资源简介

(共41张PPT)
1.2 班级智能养花服务平台
电子工业版八年级下册
新知导入
教学目标
1、了解MQTT的概念
2、了解MQTT的三种角色
3、了解MQTT的特性
4、了解消息的订阅与发送
5、掌握向服务平台发送预警信号程序
1.2.1 搭建MQTT服务器
新知讲解
MQTT是一种发布/订阅模式的消息传输协议。
MQTT的三种角色：
（1）发布者
（2）订阅者
（3）代理
新知讲解
（1）发布者
可以发布不同类型的消息，消息的类型叫作主题。
（2）订阅者
只有订阅了某个主题的订阅者才能收到关于该主题的消息。
（3）代理
它是云端的应用程序或一台设备，让发布者和订阅者不需要知道对方IP地址和端口，就可以发布或接收消息。
新知讲解
MQTT的特性：
（1）使用发布/订阅消息模式，提供一对多的消息发布；
（2）对负载内容屏蔽的消息传输；
（3）使用 TCP/IP 提供网络连接；
（4）有三种消息发布服务质量：
（5）小型传输，开销很小，协议交换最小化，以降低网络流量；
（6）通知有关各方客户端异常中断的机制。
新知讲解
MQTT传输协议示意
新知讲解
MQTT通信模型
发布
订阅
订阅
订阅
新知讲解
MQTT搭建过程：
（1）设定主题并启动；
新知讲解
MQTT搭建过程：
（2）Python模式下；点击“扩展”——“添加”按钮，加载“物联网服务器”中的“MQTT服务器端”模块。
新知讲解
MQTT搭建过程：
（3）一键启动物联网服务器。
单击“MQTT服务器端”模块，单击指令上方的“启动物联网服务器”按钮，选择“启动”即可打开物联网平台。
新知讲解
班级浇花系统中MQTT服务器
温湿度控制器
新知讲解
1.2.2 消息的订阅与发送
新知讲解
以1号盆栽土壤湿度传感器为例，搭建MQTT服务器。
设定1号盆栽发送消息的主题
新知讲解
发送盆栽土壤湿度数据程序。
设定1号盆栽发送消息的主题
连接班级无线WiFi
填入MQTT服务器IP地址和端口号
每间隔1秒将土壤湿度数据发送至“flower1”主题
新知讲解
选择数量与数据范围，点“提交”按钮，就可以看到1号盆栽土壤湿度数据曲线图。
新知讲解
查看MQTT服务器连接的设备。
添加主题。
查看主题
添加
练一练
查看班级所有盆栽的土壤湿度数据曲线图。
flower2
flower3
1.2.3 向服务平台发送预警信号
新知讲解
智能养花服务平台工作过程
（1）实时显示盆栽的环境数据曲线图
（2）在线监测感测系统中设备的运转情况
（3）消息交换的中心
（4）感测系统检测到盆栽缺水时发送预警信号
（5）推送到服务平台对应的主题中
新知讲解
缺水时向MQTT服务器发送预警信号的程序
连接班级无线WiFi
填入MQTT服务器IP地址和端口号
当土壤湿度小于30%时，发送预警信号，
“water”信息到主题“control”中
新知讲解
缺水时向MQTT服务器发送预警信号的程序的不足：
当盆栽的土壤湿度小于30%RH时，会不断地向MQTT服务器发送数据，这样会一直占用资源，其他的盆栽无法与MQTT服务器正常通信
新知讲解
解决方法：
增加全局变量flag
通过变量flag的真假值切换，保证预警信号只发送一次，不会一直占用资源
新知讲解
班级智能养花系统之服务平台
班级智能养花服务平台 平台具体功能描述
新知讲解
班级智能养花系统之服务平台
班级智能养花服务平台 平台具体功能描述
土壤干燥缺水预警
阳光光照不足预警
温度过高过低预警
发现病虫害预警
土壤酸碱度预警
新知讲解
在服务平台显示多台设备数据曲线图
（1）单击 按钮，建立多个主题。
新知讲解
（2）单击“查看设备”按钮，添加发送数据时所用的所有主题。
设备列表
课堂练习
1、什么是MQTT中的主题？
2、简述MQTT的特性。
3、简述智能养花服务平台工作过程。
4、简述缺水时向MQTT服务器发送预警信号的程序的不足和解决方案。
课堂练习
1、什么是MQTT中的主题？
答：可以发布不同类型的消息，消息的类型叫作主题。
2、简述MQTT的特性。
答：（1）使用发布/订阅消息模式，提供一对多的消息发布；
（2）对负载内容屏蔽的消息传输；
（3）使用 TCP/IP 提供网络连接；
（4）有三种消息发布服务质量：
（5）小型传输，开销很小，协议交换最小化，以降低网络流量；
（6）通知有关各方客户端异常中断的机制。
