资源简介

(共43张PPT)
主题一 任务二
物联数据需采集
（桂科2025版）八年级
下
1
核心素养目标
3
活动目标
5
练习提升
7
拓展延伸
2
新知导入
4
新知讲解
6
开拓视野
活动日志
8
01
核心素养目标
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
遵守API密钥使用规范，讨论物联网技术对隐私与能源的影响，形成技术应用的伦理思考。
用mPython实现传感器数据上传与可视化，结合天气API与实时数据设计豆角生长异常预警策略。
掌握API参数配置与数据解析方法，能将物联网任务拆解为硬件连接、编程传输等步骤；针对重复数据设计变化触发上传逻辑。
对比不同API天气数据差异，学会评估数据可靠性；理解传感器与网络数据在农业决策中的互补作用。
02
新知导入
在明确了简易蔬菜灌溉物联系统的实施方案后，壮壮正式着手系统搭建的第一步——数据采集。
02
新知导入
我查了三个天气API，为什么结果不一样？
这就需要我们进行数据可信度验证！就像法官需要多个证人证词相互印证，我们可以通过计算三个API数据的平均值，并对比本地传感器读数来确认最终值。
02
新知导入
思考
API在物联网系统中扮演着什么角色？
API就像一座桥梁，连接着不同的软件或系统，使得它们可以相互通信和共享数据。例如，通过API，我们可以轻松获取天气数据并应用于物联网系统中。
02
新知导入
如果把物联网系统比作人体，API就是传递信息的外界感官，传感器则是感知环境的神经末梢。当天气预报数据与土壤湿度监测值产生矛盾时，就像视觉和触觉传递了不同信号。
如何在不浪费存储空间的前提下，监测并上传环境数据？可以用设定变化阈值、调整检测频率等技巧。
02
新知导入
讨论
天气对于蔬菜灌溉有直接的影响，你平时是如何获取天气数据的？和小伙伴分享你的方法，并讨论一下这些方法有什么优缺点。
03
新知讲解
我通常用三种方法获取天气数据：①手机天气预报APP，方便但偶尔不准；②学校气象站的温湿度计，数据准确但只能查当天；③观察蚂蚁搬家、晚霞颜色这些自然现象，有趣但容易误判。现在我们小组会同时用APP和学校仪器，再配合看云层厚薄，班主任还让我们用表格记录预测和实际的误差，这样浇菜就不容易出错了~
小贴士
API（ Application Programming Interface ）是应用程序编程接口的简称。它就像一个桥梁，连接着不同的软件或系统，使得它们可以相互通信和共享数据。以获取天气数据为例天气数据提供方会提供一个API，其他应用或网站就可以通过这个API来获取天气数据。
03
新知讲解
探究
1、上网查阅相关资料，选择一个互联网公共数据监测网站，尝试调用 API以获取相关数据。
03
新知讲解
高德开放平台（天气/地理数据）：https://lbs./
心知天气（气象数据，建议使用）：https://www./
和风天气（实时天气API）：https://dev./
中国气象数据网（官方气象资料）：http://data./
探究
2、结合所获密钥修改参数，向 API发送请求。参数说明如图 1-2-1 所示，其中“key”后紧接免费 API 密钥。如果要获取的天气地点为柳州，则“location=liuzhou”；“language=zh-Hans”表示返回中文数据；“unit=c”表示温度单位是摄氏度。
03
新知讲解
参数名称 类型 默认值 必填 备注
key String 无 是 你的 API 密钥
location Location 无 是 所查询的位置
language Language zh-Hans 否 语言
unit Unit C 否 单位
图 1-2-1
探究
3、平台收到请求后响应，返回数据结果如图1-2-2所示，进一步解析后得到图1-2-3所示天气数据。
03
新知讲解
图 1-2-2
图 1-2-3
马上行动
请你尝试用多个不同的 API获取同一地点、同一日期的天气数据，并将获取到的数据填入表 1-2-1 中，从数据准确性、平台操作便捷性等方面进行对比，看看哪一个 API的实用性最高。
03
新知讲解
接口名称 获取到的相关数据 接口使用感受
最高温度(℃ ) 最低温度( ℃ ) 天气状况 风速 (km/h) 降水概率 (%) 湿度 (%)
和风天气 28 18 多云 15 30 65 注册需实名认证，但文档详细
