资源简介

(共13张PPT)
第3课：探秘农业物联网云平台
——走进网络中控室，了解农业"云大脑"如何实现智能决策
学习目标
1
理解云平台功能与数据流程
理解农业物联网云平台的功能与作用，掌握数据传输基本流程。
2
认识物联网通信协议
认识常见的物联网通信协议及其特点，了解其在农业中的应用场景。
3
探索协议异同与责任意识
探索物联网通信协议与互联网协议的异同，提升信息社会责任意识。
情境导入：农业"云大脑"能做什么？
"只需动动手指，农田就能自动灌溉、施肥，还能精准喷药……你知道是谁在背后调度一切吗？"
思考问题：
农业设备怎么知道什么时候该工作？
各种智能设备之间是如何连接协同的？
离开智慧温室大棚，我们走进网络中控室，可以观察到农业物联网云平台上传感器数值的变化。在智慧农业中，使用云平台对数据进行处理。让我们通过了解农业物联网云平台数据传输的方式，认识万物互联的基本原理。
探索
智能传感器采集的数据通过哪些设备上传 又上传到了哪里 事实上，在智慧农业物联网中，数据通过有线或无线物联网设备传输到农业物联网云平台中。
请根据描述写出图中物联网设备对应的名称。（请将设备对应的名称写到教材P14“做一做”）
走进农业物联网云平台
实时采集环境数据
收集温度、湿度、光照度等环境参数
数据上传与分析
将数据上传至云平台进行分析处理
自动控制操作
自动控制灌溉、施肥、喷药、降温、补光等操作
显示数据与报警
显示数据、设定参数、发出报警信号
关键词：分散采集｜集中管理｜灵活配置｜智能决策
理解数据传输链条
传感器采集数据
温湿度传感器、光照度传感器等采集环境数据
通信模块传输
通过无线通信模块（如ZigBee）传输数据
云平台接收与分析
农业物联网云平台接收并分析数据
执行设备响应
灌溉系统、施肥装置、补光设备等执行控制指令
云平台的实际应用案例
"中联智农云"应用程序可连接的智慧农机与硬件：
多光谱无人机、无人抛秧机、无人旋耕机、无人收割机
卫星遥感、虫情灯、气象站、水位仪、土壤仪
应用功能：
远程遥控农机
精准推送病虫害防治方案
实现节肥减药、增产增效
在湖南省益阳市大通湖区智慧农业示范基地，工作人员可根据“中联智农云”平台推送的病虫害防治方案，结合地面技术服务团队调查验证结果，对田地里的再生稻开展防治，而对其他指标未达防治标准的田地则不予施药。
案例：益阳市大通湖区智慧农业基地，依据平台方案实施差异化防治作业
能量加油站：物联网通信协议
基础架构
物联网通信协议运行在传统互联网TCP/IP协议之上
核心功能
协议负责设备之间的数据交换与通信
差异体现
各协议差异体现在：性能、速率、功率、覆盖范围、内存占用
应用场景
有的协议适用于小型家用电器，有的则适合智慧农业与智慧城市
紫蜂协议 ZigBee
定义
一种低速短距离传输的无线通信协议
特点
低耗电、低成本、支持多种网络、穿墙弱、速度慢
应用场景
智能插座、智能照明、智能窗帘
说明：ZigBee适用于智能农业中的温室大棚环境数据采集等场景
课堂实践任务：绘制思维导图
任务目标：
打开"智慧农业示范区"思维导图文件
添加子主题"农业物联网云平台"
总结内容包括：
数据采集设备
通信协议及分类（如ZigBee）
云平台功能（采集、显示、报警、控制）
执行终端设备
建议工具：MindMaster、XMind、金山WPS导图等
分类拓展：物联网通信技术分类
1
近距离通信
典型技术/协议：NFC、蓝牙、ZigBee
特点说明：功耗低、速率低、穿透力弱，适合小范围数据传输
2
中距离通信
典型技术/协议：Wi-Fi、LoRa
特点说明：支持多设备连接、速率适中、穿透能力强
3
广域通信
典型技术/协议：NB-IoT、4G/5G
特点说明：速率高、覆盖广，适合远程环境监测、高清视频等高需求场景
知识整合：物联网通信协议 vs 互联网协议
比较项目
物联网通信协议
互联网通信协议
代表协议
ZigBee、MQTT、NB-IoT等
TCP/IP、HTTP、FTP等
功能特点
功耗低、数据量小、稳定性适中
高速传输、带宽大、可靠性强
应用对象
智能设备之间通信（传感器/终端）
人与人之间通信（网页、邮件等）
相同点
都用于设备之间的数据传输，都需遵循协议实现信息交换
物联网通信协议
