资源简介

(共44张PPT)
第18课
温湿度的报警与响应
八年级
上
01
学习目标
内容总览
02
新知导入
03
概念建立与案例分析
04
流程设计与方案规划
05
编程实践与系统实现
06
课后练习
07
课堂小结
08
板书
教学目标
思考物联网自动响应与人工干预的应用场景，关注技术在解决实际问题时对效率、安全与社会生活的影响。
信息社会责任
理解物联网系统中上行与下行数据构成的双向传输闭环，认识数据从感知报警到人工或自动响应控制的完整流程与价值。
信息意识
能够运用算法流程图设计报警响应逻辑，并通过编程实践在主控板与物联网平台间实现指令与数据的双向收发。
计算思维
能在上节课监测报警项目基础上进行迭代开发，整合新功能，创新性地构建一个完整的“监测-报警-响应”应用系统。
数字化学习与创新
新知导入
在本单元第4课，我们实现了应用物联网对植物生长环境情况的监测和报警，但仅仅报警就能够解决问题吗
报警后的自动响应或人工响应才是监测和报警的最终目的。本课我们借助物联网平台传输指令数据，实现温湿度的报警与响应。
探究新知
一、概念建立与案例分析
在物联网系统中，传感器感知到的环境数据可以通过Wi-Fi传输到物联网平台。这是物联网数据传输的一个过程，称为数据的上行。相应地，数据的下行就是平台或者应用层下发命令数据到设备。数据的上行和下行同时构成了物联网的网络层数据传输闭环。
探究新知
以智能门锁为例，当有人拜访时，门锁终端采集客人数据(如人脸信息)发送到物联网平台，房间主人收到数据后通过终端设备选择“开门”后，房门随即打开，客人就可以进入房间。
一、概念建立与案例分析
探究新知
根据关于智能门锁案例的介绍，阅读下图，将图中的编号填写在对应的括号中。
做一做
一、概念建立与案例分析
探究新知
( ① )上行数据(客人信息)
( ② )下行数据(开锁请求及客人信息)
( ③ )上行数据(开门/拒绝)
( ④ )下行数据(开门/拒绝)
一、概念建立与案例分析
探究新知
理解了物联网数据传输的数据上行和数据下行的概念，本课我们对温湿度监测报警情况做出更进一步的响应，通过物联网平台发送下行数据，实现对所出现问题的干预或纠正。
一、概念建立与案例分析
探究新知
二、流程设计与方案规划
一般情况下，物联网平台可以根据报警信息设定自动的响应控制命令，在收到报警信息时自动发送下行数据控制相关设备。除此之外，遇到自动响应故障或不适合自动响应处理等情况时，可以通过物联网平台人为发送消息来实现人工响应。例如，面对“高温”的报警，可以发送“开启喷灌”或“开窗”等命令，控制农业大棚中的相关设备进行工作。
设计
探究新知
阅读下面的温湿度报警响应算法，将算法流程图补充完整，注意规范使用流程图符号。
写一写
①物联网平台收到报警信息A ②判断是否自动响应
③如果自动响应，进入第4步算法，否则进入第5步算法
④物联网平台自动发送响应消息C“已自动响应”到主控板
⑤物联网平台手动发送响应消息B到主控板
⑥主控板显示收到的响应消息
二、流程设计与方案规划
探究新知
二、流程设计与方案规划
①物联网平台收到报警信息A
④物联网平台自动发送响应消息C
“已自动响应”到主控板
写一写
⑤物联网平台手动发送响应消息B到主控板
⑥主控板显示收到的响应消息
是
否
探究新知
按照第4课的报警情况设计，你会设定哪些响应措施呢 请至少列举三个例子填写到下表中。
写一写
温湿度监测报警系统中的上下行数据 物联网平台接收到的报警信息A 物联网平台发送的响应消息B或C



二、流程设计与方案规划
温度正常，湿度偏低
温度正常，湿度偏高
温度偏高，湿度正常
自动响应，开启自动灌溉系统
自动响应，开启自动抽水系统
手动响应，请开风扇
探究新知
三、编程实践与系统实现
1.准备硬件。
本课所用的硬件设备与本单元第4课的一样吗
实践
参考：一样。包含主控板1个，土壤湿度传感器1个，温湿度传感器1个。
探究新知
2.连接硬件。
本课硬件设备的连接与本单元第4课相比有变化吗
