3.8 自动采集与能量消耗 课件(共17张PPT)-2025-2026学年八年级上册《信息技术》西大版（2024）
文档属性
| 名称 | 3.8 自动采集与能量消耗 课件(共17张PPT)-2025-2026学年八年级上册《信息技术》西大版（2024） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 5.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 信息技术（信息科技） | ||
| 更新时间 | 2025-08-27 19:37:29 | ||
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文档简介
(共17张PPT)
义务教育《信息科技》
8 年级上册
物联助环保
第3单元
第 8 课
自动采集与能量消耗
学习目标
情境引入
新知学习
项目探究
目录
学习目标
能够对比两种水环境数据采集方式，说出与传统人工采样相比自动采集的优势；
能够明晰影响自动采集能量消耗的两大因素，说明降低能量消耗的方法；
能够为无线传感器设置不同的采样频率，分析不同采样频率和能量消耗的关系。
在污水处理厂的大屏幕上，显示每日污水储量、总氮值、pH 值、悬浮固体量等水质检测数据，它们快则几秒钟更新一次，慢则几分钟，甚至几个小时才更新一次。这相当于随时在对所有的排污口、管网进行巡检，实现了全流程、多方位的污水自动化监测。而这一切，都要归功于物联网的自动采集技术。
兰州新区化工园区污水处理厂即将投用
情境引入
新知学习——水环境数据采集方式
1.传统的人工采样
在传感器没有大规模普及之前，人们只能采用人工定期采集的采样方式，需要工作人员到现场进行采样，耗时耗力。由于人为因素的干扰，人工采集的数据容易出现误差或偏差，不能真实反映水环境的状况。
人工采样检测
新知学习——水环境数据采集方式
2.水质检测参数自动采集
自动采集的优点有很多：首先，自动采集可以实现24小时不间断监测；其次，自动采集可以覆盖更广泛的区域和得到更多的水环境监测指标；再次，自动采集可以避免人为因素对数据的影响；最后，自动采集可以避免工作人员进入危险区域或污染区域，大大降低了安全风险。
现在，水质监测系统使用无线传感器，能够实时、连续、稳定、可靠地获取精准的水质监测数据。
水环境自动监测微站
在采样精度一定的情况下，每次信息采集消耗的能量基本固定，因此影响能耗的一个重要因素就是单位时间内的采集次数，也可以称为采样频率。
水环境检测所用的传感器一般都部署在野外，而且为了方便部署，大多使用无线传感器，因此能耗是使用无线传感器时需要重点考虑的问题。
新知学习——自动采集的能量消耗
1.采样频率影响能量消耗
tip1
如果采样频率过低，可能会影响监测的准确性和实时性，无法及时发现问题和异常情况。
如果采样频率过高，将导致传感器电池寿命缩短，从而增加更换电池的次数和使用成本。
新知学习——自动采集的能量消耗
1.采样频率影响能量消耗
在实际使用过程中，我们需要根据具体的监测需求来确定最佳的采样频率，以保证传感器能长期稳定地运行。
新知学习——自动采集的能量消耗
2.电源管理影响能量消耗
除了降低采样频率，电源管理也是影响能耗的重要因素。合理的电源管理方案可以降低传感器能耗，延长电池寿命，减少更换电池的次数，从而降低使用成本和维护成本。
tip2
无线传感器和 Windows系统电源管理类似，也可以通过程序控制能量消耗。
优秀的电源管理程序可以更加智能，它可以在不工作时进入睡眠模式，自动进入低功耗状态，以降低能耗；还可以根据监测需求和环境变化，自动调整传感器的采样频率和精度；甚至可以通过优化算法，降低通信和运算的能量开销，实现整体能耗的降低。
这些方法提高了无线传感器设备的运行时长，有些设备甚至能维持几十年之久。