课堂练习
3、简述智能养花服务平台工作过程。
答：
（1）实时显示盆栽的环境数据曲线图
（2）在线监测感测系统中设备的运转情况
（3）消息交换的中心
（4）感测系统检测到盆栽缺水时发送预警信号
（5）推送到服务平台对应的主题中
课堂练习
4、简述缺水时向MQTT服务器发送预警信号的程序的不足和解决方案。
答：
不足：当盆栽的土壤湿度小于30%RH时，会不断地向MQTT服务器发送数据，这样会一直占用资源，其他的盆栽无法与MQTT服务器正常通信。
解决方案：增加全局变量flag，通过变量flag的真假值切换，保证预警信号只发送一次，不会一直占用资源。
课堂总结
本次课首先介绍了MQTT的概念，MQTT的三种角色，MQTT的特性，然后讲解消息的订阅与发送，最后探讨了向服务平台发送预警信号程序的编写和优化。
板书设计
班级智能养花服务平台
一、搭建MQTT服务器
1、MQTT的概念
2、MQTT的三种角色
3、MQTT的特性
4、搭建MQTT服务器
二、消息的订阅与发送
1、盆栽土壤湿度传感器为例，搭建MQTT服务器
2、发送盆栽土壤湿度数据程序
3、盆栽土壤湿度数据曲线图
三、向服务平台发送预警信号
1、智能养花服务平台工作过程
2、缺水时向MQTT服务器发送预警信号的程序与优化
3、项目实施——班级智能养花系统之服务系统
课后作业：
1、将家中的电脑设置成智能养花系统的服务平台，实现智能养花系统的远程监测。
2、在服务平台上观察到其中有一台传感设备掉线，请同学们排查可能出现什么问题；若在MQTT平台上观察到所有设备全部掉线，可能出现的问题又是什么呢？
课堂练习
1、MQTT传输协议有三种角色（ ）、（ ）和（ ）构成的。在智能养花系统中，分别由（ ）、（ ）和（ ）充当这三个角色。
2、MQTT服务器中主题的作用是（ ）。
3、将家中的电脑设置成智能养花系统的服务平台，实现智能养花系统的远程监测。
4、在服务平台上观察到其中有一台传感设备掉线，排查可能出现什么问题；若在MQTT平台上观察到所有设备全部掉线，可能出现的问题又是什么呢？
课堂练习
1、MQTT传输协议有三种角色 发布者 、 订阅者 和 代理 构成的。在智能养花系统中，分别由 感测系统 、 控制系统 和服务器 充当这三个角色。
2、MQTT服务器中主题的作用根据主题接收订阅该主题的消息。
课堂练习
3、将家中的电脑设置成智能养花系统的服务平台，实现智能养花系统的远程监测。
答：
可以采用OneNet远程物联网平台，将盆栽环境数据上传到OneNet平台中，只要网络不中断，就可以在家查看盆栽感测设备的信息。
课堂练习
4、在服务平台上观察到其中有一台传感设备掉线，排查可能出现什么问题；若在MQTT平台上观察到所有设备全部掉线，可能出现的问题又是什么呢？
答：
有一台设备掉线可能是该设备供电不足，需要准备备用电源；如果在MQTT平台上观察到所有设备掉线，需要检查网络连接是否断开。
谢谢
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信息科技 第2课 班级智能养花服务平台 教学设计
课题 班级智能养花服务平台 单元 第二单元 学科 信息科技 年级 八年级下
教材分析 通过情景描述、实践探究、知识拓展和巩固练习等，将信息科技与新方法、新应用有机地结合在一起，帮助学生了解信息科技应用中的科学原理、思维方法、处理过程和工程实现。学生通过对本教材的学习逐步掌握信息科技的相关知识，具备一定的科学精神和科技伦理，提高创新能力，夯实信息社会责任，发挥信息科技课程的独特育人价值，为数字强国培养优秀接班人和建设者。
教学目标 1、信息意识：体验物联网交互方式,感受物联网给人们的学习、生活和工作方式带来的改变。2、计算思维：在实践应用中,熟悉网络平台中的技术工具、软件系统的功能与应用。3、数字化学习与创新：在学习过程中,选择恰当的数字设备支持学习,改变学习方式。4、信息社会责任：明确科技活动中应遵循的价值观念、道德责任和行为准则。
重点 1、了解MQTT的概念2、了解MQTT的三种角色3、了解MQTT的特性4、了解消息的订阅与发送
难点 1、掌握向服务平台发送预警信号程序