实践
三、编程实践与系统实现
参考：没有变化。
探究新知
3.编写程序。
编程实现应用物联网平台发送响应时，需要用到发送消息的代码指令。
实践
三、编程实践与系统实现
探究新知
一、从生活经验到项目认知
3.编写程序。
因为发送的响应消息要显示在主控板上，所以我们需要设置在主控板上显示响应消息的位置，也就是设置文本对象。
实践
探究新知
3.编写程序。
通过编写物联网平台发送消息的代码指令，就可以实现“在SIoT物联网平台发送处理报警问题的响应消息，主控板接收并显示响应消息”这一功能。
实践
三、编程实践与系统实现
探究新知
3.编写程序。
在本单元第4课的基础上，编写完整的报警与响应程序，调试并运行。观察物联网平台收到的报警信息，按照上面响应消息的设计，在物联网平台中发送响应消息，观察物联网平台和主控板的变化，实现上行数据传输和下行数据传输的完整过程。
实践
三、编程实践与系统实现
探究新知
共享单车是生活中很常见的一种物联网应用。请结合自己使用共享单车的经验，使用自然语言或算法流程图，尝试描述从请求开锁到开锁响应再到关锁付费这一物联网应用的完整过程。注意考虑可能出现的问题。例如，上一次骑行未付费，请先付费再请求开锁；使用月卡，不用单次付费；单车故障，不能正常开锁；等等。
拓展
三、编程实践与系统实现
探究新知
使用共享单车时，我先打开APP扫描车锁二维码。系统会先检查账户状态：若上次骑行未结费，会提示“请先支付上笔订单”；若持有月卡则直接验证通过。随后APP将开锁请求（含车辆编号、用户信息）经移动网络发送至物联网平台。
参考
三、编程实践与系统实现
探究新知
平台向智能锁发送开锁指令，车锁内置通信模块接收后启动电磁锁。若遇到单车故障（如GPS异常、电池耗尽），车锁无法响应，APP会提示“车辆故障，请换一辆”。开锁成功后，APP开始计时计费。
参考
三、编程实践与系统实现
探究新知
骑行结束手动关锁，锁内传感器检测到物理锁舌闭合，自动向平台发送关锁信号。平台停止计费，并根据用户账户类型结算：月卡直接扣减次数，非月卡则从余额或支付渠道扣款，并推送账单明细。整个过程依赖物联网的实时通信与状态同步。
参考
三、编程实践与系统实现
探究新知
单元总结与评价
1.以个人或小组为单位，对本单元完成的“简易温湿度传输系统”作品进行功能介绍和效果演示。
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。
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“简易温湿度传输系统”任务主题，功能设计完备，效果丰富，使用体验良好 5
能实现报警功能，有过程性数据呈现，使用体验流畅 4 能实现报警功能，但未呈现过程性数据，效果单一 3 未实现报警功能，程序或硬件连接有多处错误 2 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。
评价维度 评价标准 分值 得分
技术 硬件连接正确，程序代码逻辑清晰，简洁规范 5
硬件连接正确，程序代码正确，但效率有待提高 4 硬件连接正确，程序关键代码正确，细节需修改 3 硬件连接混乱，代码编写待完成 2 探究新知
单元总结与评价
评价维度 评价标准 分值 得分
创意 作品运行的各个环节呈现效果新颖、独特 5
过程性数据的显示和报警有一定的创意 4 过程性数据的显示和报警较为单调，创意体现不足 3 没有体现过程性数据，运行效果较为单一 2 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，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，学习了物联网网络层的概念、作用和传输技术，重点学习和实践了蓝牙传输技术、Wi-Fi传输技术，并运用这些知识模拟实现了一个简易温湿度远程监测报警系统，同时进行报警响应。
