第三单元第5课 智能温湿度采集器 课件【教科版】《信息科技》八年级上册

(共42张PPT)
第13课
智能温湿度采集器
八年级
上
01
学习目标
内容总览
02
新知导入
03
智能温湿度采集器分析
04
智能温湿度采集器算法设计
05
实现智能温湿度采集器
06
课后练习
07
课堂小结
08
板书
教学目标
在实验中遵循数据记录规范，培养严谨的科学态度；通过小组协作理解技术应用的边界，树立绿色农业理念。
信息社会责任
能识别不同场景下温湿度监测的需求差异，理解数据实时传输对农业生产的价值，养成主动关注环境数据的意识。
信息意识
通过分解“采集-传输-显示”任务流程，掌握顺序、分支结构编程逻辑，能运用阈值判断算法实现警报功能。
计算思维
利用通信模块创新数据传输方式，设计人机交互界面，结合智慧大棚案例提出系统优化方案。
数字化学习与创新
新知导入
本课我们要实现一个智能的温湿度采集器。该智能温湿度采集器有两个主控板设备，一个作为采集器，负责在植物周围采集温湿度信息；另一个作为接收器，负责接收警报信息。
实验室
实验员
探究新知
一、智能温湿度采集器分析
探究智能温湿度采集器和简易温湿度采集器相同点和不同点。
相同点 不同点
①具有相同的数据采集模块 ①具有不同的数据传输模块
②具有相同的数据输出模块 ②在硬件设备方面，智能温湿度采集器需要用到的硬件更多
探究新知
智能温湿度采集器需要将数据进行远距离传输，也就是将温湿度数据从采集器传到接收器，这个过程需要用无线传输来进行。
一、智能温湿度采集器分析
采集器
接收器
探究新知
负责温湿度采集的采集器应该放置在植物栽培实验室中，通过采集器中主控板的液晶显示屏实时显示温湿度信息，而实验人员手中还应该有一个主控板，其液晶显示屏可显示“生长状态良好”或者“生长状态警报”。
一、智能温湿度采集器分析
环境温度
土壤湿度
生长状态良好
生长状态警报
采集器
接收器
探究新知
一、智能温湿度采集器分析
在这个实验中，各个硬件设备之间应该怎么连接呢 请画在下面的方框中。
采集器
接收器
探究新知
二、智能温湿度采集器算法设计
根据上述对智能温湿度采集器的描述，把下面的算法流程图补充完整。
环境温度
土壤湿度
是否超过阈值
“生长状态警报”
探究新知
本次智能温湿度采集器需要用到两个主控板，一个作为采集器，另一个作为接收器。另外，采集器上还要分别连接两个传感器。
1.准备硬件
三、实现智能温湿度采集器
X2
X1
X1
探究新知
参考下图进行硬件连接，看看与自己的设计是否一致。
2.连接硬件
三、实现智能温湿度采集器
探究新知
(1)选择“Python主程序开始”模块，开启采集器程序模块。
(2)使用通信模块，构建采集器和接收器之间的通信关系。
3.编写程序
三、实现智能温湿度采集器
探究新知
(3)在第一个模块中编写与采集器相关的内容，在第二个模块中编写与接收器相关的内容，尤其注意接收器前端界面的设计。
3.编写程序
三、实现智能温湿度采集器
探究新知
编写好以上程序后，点击运行，就可以实现采集器和接收器之间的通信了。
4.运行调试
三、实现智能温湿度采集器
探究新知
参考程序-接收器
三、实现智能温湿度采集器
注意：接收器作为MQTT服务器，并使用它本身的wifi。
探究新知
参考程序-接收器
三、实现智能温湿度采集器
探究新知
参考程序-采集器
三、实现智能温湿度采集器
探究新知
参考程序-采集器
三、实现智能温湿度采集器
探究新知
运行效果
三、实现智能温湿度采集器
采集器
接收器
探究新知
此次设计的温湿度采集器，在采集完温湿度以后，需要将数据记录下来，再进行有效的分析。因此，需要设计一份盆栽温湿度测量报告，从而有技巧地记录盆栽的温湿度，清晰明了，能够让人很容易得出进一步的分析结果。
5.设计温湿度测量报告
三、实现智能温湿度采集器
探究新知
一份测量报告应该包括以下几部分：
◆报告题目 ◆实验目的
◆实验方法 ◆实验结果
◆结果分析
能量加油站
三、实现智能温湿度采集器
探究新知
请根据温湿度采集器的设计思路，设计一份盆栽温湿度测量报告，将相关内容细化在下表中。
写一写
实验目的
实验方法
实验结果
结果分析
三、实现智能温湿度采集器
探究新知
参考
智能温湿度采集器在盆栽环境监测中的应用研究 实验目的 1. 验证智能温湿度采集器能否实时、准确监测盆栽环境的温度和湿度数据；
2. 探索温湿度数据与植物生长状态（如叶片萎蔫、土壤干裂）的关联性，为盆栽养护提供科学依据。
实验方法 1.将采集器放置于盆栽附近，确保传感器与植物、土壤充分接触；
2.设置温湿度阈值（如温度>30℃或湿度<40%时触发警报）；
3.连续记录72小时数据，每小时采集一次，并通过接收器存储数据；
4.观察植物生长状态，记录异常情况（如叶片发黄、土壤板结）；
5.整理数据并绘制温湿度变化曲线图。
三、实现智能温湿度采集器
探究新知
参考
智能温湿度采集器在盆栽环境监测中的应用研究 实验结果 数据记录
结果分析 1. 温湿度关联性：温度升高时湿度显著下降，可能与蒸发作用增强有关；