互联网通信协议
基础通信技术
课堂总结与板书回顾
农业物联网云平台核心功能
数据采集 → 分析处理 → 智能控制
数据传输链条
传感器 → 通信模块 → 云平台 → 控制设备
常见物联网通信协议
ZigBee（短距低功耗）｜MQTT（轻量）｜NB-IoT（远距广域）
通信协议分类
近距离 | 中距离 | 广域通信第3课：探秘农业物联网云平台
一、选择题（共5题，含答案与解析）
1～2题：容易题（基础记忆）
题1：农业物联网云平台中用于采集温度、湿度等环境数据的设备是：
A. 控制器 B. 显示器 C. 智能传感器 D. 喷灌机
→ 正确答案：C
→ 解析：教材中明确指出，环境参数通过智能传感器实时采集。
题2：以下哪项不是农业物联网云平台的功能？
A. 数据采集 B. 智能分析 C. 视频剪辑 D. 远程控制
→ 正确答案：C
→ 解析：视频剪辑不属于农业物联网平台的功能，教材未涉及该内容。
3～4题：中等题（理解与应用）
题3：ZigBee 通信协议的主要特点包括以下哪项？
A. 高速、大范围、耗电大
B. 短距离、低功耗、低速率
C. 中速率、高能耗、传输远
D. 高穿透力、高频率、高成本
→ 正确答案：B
→ 解析：教材“能量加油站”指出 ZigBee 低功耗、短距离、速度慢，适用于智能农业。
题4：以下哪个通信协议更适合用于远距离农业环境监控？
A. ZigBee B. NFC C. NB-IoT D. 蓝牙
→ 正确答案：C
→ 解析：NB-IoT 是一种广域网通信协议，适合大范围部署与远程农业监控。
5题：较难题（综合判断）
题5：某农业系统中使用了多种设备协同工作。若需实时采集数据、上传云平台、远程控制灌溉与施肥，请按正确顺序排列下列环节：
①智能传感器 ②控制设备 ③通信模块 ④农业物联网云平台
A. ①→③→④→②
B. ④→③→①→②
C. ②→①→③→④
D. ①→②→③→④
→ 正确答案：A
→ 解析：传感器采集数据 → 通信模块传输 → 云平台分析处理 → 控制设备执行操作。
二、判断题（共5题，含答案与解析）
题1：农业物联网云平台只负责显示信息，不能远程控制农业设备。（×）
→ 解析：教材明确指出，云平台可实现灌溉、施肥等远程智能控制。
题2：ZigBee 通信协议传输速度快、穿墙能力强，适用于高清视频传输。（×）
→ 解析：ZigBee 是低速短距协议，适用于传感器数据，无法支撑高清视频。
题3：农业物联网云平台利用云计算技术实现信息的共享、优化与智能管理。（√）
→ 解析：教材原文指出，云平台依托云计算，支持智能分析与可视化管理。
题4：物联网通信协议主要运行在传统互联网协议（TCP/IP）之上。（√）
→ 解析：教材“能量加油站”明确指出，物联网通信协议建立在TCP/IP基础上。
题5：近距离通信技术如 NFC、蓝牙不适用于农业物联网中的远程环境监控。（√）
→ 解析：NFC 和蓝牙通信距离短，适用于近场控制，远距离农业环境监测需用 NB-IoT、LoRa 等协议。教学教案设计
总第 03 课时
课 题 名 称 探秘农业物联网平台
学习目标 （包含学科核心素养） 理解农业物联网云平台的数据传输过程与核心功能，增强信息意识与计算思维。 认识常见物联网通信协议的作用及特点，培养数字化学习与创新能力。 了解云平台对农业智能决策的支撑作用，提升信息社会责任意识。
问 题 类 型 学生问题 农业物联网云平台是如何收集、处理并反馈数据的？ 云平台怎么知道要不要灌溉或者喷药？ 农业中的这些设备是如何“连”起来协同工作的？
学科问题 农业物联网云平台的工作原理是什么？它如何实现环境监测与智能决策？ 常见的农业物联网通信协议有哪些？它们各有什么特点和适用场景？ 物联网协议与传统互联网协议相比，有哪些相同点与不同点？
教师问题 如果智慧温室是一个“会思考”的系统，那么农业物联网云平台在其中扮演了什么角色？ 不同的农业设备需要“通信”，为什么通信协议会变成一个关键问题？
问题系统 （星号标出核心问题） 1.农业物联网云平台的工作原理是什么？它如何实现环境监测与智能决策？ 2.常见的农业物联网通信协议有哪些？它们各有什么特点和适用场景？ 3.物联网协议与传统互联网协议相比，有哪些相同点与不同点？
