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第24课　农业生产新模式
第五单元 物联网应用探索
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了解物联网在农业生产中的应用。
学习目标
通过奶牛产奶监测系统的实践探索，掌握利用物联网解决问题的方法，并能迁移应用于解决其他问题。
第24课 学习目标
农业生产在我国国民经济和社会发展中占据举足轻重的地位。通过智能化的养育管理系统，农民可以实时监控动植物的健康状况、生长情况等，从而提高养殖效率和质量。你在农场游览的过程中，有没有发现物联网技术？它们在哪些方面减轻了农民的工作负担呢？
第24课 课堂导入
问题情境
学习内容
一 探索物联网在农业生产中的应用
二 奶牛产奶监测系统实践
第24课 学习内容
第24课 学习内容
一、探索物联网在农业生产中的应用
随着物联网技术的发展，农业生产方式正在经历一场革命。
以灌溉为例，通过物联灌溉系统，可以实时监测土壤湿度和天气情况，自动调节水量，保证农作物得到适量的水。这不仅避免了水资源的浪费，而且保证了农作物的健康生长，提高了生产效率。
在养殖业方面，通过物联养殖管理系统，在动物身上佩戴传感器，人们不仅可以随时查看动物的体温、呼吸频率等生理指标，还可以实时追踪动物的位置和行为，以便更好地照顾它们。
在食品安全方面，可以通过条形码、二维码等方式监管农产品市场流动情况，追溯农产品的来源和生产过程，确保食品安全无隐患。
某农场的工作人员了解到物联网技术可以应用在奶牛养殖领域后，十分心动，你能利用所学知识帮他设计一套牧场奶牛产奶监测系统吗？
第24课 学习内容
二、奶牛产奶监测系统实践
实践导入
探究实践一
探究实践二
探究实践三
实践总结
据调查，奶牛的遗传因素对产奶量的影响只有30%，其余70%与饲养管理有关。因此良好的饲养管理是奶牛高产稳产的重要保证。只有充分地利用奶牛饲养管理技术，才能有效降低饲养成本，提高奶牛的产奶量，增加奶牛养殖场的经济收入。
第24课 学习内容
二、奶牛产奶监测系统实践
第24课 学习内容
探究奶牛产奶系统的功能实现
实践导入
探究实践一
探究实践二
探究实践三
实践总结
同学们想想奶牛的产奶量和哪些因素相关？
本小组探究的核心问题是：
确定主题：
二、奶牛产奶监测系统实践
第24课 学习内容
探究奶牛产奶系统的功能实现
实践导入
探究实践一
探究实践二
探究实践三
实践总结
同学们想想奶牛的产奶量和哪些因素相关？
本小组探究的核心问题是：
确定主题：
牛舍温度、湿度、饲料配比等
如何实时监测奶牛的产奶量
奶牛产奶系统
二、奶牛产奶监测系统实践
第24课 学习内容
实践导入
探究实践一
探究实践二
探究实践三
实践总结
探究奶牛产奶系统的功能实现
想一想：如何测量奶牛产奶量的数据
监测产奶量 方案1 方案2
可选传感器
主要原理
二、奶牛产奶监测系统实践
第24课 学习内容
实践导入
探究实践一
探究实践二
探究实践三
实践总结
想一想：如何测量奶牛产奶量的数据
监测产奶量 方案1 方案2
可选传感器 超声波传感器 压力传感器
主要原理 通过获取容器瓶口和瓶内液体的距离，从而计算出产奶量 通过获取容器的压力变化，从而计算产奶量
探究奶牛产奶系统的功能实现
二、奶牛产奶监测系统实践
实践导入
探究实践一
探究实践二
探究实践三
实践总结
第24课 学习内容
确定本小组探究的主题：搭建奶牛产奶系统来实时监测奶牛的产奶量。
如何搭建奶牛产奶系统呢？
结合第四单元16课，按环节需求分析。
探究奶牛产奶系统的功能实现
二、奶牛产奶监测系统实践
第24课 学习内容
实践导入
探究实践一
探究实践二
探究实践三
实践总结
需求环节 功能描述
采集数据
传输与存储数据
分析处理数据
反馈与控制
分析奶牛产奶系统的功能需求
二、奶牛产奶监测系统实践
第24课 学习内容
实践导入
探究实践一
探究实践二
探究实践三
实践总结
需求环节 功能描述
采集数据 采集奶牛的身份、产奶量数据
传输与存储数据 将采集的数据发送到物联网服务平台
分析处理数据 本项目不涉及分析数据的环节
反馈与控制 显示奶牛编号和产奶量
分析奶牛产奶系统的功能需求
二、奶牛产奶监测系统实践
第24课 学习内容
实践导入
探究实践一
探究实践二
探究实践三
实践总结
填一填：各功能的实现需要用到哪些设备、软件及平台？（可以采用文字、简笔画等形式）
分析奶牛产奶系统的功能需求
二、奶牛产奶监测系统实践
第24课 学习内容
实践导入
探究实践一
探究实践二
探究实践三
实践总结
电子标签、读卡器、超声波传感器
MQTT
服务器
显示屏
分析奶牛产奶系统的功能需求
填一填：各功能的实现需要用到哪些设备、软件及平台？（可以采用文字、简笔画等形式）
二、奶牛产奶监测系统实践
第24课 学习内容
实践导入
探究实践一
探究实践二
探究实践三
实践总结
试一试：根据需求分析和功能实现，拖动右边的模块，完成流程图。
按钮是否按下？
上传数据到物
联网服务平台
设置网络及物
联网服务平台
获取产奶量
获取奶牛编号
分析奶牛产奶系统的功能需求
二、奶牛产奶监测系统实践
核心流程图
第24课 学习内容
