续工作，监测到任何数据异常的情况随时发出警报。在数据监测环节做不间断的实时监测，编程时通过循环结构来实现。在本课的监测报警系统中，同学们可以自己设定具体的监测频率。
探究新知
一、从生活经验到项目认知
聚焦“温湿度远程监测报警系统”，根据提示补充括号中的内容。
要监测的数据：( )、( )
选用的数据传输技术：( )
物联网平台：( )
是否显示实时数据：( )
写一写
探究新知
一、从生活经验到项目认知
聚焦“温湿度远程监测报警系统”，根据提示补充括号中的内容。
温湿度数据的临界值，即阈值：温度( )、湿度( )
报警的方式、效果：( )
监测的频率：( )
物联网编程环境：( )
写一写
探究新知
一、从生活经验到项目认知
至此，你在完成温湿度远程监测报警系统方面受到了哪些启发 我们可以在获取温湿度数据后进行条件判断，将判断结果发送到物联网平台，同时以图像或声音的方式发出警报，这样就可实现温湿度的远程监测和报警。
写一写
探究新知
二、从种植需求到程序逻辑
湖南多地有蔬菜出口业务，其中永州市为该省蔬菜出口的主要城市。一般情况下，农业大棚中的蔬菜对温湿度要求是：白天的温度为25～35℃；夜间的温度为7～15℃；白天的湿度为70%～90%，夜间的湿度可以达到100%。在本课的报警程序中，如果只考虑白天的温湿度情况，按照这一阈值标准，该如何设计数据判断逻辑呢
设计
探究新知
请根据以上温湿度阈值标准，梳理思考过程，记录在下面的方框中，并补充下页的算法流程图，其中菱形框表示判断的条件，平行四边形框表示输出的文字提示，矩形框是声音、图像等报警方式。
写一写
二、从种植需求到程序逻辑
探究新知
系统先判断温度区间，再判断湿度区间，组合触发对应的声音提示与图像提示，用于环境异常报警。
写一写
1.温度偏低（t < 25℃）时
若湿度偏低（h < 70%）：声音报警1 + 图像1
若湿度正常（70% ≤ h ≤ 90%）：声音报警1 + 图像2
若湿度偏高（h > 90%）：声音报警1 + 图像3
二、从种植需求到程序逻辑
探究新知
系统先判断温度区间，再判断湿度区间，组合触发对应的声音提示与图像提示，用于环境异常报警。
写一写
2. 温度正常（25℃ ≤ t ≤ 35℃）时
若湿度偏低：声音2 + 图像1
若湿度正常：声音2 + 图像2
若湿度偏高：声音2 + 图像3
二、从种植需求到程序逻辑
探究新知
系统先判断温度区间，再判断湿度区间，组合触发对应的声音提示与图像提示，用于环境异常报警。
写一写
3. 温度偏高（t > 35℃）时
无论湿度如何，均触发声音3报警
湿度偏低：图像1
湿度正常：图像2
湿度偏高：图像3
二、从种植需求到程序逻辑
探究新知
参考
写一写
二、从种植需求到程序逻辑
探究新知
三、从系统搭建到应用创新
我们已经实现了通过Wi-Fi传输温湿度数据，而在本课还需要设计实现个性化的报警。你设计的报警方式中，还需要用到哪种硬件设备呢
1.准备硬件。
实践
探究新知
通过声音报警，主控板自带的蜂鸣器功能可以很方便地满足需求，不需要增加硬件设备。
1.准备硬件。
实践
将所需硬件设备的数量填写在括号中。
主控板( 1 )个
DHT11温湿度传感器( 1 )个
DHT11土壤湿度传感器( 1 )个
三、从系统搭建到应用创新
探究新知
2.连接硬件
三、从系统搭建到应用创新
探究新知
3.编写程序。
在第二单元我们已经学习并实现了编写程序点亮灯光，在第三单元我们学习了搭建简易物联系统，本单元的第3课我们使用主控板和编程平台编程实现了与物联网平台的数据传输。
实践
三、从系统搭建到应用创新
探究新知
3.编写程序。
在编写本课程序的过程中，更需要关注的是报警条件的编程控制，这时就需要熟练使用程序设计中的逻辑运算。以一个简单的环境温度t和环境湿度h为例，说明逻辑运算的意义和使用方法。
实践
三、从系统搭建到应用创新
探究新知
右图程序中，使用“逻辑”命令中的“与”命令，表达了温度值大于等于25℃且小于等于35℃的状态。
实践
三、从系统搭建到应用创新
探究新知
实践
逻辑运算 含义 编程命令
与 表示并且，两个条件同时成立的情况下，结果为真
或 表示或者，两个条件中有任何一个条件满足，结果为真
非 表示本来值的反值
三、从系统搭建到应用创新
探究新知
在图形化编程中，借助几个“与”命令的多层嵌套，即可实现对算法流程图中“25<=t<=35且70<=h<=90”的代码表达，如右图所示。
实践
三、从系统搭建到应用创新