新知学习——自动采集的能量消耗
2.电源管理影响能量消耗
Windows系统
电源管理
第二步：设置数据采样间隔时间的参数，比如1秒或者5分等，采样间隔时间为1秒。
第一步：在程序块中找到关于采样频率设置的部分。
最后：开始运行采样程序，检查定期自动采集的结果。
项目探究——设置不同的采样频率
条件
更改板载发声器的值
延时1秒
是
否
设置采样频率部分流程简图
我们为无线传感器设置不同的采样频率，需要完成以下三个步骤。
项目探究——分析不同采样频率与能量消耗的关系
采样频率 能量消耗值
低采样频率
中采样频率
高采样频率
其他采样频率
采样频率和能量消耗的关系
第一步：找到代码中关于采样频率设置的部分
第二步：将采样频率修改为低、中、高三个等级，并分别在不同等级下测量单位时间内的能量消耗
第三步：根据设置的采样频率和测得的能量消耗值
让我们设置无线传感器的采样频率，并观察电池的能量消耗情况，可以分为以下三个步骤。通过记录的能量消耗值，分析采样频率对能量消耗的影响。
操作练习——练一练
最后，使用统计软件或手动计算方式来分析数据，判断使用频率和剩余电量之间是否存在某种关系。
我们可以通过手机的使用频率模拟传感器的采样频率，分析使用频率和电量消耗之间的关系，可以参照以下步骤进行。
第一步，选择3个实验手机，型号、剩余电量保持一致。
第二步，让 3个实验手机分别在不同的使用时间内，使用同一应用程序，并记录每个人的使用时间和剩余电量。
操作练习——做一做
我们还可以做如下分析：
关闭或开启手机中的各类传感器，比较一天电量的消耗情况；
关闭或开启手机的 Wi-Fi网络功能，比较一天的电量损耗情况；
比较省电模式和普通模式下电量损耗情况。
拓展阅读——智能尘埃
智能尘埃（Smart Dust）是一种微型计算机监测系统的别称，它由传感器、微处理器、激光器和通信收发器等精密装置构成，是无线传感器网络的自然延伸。虽然它的预期场景十分有吸引力，但其发展仍然受到了一些限制，其中最主要的就是能源问题，由于智能尘埃的尺寸十分微小，一般不超过米粒大小，有些甚至只有沙粒大小，所携带的能源十分有限。近年来，随着低功耗通信、自组网和能量收集等技术的突破，让智能尘埃的发展重现曙光。
我国将在南极冰盖之巅布设监测冰雪的“智能尘
义务教育《信息科技》
8 年级上册
物联助环保
第3单元
第 8 课
自动采集与能量消耗
学习目标
情境引入
新知学习
项目探究
目录
学习目标
能够对比两种水环境数据采集方式，说出与传统人工采样相比自动采集的优势；
能够明晰影响自动采集能量消耗的两大因素，说明降低能量消耗的方法；
能够为无线传感器设置不同的采样频率，分析不同采样频率和能量消耗的关系。
在污水处理厂的大屏幕上，显示每日污水储量、总氮值、pH 值、悬浮固体量等水质检测数据，它们快则几秒钟更新一次，慢则几分钟，甚至几个小时才更新一次。这相当于随时在对所有的排污口、管网进行巡检，实现了全流程、多方位的污水自动化监测。而这一切，都要归功于物联网的自动采集技术。
兰州新区化工园区污水处理厂即将投用
情境引入
新知学习——水环境数据采集方式
1.传统的人工采样
在传感器没有大规模普及之前，人们只能采用人工定期采集的采样方式，需要工作人员到现场进行采样，耗时耗力。由于人为因素的干扰，人工采集的数据容易出现误差或偏差，不能真实反映水环境的状况。
人工采样检测
新知学习——水环境数据采集方式
2.水质检测参数自动采集
自动采集的优点有很多：首先，自动采集可以实现24小时不间断监测；其次，自动采集可以覆盖更广泛的区域和得到更多的水环境监测指标；再次，自动采集可以避免人为因素对数据的影响；最后，自动采集可以避免工作人员进入危险区域或污染区域，大大降低了安全风险。
现在，水质监测系统使用无线传感器，能够实时、连续、稳定、可靠地获取精准的水质监测数据。
水环境自动监测微站