实践导入
探究实践一
探究实践二
探究实践三
实践总结
二、奶牛产奶监测系统实践
实践导入
探究实践一
探究实践二
探究实践三
实践总结
前面，同学们已经帮助农场工作人员规划了奶牛产奶系统的蓝图，但是这些功能是否能顺利实现？接下来，请同学们继续大展身手吧！
第24课 学习内容
二、奶牛产奶监测系统实践
第24课 学习内容
实践导入
探究实践一
探究实践二
探究实践三
实践总结
硬件搭建
画一画：确定需要使用的传感器及位置。
模拟实现奶牛产奶系统功能
二、奶牛产奶监测系统实践
第24课 学习内容
实践导入
探究实践一
探究实践二
探究实践三
实践总结
做一做：从工具箱中选择所需器材，完成硬件搭建与网络配置。
模拟实现奶牛产奶系统功能
二、奶牛产奶监测系统实践
第24课 学习内容
实践导入
探究实践一
探究实践二
探究实践三
实践总结
RFID读卡器
按键传感器
超声波传感器
超声波
传感器
模拟实现奶牛产奶系统功能
做一做：连接主控板与传感器、RFID读卡器等。
二、奶牛产奶监测系统实践
第24课 学习内容
实践导入
探究实践一
探究实践二
探究实践三
实践总结
同学们，你们的设计非常好，但是你们的系统能实时显示奶牛的产奶量数据吗？
模拟实现奶牛产奶系统功能
二、奶牛产奶监测系统实践
第24课 学习内容
实践导入
探究实践一
探究实践二
探究实践三
实践总结
采集数据
试一试：用传感器获取奶牛编号、产奶量，开关状态等数据并在主控板上实时显示，将获取的数据记录在表格中。
奶牛编号 产奶量
超声波
传感器
RFID
读卡器
模拟实现奶牛产奶系统功能
二、奶牛产奶监测系统实践
按键传感器
第24课 学习内容
实践导入
探究实践一
探究实践二
探究实践三
实践总结
采集数据
试一试：用传感器获取实验场所的奶牛编号、产奶量等数据并在主控板上实时显示，将获取的数据记录在表格中。
sonic=ultrasonic(trig=3,echo=4) #设置超声波传感器
k=button(2) #设置按键传感器
scan_rfid=rfid(sda=0,scl=1) #设置RFID读卡器
oled.print("等待扫描奶牛标签....”) #连接超声波传感器，读取数值
rf = scan_rfid.scanning(wait=True) #识别奶牛的电子标签
sn= rf.serial_number() #读取奶牛电子标签编号
v=100-sonic.distance( )
oled.print(“奶牛编号:”+sn+“\n产奶量:”+str(v))
数据实时显示了吗？
二、奶牛产奶监测系统实践
第24课 学习内容
实践导入
探究实践一
探究实践二
探究实践三
实践总结
获取奶牛产奶量的数据
试一试：用传感器获取当前实验环境中产奶的液面高度并在主控板上一直实时显示。
获取产奶数据
二、奶牛产奶监测系统实践
要使数据实时显示，就要让传感器一直工作
第24课 学习内容
实践导入
探究实践一
探究实践二
探究实践三
实践总结
为什么在智能终端不能查看这些数据呢？采集到的数据被保存在哪里？又会被传递到哪里呢？
模拟实现奶牛产奶系统功能
二、奶牛产奶监测系统实践
第24课 学习内容
实践导入
探究实践一
探究实践二
探究实践三
实践总结
传输与存储数据
主控板：读取传感器数据并通过网络发送给物联网服务平台。
设置物联网服务平台及网络连接。
网络
连接
登录物联网服务平台
添加
项目
添加设备、
主题
物联网服务平台：数据的存储与转发。
二、奶牛产奶监测系统实践
第24课 学习内容
实践导入
探究实践一
探究实践二
探究实践三
实践总结
传输与存储数据
设置网络和物联网服务平台
二、奶牛产奶监测系统实践
第24课 学习内容
实践导入
探究实践一
探究实践二
探究实践三
实践总结
上传数据到物联网服务平台
登录MQTT服务器，在相应的主题中查看数据。
传输与存储数据
二、奶牛产奶监测系统实践
第24课 学习内容
实践导入
探究实践一
探究实践二
探究实践三
实践总结
反馈与控制
按钮按下
发送信息到物联网服务平台
试一试：增加手动控制功能。
当按钮按下时，能自动发送数据到物联网服务平台。
二、奶牛产奶监测系统实践
第24课 学习内容
实践导入
探究实践一
探究实践二
探究实践三
实践总结
试一试：增加手动发送功能。
反馈与控制
二、奶牛产奶监测系统实践
主要代码
第24课 学习内容
实践导入
探究实践一
探究实践二
探究实践三
实践总结
请老师根据教学实情，展示学生作品成果。
成果展示
二、奶牛产奶监测系统实践
1．按照采集数据、传输与存储数据、分析处理数据、反馈与控制四个环节分析奶牛产奶监测系统的功能需求。
2．利用电子标签和读卡器采集奶牛编号，利用超声波传感器检测奶牛的产奶量；通过按键传感器手动控制数据是否发送到物联网服务平台；通过网络远程呈现奶牛产奶数据。
第24课 课堂总结
1．请在探索本项目的基础上，为奶牛产奶监测系统增加一个新功能。
2．实地考察本地的农场、牧场等，观察是否利用了物联网相关技术。若有，请提出升级改进方案；若没有，请设计一个方案。
第24课 拓展与提升

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