单元内容小结与概念图
探究新知
单元总结与评价
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。
单元内容小结与概念图
探究新知
单元总结与评价
节水农业灌溉也是现代农业的一大课题。利用智慧化手段来监测土壤含水量可以精确控制对农作物的浇水频率和浇水量，保证农业生产需要，同时充分节约水资源。请尝试设计一个简易物联网控制系统来满足这样的应用需要。
实践项目
探究新知
单元总结与评价
1. 感知层（数据采集）
土壤水分传感器：部署在农田关键位置，实时监测土壤体积含水量
气象传感器：采集温度、湿度、光照强度、降雨量等环境数据
作物生长监测摄像头：可视化管理作物生长状态
水位/流量传感器：监测灌溉管道水流量和蓄水池水位
设计思路参考
探究新知
单元总结与评价
2. 传输层（通信网络）
短距离通信：LoRa或Zigbee用于田间传感器组网
远程传输：4G/5G或NB-IoT将数据上传至云平台
网关设备：边缘计算网关进行本地数据处理和协议转换
设计思路参考
探究新知
单元总结与评价
3. 平台层（数据处理与存储）
云服务平台：接收、存储和处理传感器数据
数据分析模块：
土壤含水量趋势分析
作物需水量模型（结合气象数据和作物生长阶段）
灌溉决策算法
数据库：时序数据库存储传感器数据，关系数据库存储农田信息
设计思路参考
探究新知
单元总结与评价
4. 应用层（控制与交互）
智能灌溉决策系统：
阈值自动灌溉：设置土壤湿度阈值触发灌溉
智能预测灌溉：基于天气预报和作物需水模型预测性灌溉
远程控制终端：
移动APP：实时查看数据、手动/自动控制切换
Web管理平台：农田分区管理、灌溉计划设置
设计思路参考
探究新知
单元总结与评价
4. 应用层（控制与交互）
自动执行设备：
电动阀门控制器
水泵控制模块
滴灌/喷灌系统
设计思路参考
课堂总结
同学们，今天我们构建了从“报警”到“响应”的物联网应用闭环。关键在于理解：数据不仅要从设备“上行”到平台，更要从平台“下行”回设备，完成双向通信。我们通过流程图设计明确了自动与人工两种响应逻辑，并编程实现了主控板接收和显示平台指令。希望大家能将这种“感知-决策-控制”的系统思维，应用到更多解决实际问题的创新设计中。
课后作业
1.在物联网系统中，智能花盆的土壤湿度传感器检测到“干燥”并将此信息上传到云平台，这个过程属于（ ）。
A. 数据下行
B. 数据上行
C. 数据处理
D. 数据存储
选择题
课后作业
2.当物联网平台收到“温度过高”的报警后，根据预设规则自动向大棚的风扇控制器发送“开启”指令。这个过程主要体现了（ ）。
A. 人工响应
B. 上行数据传输
C. 自动响应
D. 数据采集
选择题
课后作业
3.在温湿度报警响应系统中，主控板上显示“已收到浇水指令”这条消息，它最直接的来源是（ ）。
A. 本地湿度传感器实时读数
B. 物联网平台下发的下行数据
C. 预先存储在程序里的固定文本
D. 其他传感器上传的数据
选择题
课后作业
1.物联网的数据下行仅指平台向设备发送控制指令，不包括平台向用户手机App推送报警信息。 （ ）
2.一个完整的物联网应用闭环通常包括：感知、上传（上行）、分析/决策、下发（下行）、执行。 （ ）
3.在本课实践中，我们只需要编写接收并显示平台响应消息的代码，不需要考虑物联网平台如何发送消息。 （ ）
判断题
课后作业
请结合共享单车案例，描述从用户扫码请求开锁到骑行结束关锁付费的完整过程。要求：明确指出其中至少一处数据上行和一处数据下行，并简要说明如果遇到“账户余额不足”的问题，系统应如何响应。
解答题
板书
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php
让备课更有效
www.21cnjy.com
Thanks!

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