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 养花服务系统是为方便用户管理花卉植物而开发的智能系统,此系统能够实现智能检测环境和土壤的温湿度,将数据返回的服务器,然后智能终端从服务器上获取到数据后进行相应处理。播放短片引出今天教学内容班级智能养花服务系统。 观看视频思考：MQTT协议和HTTP协议有什么异同。 激发学生对智能系统和服务系统的学习兴趣并快速进入学习状态
讲授新课 一、搭建MQTT服务器1、MQTT是一种发布/订阅模式的消息传输协议。MQTT的三种角色：（1）发布者可以发布不同类型的消息，消息的类型叫作主题。（2）订阅者只有订阅了某个主题的订阅者才能收到关于该主题的消息。（3）代理它是云端的应用程序或一台设备，让发布者和订阅者不需要知道对方IP地址和端口，就可以发布或接收消息。2、MQTT的特性：（1）使用发布/订阅消息模式，提供一对多的消息发布；（2）对负载内容屏蔽的消息传输；（3）使用 TCP/IP 提供网络连接；（4）有三种消息发布服务质量：（5）小型传输，开销很小，协议交换最小化，以降低网络流量；（6）通知有关各方客户端异常中断的机制。3、MQTT搭建过程：（1）设定主题并启动；（2）Python模式下；点击“扩展”——“添加”按钮，加载“物联网服务器”中的“MQTT服务器端”模块。（3）一键启动物联网服务器。单击“MQTT服务器端”模块，单击指令上方的“启动物联网服务器”按钮，选择“启动”即可打开物联网平台。二、消息的订阅与发送1、以1号盆栽土壤湿度传感器为例，搭建MQTT服务器。2、发送盆栽土壤湿度数据程序。3、选择数量与数据范围，点“提交”按钮，就可以看到1号盆栽土壤湿度数据曲线图。三、向服务平台发送预警信号1、智能养花服务平台工作过程（1）实时显示盆栽的环境数据曲线图（2）在线监测感测系统中设备的运转情况（3）消息交换的中心（4）感测系统检测到盆栽缺水时发送预警信号（5）推送到服务平台对应的主题中2、缺水时向MQTT服务器发送预警信号的程序3、缺水时向MQTT服务器发送预警信号的程序的不足：当盆栽的土壤湿度小于30%RH时，会不断地向MQTT服务器发送数据，这样会一直占用资源，其他的盆栽无法与MQTT服务器正常通信。4、解决方案：增加全局变量flag，通过变量flag的真假值切换，保证预警信号只发送一次，不会一直占用资源。5、项目实施——班级智能养花系统之服务系统。练一练1、什么是MQTT中的主题？2、简述MQTT的特性。3、简述智能养花服务平台工作过程。4、简述缺水时向MQTT服务器发送预警信号的程序的不足和解决方案。 通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务学生小组间讨论，共同完成任务。 通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务培养学生自主学习能力
布置作业 1、MQTT传输协议有三种角色（ ）、（ ）和（ ）构成的。在智能养花系统中，分别由（ ）、（ ）和（ ）充当这三个角色。2、MQTT服务器中主题的作用是（ ）。3、将家中的电脑设置成智能养花系统的服务平台，实现智能养花系统的远程监测。4、在服务平台上观察到其中有一台传感设备掉线，请同学们排查可能出现什么问题；若在MQTT平台上观察到所有设备全部掉线，可能出现的问题又是什么呢？ 完成作业 培养学生查阅资料的能力，分析解决问题的能力
课堂小结 本次课首先介绍了MQTT的概念，MQTT的三种角色，MQTT的特性，然后讲解消息的订阅与发送，最后探讨了向服务平台发送预警信号程序的编写和优化。 分组总结归纳 锻炼学生的总结能力，逻辑思维、语言表达能力。
板书 一、搭建MQTT服务器1、MQTT的概念2、MQTT的三种角色3、MQTT的特性4、搭建MQTT服务器二、消息的订阅与发送1、盆栽土壤湿度传感器为例，搭建MQTT服务器2、发送盆栽土壤湿度数据程序3、盆栽土壤湿度数据曲线图三、向服务平台发送预警信号1、智能养花服务平台工作过程2、缺水时向MQTT服务器发送预警信号的程序与优化3、项目实施——班级智能养花系统之服务系统 学习、记忆及勾画知识点 明确教学内容及重点和难点
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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