心知天气 26 17 晴 12 20 60 免费试用版直接复制代码就能用
思考
结合其他物联网案例，试总结物联系统的数据来源有哪些。
03
新知讲解
传感器数据：通过温度、湿度等传感器实时采集环境信息。
用户输入数据：用户通过手机APP或智能面板手动设置参数。
网络数据：从天气预报、地图等外部API获取实时信息。
设备状态数据：记录智能家电的运行状态和能耗情况。
环境数据：通过摄像头、麦克风等设备捕捉周围环境信息。
讨论
小组成员分工合作，围绕影响豆角生长的环境因素进行资料收集并讨论，将表1-2-2补充完整。
03
新知讲解
影响豆角生长的环境因素 需要采集的数据 选用的传感器 测量周期
豆角耐热，不耐低温、霜冻。 植株生长发育适宜温度为 20~25℃，种子发芽最低温度 为8℃，开花结英的适宜温度为 25~30℃。 温度 温湿度传感器 每小时
豆角喜光，光照不足会导致开花结荚减少。 光照强度 光照传感器 每2小时
豆角对水分敏感，土壤过干或过湿都会影响生长。 土壤湿度 土壤湿度传感器 每3小时
豆角适宜在疏松、肥沃的土壤中生长，pH值以6.2~7.0为宜。 土壤pH值 pH传感器 每天
豆角生长需要良好的通风条件，避免病虫害发生。 空气湿度 空气湿度传感器 每2小时
豆角对氮肥需求较高，但过量施肥会导致徒长。 土壤氮含量 土壤养分传感器 每周
做中学
配置物联网服务平台，读取传感器数据。
03
新知讲解
做中学
1.创建项目。
（1）如图1-2-4所示，点击上方“项目管理”，进入项目管理界面。点击“添加项目输入项目名称后点击“确定”。
03
新知讲解
做中学
（2）项目添加完成后，平台会默认创建一个主题，可根据实际需要添加主题。点击“查看”可进入主题管理页面，如图 1-2-5 所示。
03
新知讲解
做中学
2.添加设备
（1）在项目管理界面点击“查看”进入设备管理页面，点击“添加设备”，输入设备名称后点击“确定”，如图 1-2-6 所示。
03
新知讲解
做中学
（2）设备添加完成后，平台会自动生成一组对应的参数，包括clientid和User/Password，如图1-2-7所示。
03
新知讲解
做中学
3.连接设备，编写程序。
（1）硬件清单：主控板 x1、温湿度传感器 x1、土壤湿度传感器 x1、4Pin 线 x2、Type-℃ 数据线 x1、带有热点功能的计算机 x1。
03
新知讲解
做中学
（2）连接设备。用 4Pin 线将主控板和温湿度传感器、土壤湿度传感器连接起来，并通过 Type-C 数据线接入计算机，效果如图 1-2-8 所示。
03
新知讲解
做中学
（3）打开 mPython 软件，点击“添加”，选择“网络应用”，找到“MQTT 物联网”，点击“加载”，如图 1-2-9 所示。
03
新知讲解
做中学
（4）点击“传感器”分别添加温湿度传感器、土壤湿度传感器（其中光线传感器为主控板上的板载传感器，不需要额外添加），如图 1-2-10 所示。
03
新知讲解
做中学
（5）连接Wi-Fi，将相应的 Wi-Fi信息和图1-2-7的参数信息在程序中补充完整。编写其他代码，把传感器采集的数据上传至物联网服务平台并输出显示。完整代码如图1-2-11所示。
03
新知讲解
做中学
（6）最终数据在主控板上的显示效果如图 1-2-12 所示。
03
新知讲解
案例分析
壮壮所在的科技小组通过互联网上的 API 成功获取了豆角种植区域的天气数据，包括未来一周的气温变化范围、隆水概率等信息，同时利用在种植区中布置的传感器获取了实时的光照强度数据、温湿度数据以及土壤湿度数据。
03
新知讲解
案例分析
请回答：
1.当从互联网获得的数据和从传感器获得的数据对决策的影响有所冲突时，可能是出现了什么问题？应该如何处理？
03
新知讲解
可能问题：
① 传感器被晒坏测不准；② 天气预报没及时更新；③ 传感器被泥土糊住了。
解决办法：
① 多装几个同位置传感器对比；② 下雨前看蚂蚁搬家等老方法辅助；③ 每月清理传感器并检查。
案例分析
请回答：
2.不同来源的数据该如何配合使用，才能最大程度发挥出其对决策的支持作用？试以案例里两种来源的数据为例，说一说如何实现数据融合并给出种植优化建议。
03
新知讲解
案例分析
03
新知讲解
1、数据融合示例
天气预报API：预测未来3天有70%降雨概率，但土壤湿度传感器显示当前表层湿度仅30%（偏干）。
决策矛盾：按预报应减少灌溉，但传感器显示急需补水。
2、解决方案