在采样精度一定的情况下，每次信息采集消耗的能量基本固定，因此影响能耗的一个重要因素就是单位时间内的采集次数，也可以称为采样频率。
水环境检测所用的传感器一般都部署在野外，而且为了方便部署，大多使用无线传感器，因此能耗是使用无线传感器时需要重点考虑的问题。
新知学习——自动采集的能量消耗
1.采样频率影响能量消耗
tip1
如果采样频率过低，可能会影响监测的准确性和实时性，无法及时发现问题和异常情况。
如果采样频率过高，将导致传感器电池寿命缩短，从而增加更换电池的次数和使用成本。
新知学习——自动采集的能量消耗
1.采样频率影响能量消耗
在实际使用过程中，我们需要根据具体的监测需求来确定最佳的采样频率，以保证传感器能长期稳定地运行。
新知学习——自动采集的能量消耗
2.电源管理影响能量消耗
除了降低采样频率，电源管理也是影响能耗的重要因素。合理的电源管理方案可以降低传感器能耗，延长电池寿命，减少更换电池的次数，从而降低使用成本和维护成本。
tip2
无线传感器和 Windows系统电源管理类似，也可以通过程序控制能量消耗。
优秀的电源管理程序可以更加智能，它可以在不工作时进入睡眠模式，自动进入低功耗状态，以降低能耗；还可以根据监测需求和环境变化，自动调整传感器的采样频率和精度；甚至可以通过优化算法，降低通信和运算的能量开销，实现整体能耗的降低。
这些方法提高了无线传感器设备的运行时长，有些设备甚至能维持几十年之久。
新知学习——自动采集的能量消耗
2.电源管理影响能量消耗
Windows系统
电源管理
第二步：设置数据采样间隔时间的参数，比如1秒或者5分等，采样间隔时间为1秒。
第一步：在程序块中找到关于采样频率设置的部分。
最后：开始运行采样程序，检查定期自动采集的结果。
项目探究——设置不同的采样频率
条件
更改板载发声器的值
延时1秒
是
否
设置采样频率部分流程简图
我们为无线传感器设置不同的采样频率，需要完成以下三个步骤。
项目探究——分析不同采样频率与能量消耗的关系
采样频率 能量消耗值
低采样频率
中采样频率
高采样频率
其他采样频率
采样频率和能量消耗的关系
第一步：找到代码中关于采样频率设置的部分
第二步：将采样频率修改为低、中、高三个等级，并分别在不同等级下测量单位时间内的能量消耗
第三步：根据设置的采样频率和测得的能量消耗值
让我们设置无线传感器的采样频率，并观察电池的能量消耗情况，可以分为以下三个步骤。通过记录的能量消耗值，分析采样频率对能量消耗的影响。
操作练习——练一练
最后，使用统计软件或手动计算方式来分析数据，判断使用频率和剩余电量之间是否存在某种关系。
我们可以通过手机的使用频率模拟传感器的采样频率，分析使用频率和电量消耗之间的关系，可以参照以下步骤进行。
第一步，选择3个实验手机，型号、剩余电量保持一致。
第二步，让 3个实验手机分别在不同的使用时间内，使用同一应用程序，并记录每个人的使用时间和剩余电量。
操作练习——做一做
我们还可以做如下分析：
关闭或开启手机中的各类传感器，比较一天电量的消耗情况；
关闭或开启手机的 Wi-Fi网络功能，比较一天的电量损耗情况；
比较省电模式和普通模式下电量损耗情况。
拓展阅读——智能尘埃
智能尘埃（Smart Dust）是一种微型计算机监测系统的别称，它由传感器、微处理器、激光器和通信收发器等精密装置构成，是无线传感器网络的自然延伸。虽然它的预期场景十分有吸引力，但其发展仍然受到了一些限制，其中最主要的就是能源问题，由于智能尘埃的尺寸十分微小，一般不超过米粒大小，有些甚至只有沙粒大小，所携带的能源十分有限。近年来，随着低功耗通信、自组网和能量收集等技术的突破，让智能尘埃的发展重现曙光。
我国将在南极冰盖之巅布设监测冰雪的“智能尘
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