问题探究流程 导（问题引导）、学（自主探究）、探（合作探究）、测（课堂检测）、拓（知识拓展）
导（问题引导）： 情境设置： 教师扮演“智慧农业云平台”总控员，展示一组图像（如云平台界面截图、数据变化、远程操作界面）并提问： “我可以控制农田里的灌溉、施肥、补光……你知道我是怎么知道什么时候该做什么吗？” “我可以远程管理整个温室，你知道我和这些设备是怎么‘对话’的吗？” 导入目标：引导学生聚焦“农业物联网云平台”在数据采集→分析→控制执行中的关键作用，明确学习主题。 学（自主探究）： 学习任务一：认识农业物联网云平台的数据处理过程 1.农业物联网云平台的功能 采集环境数据（温度、湿度、光照等） 实时显示参数、报警预警 自动决策控制：灌溉、施肥、补光、喷药等 数据设定、存储、分析、共享 2.云平台的核心优势 分散采集、集中管理 系统可灵活配置（增加/减少模块） 云计算支持智能感知、智能分析、智能决策 学科核心问题1：农业物联网云平台是如何实现“智慧农业”的？ → 答案：通过实时采集数据→上传云平台→分析处理→自动控制农业生产设备，实现高效、精准、可视化的农业管理。 教师点拨：云平台 = “农业大脑”，负责“接收信息、思考问题、发出指令”。 探（合作探究）： 探究任务主题：设计“农业物联网云平台”思维导图 教材“设计+实践”部分结合使用，作为本课核心探究活动 1.学生活动目标： 以“农业物联网云平台”为中心主题； 归纳以下子主题内容，并整理关键词： 数据传输设备（如传感器、通信模块） 云平台功能（采集、显示、报警、分析、控制等） 常见物联网传输协议（名称、特点） 用软件工具绘制完整思维导图（建议使用XMind、ProcessOn或本地导图工具） 2.小组合作方式： 学生分组整理“传感器—传输方式—云平台—控制执行”的逻辑链条； 汇总常见通信协议：ZigBee、MQTT等，填写名称+特点+适用场景。 学科核心问题2：你能用导图形式梳理出农业云平台工作的全流程吗？ 学生思维导图应包含以下关键词： 中心：农业物联网云平台 数据采集设备：智能传感器 通信方式：无线/有线，ZigBee、MQTT 等 云平台功能：采集 | 分析 | 决策 | 控制 控制设备：灌溉、施肥、补光、喷药 四（课堂检测）： 1.选择题：以下哪项不是农业物联网云平台的功能？ A. 数据采集 B. 图像美化 C. 智能决策 D. 远程控制 → 答案：B 2.判断题：ZigBee协议适合远距离高速数据传输。（×） → 正确解析：ZigBee是低速、短距离、低功耗协议 拓（知识拓展）： 拓展任务：对比物联网通信协议与互联网协议 教材“拓展”部分要求，任务型讨论/填表形式展开 物联网协议互联网协议相同点都用于设备间通信传输都基于网络协议标准功能低速、低功耗、小数据量高速、大带宽、适合多媒体传输应用物联网设备、小型传感系统网页浏览、文件传输、视频通信
学科问题3：为什么物联网设备更适合用 ZigBee 而不是 HTTP？ → 答案：ZigBee 更节能，适合小数据、低功耗的传感器通信场景。 延伸思考：未来是否可以设计“农业专用”的通信协议？
板 书 设 计 探秘农业物联网平台
一、云平台功能 采集数据（温度、湿度、光照等） 数据分析与显示 远程智能控制（灌溉、施肥、补光等） 二、通信流程 传感器 → 通信模块 → 云平台 → 控制设备 三、常见通信协议 ZigBee：低功耗、短距离、速率慢 MQTT：轻量协议，适用于低带宽物联网设备 NB-IoT：广域覆盖、低功耗，适合远程农业监控 四、物联网通信技术分类 近距离：蓝牙、ZigBee 中距离：Wi-Fi、LoRa 广域：NB-IoT、5G
教 学 反 思
1.任务驱动清晰：设计与实践紧密结合，导图成果具象化思维； 2.重难点突出：准确把握了“数据传输链条”和“通信协议”两大关键点； 3.学科素养贯穿：融合信息意识、计算思维与信息社会责任，教学目标达成度高。 改进建议： 1.通信协议内容偏抽象，建议结合实例演示 ZigBee 传输过程或视频辅助理解； 2.思维导图制作中个别学生信息筛选困难，后续可提供模板引导词帮助完成。
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