短期应对：用滴灌方式少量补水（仅湿润根部区域），避免大雨后土壤过湿导致烂根。
长期调整：在天气预报APP中设置“降雨概率>50%时”，将自动灌溉触发湿度值从40%下调至35%。
3、优化建议
高温+强光联动：当API预报气温>33℃且光照传感器显示持续强光（>8000Lux）时，自动展开遮阳网。
异常处理：若土壤湿度传感器连续2小时显示>75%，即使无降雨预报也启动排水系统。
任务拓展
温度、土壤湿度等环境数据的变化往往不会太快，我们在采集环境数据的过程中很容易出现重复数据量大、存储空间浪费的情况。如何实现监测到环境发生变化时才更新上传新的数据呢？
03
新知讲解
设定变化阈值：只在温度变化超过1℃或土壤湿度变化超过5%时上传新数据，比如当前温度25℃→26℃才记录，连续25℃不重复存。
灵活调整检测频率：平时每2小时测一次，一旦发现数据开始变化（如半小时内湿度上升3%），改成每10分钟测一次。
云端自动忽略重复值：如果连续3次测到的数据完全一样（如土壤湿度一直60%），云端只保留第一条，后面自动跳过。
实际效果：夜间温度稳定时，数据量减少80%；突然降温/暴雨时立刻记录变化。
04
拓展延伸
智能家居中的物联网应用
环境自动调节系统：
温湿度、空气质量传感器实时监测，联动空调/新风设备自动调整参数，维持恒温恒湿空气清新。
智能安防联动机制：
门窗磁传感器触发摄像头抓拍，结合红外人体感应器，异常入侵时自动报警并推送实时画面至用户手机。
04
拓展延伸
智能家居中的物联网应用
远程家电交互控制：
通过Wi-Fi/蓝牙连接家电，手机APP远程预热烤箱、预约洗衣机工作，打破时间与空间限制。
能源消耗智能优化：
智能电表分析高耗能设备，自动关闭待机电器或切换节能模式，生成月度用电报告辅助决策。
04
拓展延伸
智能家居中的物联网应用
健康生活场景适配：
睡眠监测带联动智能灯光，根据深睡/浅睡阶段动态调节光线色温与亮度，改善睡眠质量。
全屋场景模式协同：
语音指令（如“离家模式”）一键关闭灯光、启动扫地机器人、布防安防系统，实现多设备协同响应。
07
活动日志
活动日志 班级：XX 姓名：XX
活动名称 物联数据需采集
活动环节 1了解API的获取方法 口 2掌握配置物联网服务平台 口
（在对应环节画V）
活动完成内容 简单的物联网数据采集项目
活动完成度 口口口口口口口口口(100%)
活动小结 问题与反思：语法错误、编辑错误。
改进的方法：加强对灌溉
08
板书设计
物联数据需采集
1.掌握简易蔬菜灌溉物联系统
2.完成物联网平台配置
3.学习传感器的基本使用
4.完成课堂练习
5.进行知识拓展
09
课后作业
01
根据本课内容，完成物联网平台配置。
09
课后作业
02
学完本节课，掌握传感器的基本使用。
09
课后作业
1、下列哪种不是获取天气数据的正确方法？( )
A. 使用手机天气预报APP B. 查看学校的温湿度计 C. 观察蚂蚁搬家的自然现象 D. 随意猜测当天的温度
2、API在物联网系统中的作用类似于什么？( )
电源适配器 B. 数据沟通的桥梁 C. 计算机显示器 D. 传感器保护壳
3、当传感器数据与天气预报冲突时，最不可能的原因是？( )
A. 传感器被泥土覆盖 B. 天气预报未及时更新 C. 卫星通信信号增强 D. 传感器被阳光晒坏
4、如何优化环境数据的上传效率？( )
A. 温度变化超过1℃才上传 B. 每秒记录10次数据 C. 无论是否变化都存储 D. 手动删除所有旧数据
5、智能家居中的温湿度传感器通常不会联动哪个设备？( )
A. 空调 B. 加湿器 C. 新风系统 D. 微波炉
D
B
C
A
D
09
课后作业
6、某天种植区传感器显示土壤湿度28%，而天气预报说三小时后有暴雨。这时应该如何科学安排灌溉？说明理由。
7、调用天气API时必须手动输入密钥参数。（ ）
8、土壤湿度传感器数据可以和天气预报API数据互补使用。（ ）
9、当检测到强光照时，系统应该自动关闭所有窗户。（ ）
应当暂停自动灌溉系统，但开启土壤实时监测。因为虽然当前土壤偏干，但暴雨预报提示短期内会有大量自然降水。可设置土壤湿度上限警报（如达到70%启动排水），同时检查传感器是否被遮挡导致误测。如果暴雨未如期到来，再启动滴灌系统补充水分。这样既避免水资源浪费，又能防止土壤过湿影响作物根系呼吸。
错
对
对
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