2. 警报有效性：温度警报触发2次（均出现在午后光照强烈时），及时通风后温度恢复；
3. 植物状态反馈：土壤湿度低于30%时，植物叶片出现轻微萎蔫，灌溉后恢复；
4. 改进建议：增加遮阳网减少午后高温；设置自动灌溉系统，当土壤湿度<35%时启动喷淋。
三、实现智能温湿度采集器
探究新知
请以小组为单位，带着本组的温湿度测量报告与其他小组进行讨论，看一看哪个小组的实验方法更正确、实验结果误差更小、对实验结果分析得更充分。
议一议
三、实现智能温湿度采集器
探究新知
科学漫游-智慧大棚
智慧大棚是将智能化控制应用到大棚种植中。智能化系统获取到大棚内部的环境信息，将环境阈值与实际值进行对比，当实际值超出环境阈值时，会给出相关提示。
探究新知
科学漫游-智慧大棚
智慧大棚主要功能
智能风扇
智能遮阳网
补光灯
自动灌溉
气流显示
探究新知
单元总结与评价
1.以小组为单位，对本单元完成的温度传感器、土壤湿度传感器和温湿度采集器进行小组汇报展示。
单元作品展示与交流
探究新知
单元总结与评价
2.填写作品评价表，对本单元完成的作品进行评价。
单元作品展示与交流
作品评价表 学生自评( )分 同学互评( )分 教师评价( )分 评价维度 评价标准 分值 得分
主题 作品紧扣“温度传感器”“土壤湿度传感器”和“温湿度采集器”任务主题，内容完整，概括得全面而准确 5
作品与主题相关，内容基本完整，概括得较为全面而准确 4 作品与主题相关度不大，内容不太完整，存在少数错误 3 作品跑题，或内容不完整，或有多处错误 2 技术 能使用编程软件完成作品，思路清晰，呈现合理 5
能使用编程软件完成作品，呈现效果有待改进 3 使用编程软件完成部分作品，效果有待改进 2 探究新知
单元总结与评价
作品评价表 学生自评( )分 同学互评( )分 教师评价( )分 评价维度 评价标准 分值 得分
创意 能够应用开发板自带的温度传感模块来测量环境温度，并理解为什么不能使用开发板自带的传感模块做植物温湿度采集器 5
能够应用开发板自带的温度传感模块来测量环境温度，但不明确为什么不能使用开发板自带的传感模块做植物温湿度采集器 4 合作 小组成员分工明确，任务分配合理，作品展示效果好 5
小组成员有分工，能完成分配的任务，作品展示顺利 4 小组成员分工不明确，任务分配不太合理，作品展示效果一般 3 小组成员分工不合理，有成员未参与，作品展示效果不好 2 探究新知
单元总结与评价
1.在本单元中，我们通过制作温湿度采集器，学习了物联网感知层的传感器，掌握了利用传感器采集数据的基本方法。
单元内容小结与概念图
2.根据在本单元项目实践中学到的知识，将下面的知识概念图补充完整。
探究新知
单元总结与评价
单元概念图
随着温度的升高而下降
随着温度的升高而下降
阈值又叫临界值，是指一个效应能够产生的最低值和最高值。
实验方法
探究新知
单元总结与评价
智慧大棚还应当能够对采集到的温湿度数据进行反馈，我们应该如何设计这样的控制反馈 这样的控制反馈属于物联网三层结构中的哪一层呢
实践项目
探究新知
单元总结与评价
反馈机制设计：通过智能温湿度采集器实时监测数据，当温度/湿度超出阈值时，接收器主控板触发执行机构（如智能风扇、喷淋装置、遮阳网）。例如：高温时启动风扇降温，干燥时开启喷淋增湿，同时通过无线模块将执行状态反馈至管理终端，形成“监测-判断-执行-反馈”闭环。
参考
物联网层级归属：该控制反馈属于应用层（或平台层）。其通过数据分析和决策逻辑驱动执行设备，实现环境调控，区别于感知层的传感器采集与网络层的通信传输。
课堂总结
同学们，今天我们成功搭建了智能温湿度采集系统！通过对比简易设备，我们掌握了无线传输的核心技术，完成了从传感器数据采集到接收器警报显示的完整链路。在硬件连接环节，大家注意到了通信模块的天线朝向对信号的影响；编程时通过调试解决了数据延迟问题，这些实践经验都非常宝贵。测量报告的撰写让我们学会了用图表呈现数据规律。期待大家在后续学习中，继续探索物联网的更多奥秘！
课后作业
1.智能温湿度采集器中，负责在植物周围采集数据的设备是（ ）
A. 接收器主控板
B. 采集器主控板
C. 通信模块
D. 液晶显示屏
选择题
课后作业
2.在智慧大棚中，智能风扇的主要作用是（ ）
A. 补充光照
B. 自动调节温度
C. 检测土壤湿度
D. 控制遮阳网开关
选择题
课后作业
1.智能温湿度采集器的采集器和接收器可以使用同一个主控板。（ ）
2.智慧大棚的自动灌溉系统仅根据土壤湿度数据决定是否灌溉。（ ）
判断题
课后作业
请结合本课所学内容，简要说明智能温湿度采集器如何实现“实验人员在实验室外也能收到警报信息”，并画出其基本工作原理流程图。
解答题
板书
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让备课更有效
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