探究新知
使用“如果……那么执行……”“否则如果……那么执行……”“否则……”命令，按照算法流程图编写本课的大棚温湿度检测与报警程序。
实践
三、从系统搭建到应用创新
探究新知
你身边的智能家居中有具备温湿度监测报警功能的吗 如果让你编写一个居家生活中的温湿度监测报警程序，你会如何编写 你会将这个程序用在哪种生活设备上
拓展
三、从系统搭建到应用创新
探究新知
关于智能家居与程序设计
我身边的智能家居设备中，智能恒温器、加湿器和一些环境监测仪通常具备温湿度监测与报警功能。例如，当室内湿度低于设定阈值时，加湿器会自动启动，并在APP推送提醒。
参考
三、从系统搭建到应用创新
探究新知
如果为居家生活编写一个温湿度监测报警程序，我会设定适合居住的阈值（如温度18-26℃、湿度40-60%），通过温湿度传感器实时采集数据。当数据超出范围时：
若湿度太低，联动智能加湿器开启；
若温度太高，发送通知到手机并建议开空调；
若持续异常，则通过智能音箱语音提醒。
我会将这个程序用于卧室或书房的环境管理设备，保障舒适与健康。
参考
三、从系统搭建到应用创新
探究新知
连接物联网平台除了可以方便地实现对种植数据的远程监测和报警，从长期来看，物联网平台还可以利用大量的实时数据进行数据的统计分析和可视化呈现。请思考这又能给农业种植管理者或者科研人员带来哪些好处。
拓展
三、从系统搭建到应用创新
探究新知
物联网平台数据分析的价值
长期积累的种植数据通过物联网平台进行统计分析与可视化呈现，能为农业管理者与科研人员带来以下核心价值：
精准决策支持
通过历史数据趋势分析，可优化灌溉、通风等操作时机，实现精准调控，减少资源浪费。
参考
三、从系统搭建到应用创新
探究新知
风险预警与预测
结合多维度数据（如温湿度、光照），建立预警模型，提前防范病虫害或极端天气影响。
品种与耕作研究
为科研人员提供长期、真实的生长环境与产量关联数据，辅助培育良种或改进种植模式。
参考
三、从系统搭建到应用创新
探究新知
生产管理标准化
通过可视化报表（如不同大棚产量对比），帮助管理者制定标准化生产流程，提升整体效率。
数据驱动的商业价值
积累的数据可衍生为“种植档案”，提升农产品可信度，甚至为农业保险、供应链金融提供依据。
参考
三、从系统搭建到应用创新
课堂总结
同学们，今天我们共同构建了一个智能的温湿度远程监测报警系统。大家不仅回顾并综合运用了分支结构进行判断、循环结构实现持续监测，更关键的是学会了使用“与”运算，将现实中的复杂条件准确地转化为计算机能够执行的程序逻辑。我们还将数据成功发送到物联网平台，实现了远程报警。这个过程展示了物联网技术如何切实解决生产中的实际问题。课后请大家思考，这套系统还能应用到哪些生活场景中呢？
课后作业
1.在温湿度远程监测报警系统中，程序自动判断当前数据是否达到报警条件，主要依赖于以下哪种程序结构？
A. 顺序结构
B. 循环结构
C. 分支结构（选择结构）
D. 函数结构
选择题
课后作业
2.根据本课“设计”部分提供的农业大棚白天温湿度要求（温度25～35℃，湿度70%～90%），在编程中要表达“温度在合理范围内 并且 湿度也在合理范围内”这一条件，应该使用以下哪个逻辑运算命令？
A. 或 B. 与
C. 非 D. 异或
选择题
课后作业
3.为了实现系统通电后能够不间断地监测温湿度数据，并在任何异常情况下随时报警，在程序中必须使用以下哪种结构？
A. 顺序结构
B. 循环结构
C. 分支结构
D. 列表结构
选择题
课后作业
1.本课的报警系统，其报警触发方式与第二单元的“灯光警报呼叫器”完全相同，都是通过手动按按钮来触发的。 （ ）
2.在编程中，使用“如果…那么执行…”以及“否则如果…那么执行…”等命令，是实现分支结构（选择结构）的典型方式。 （ ）
3.只要将温湿度传感器采集到的数据发送到物联网平台，就完成了整个远程监测报警系统的所有功能。 （ ）
判断题
课后作业
请结合本课“实践”与“拓展”部分的内容，回答以下问题：
假如请你为家中的书房设计一个简易的温湿度监测报警程序，希望当温度高于28℃ 或 湿度低于40%时，能通过主控板上的蜂鸣器发出提示音。请简要描述你的设计思路，并说明在编程实现“温度高于28℃ 或 湿度低于40%”这一判断条件时，应该使用哪个逻辑运算命令？为什么？
解答题
板书
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