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第21课 文物保护新手段
文物保护新手段
学习目标
01
了解物联网在文物保护中的应用。
02
通过博物馆环境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。
文物保护新手段
问题情景
各种文物保护措施
配有气体净化装置和控湿装置等的高气密沿墙展柜
文物修复与鉴定
文物保护新手段
1.物联网如何助力文物保护？
2.博物馆环境监测系统是如何工作的？使用了哪些物联网技术？
文物保护新手段
探索物联网在文物保护中的应用
01
博物馆环境监测系统实践
02
学习内容
文物保护新手段
一、探索物联网在文物保护中的应用
文物保护包括对古建筑、历史遗址、艺术品等文物的保护和修复。利用物联网技术，将文物连接互联网，可以实现对文物全方位、全时段的监测和管理。
探索物联网在文物保护中的应用
博物馆环境监测系统实践
敦煌莫高窟的数据大屏
秦始皇帝陵360度的全景漫游展示
故宫的实时监测和调控
文物保护新手段
二、博物馆环境监测系统实践
如何更好地保护每一件文物，让它们免受岁月的侵蚀？
探索物联网在文物保护中的应用
博物馆环境监测系统实践
褪色
发霉
裂缝
文物保护新手段
学习活动 1：探究博物馆环境监测系统的功能实现
与传统的环境监测工具相比，基于物联网的博物馆环境监测系统有什么优势？
2. 需要实时监测哪些环境数据？
探索物联网在文物保护中的应用
博物馆环境监测系统实践
传统温湿度计与物联环境监测系统
文物保护新手段
探索物联网在文物保护中的应用
博物馆环境监测系统实践
基于物联网的博物馆环境监测系统相比传统工具，在监测的实时性、精准性、全面性、智能化及数字化管理定位等方面更具优势 。
文物保护新手段
温度和湿度会直接影响文物的保存。通过实时监测、控制温度和湿度，可以确保环境达到最佳状态。
温度、湿度、光照强度、烟雾、二氧化碳浓度等。这些因素都会对文物所处的环境产生影响，因此实时监测它们尤为重要。
探索物联网在文物保护中的应用
博物馆环境监测系统实践
文物保护新手段
学习活动 2：分析博物馆环境监测系统的功能需求
1. 需求分析，按环节分析系统的功能需求。
2. 功能实现，分析各个环节需要用到的物联实验设备及平台。
3. 算法设计，根据需求分析和功能实现。
探索物联网在文物保护中的应用
博物馆环境监测系统实践
文物保护新手段
博物馆环境监测系统功能需求表
需求环节 功能描述
反馈与控制
传输与存储数据
分析处理数据
反馈与控制
实时获取当前环境的温度和湿度。
将获取的数据发送并存储在物联网服务平台。
利用物联网服务平台上的数据图表，分析环境数据是否在阈值范围之内。
实时显示温度和湿度，若温湿度超出阈值范围，则执行打开或关闭空调、打开或关闭恒湿器的操作。
探索物联网在文物保护中的应用
博物馆环境监测系统实践
文物保护新手段
功能实现：分析各个环节需要用到的物联实验设备及平台。
反馈与控制
采集数据
传输与存储数据
分析处理数据
探索物联网在文物保护中的应用
博物馆环境监测系统实践
文物保护新手段
设置网络及物联网服务平台
获取温度和湿度数据
上传数据到物联网服务平台
温度是否在阈值区间
湿度是否在阈值区间
关闭恒湿器
打开恒湿器
关闭空调
打开空调
是
否
是
否
核心流程图
探索物联网在文物保护中的应用
博物馆环境监测系统实践
文物保护新手段
学习活动 3：模拟实现博物馆环境监测物联系统功能
本活动要监测环境的温度、湿度，根据确定的功能，模拟实现系统。
探索物联网在文物保护中的应用
博物馆环境监测系统实践
文物保护新手段
配置物联网服务平台
掌控IOT在线物联实验平台（网址：https://iot.mpython.cn/）
主控板
环境数据
探索物联网在文物保护中的应用
博物馆环境监测系统实践
文物保护新手段
（1）注册登录账号。（2）添加项目和设备。
①
②
③
⑤
④
探索物联网在文物保护中的应用
博物馆环境监测系统实践
文物保护新手段
主控板*1
DHT11传感器*1
4pin连接线*3
继电器*2
USB加湿器*1
制冷片组件*1
硬件设备
文物保护新手段
第一步：主控板连接继电器、温湿度传感器。
接P0、P1口
接P13、P14口
接P15、P16口
探索物联网在文物保护中的应用
博物馆环境监测系统实践
文物保护新手段
第二步：编写程序（图形化）
按照功能需求，读取温湿度传感器数据，并在显示屏显示，将温湿度数据上传到 MQTT 服务器；如果温度不在正常范围，就开启空调，并开始计时，否则关闭空调，温度计时器清零；如果湿度不在正常范围，就开启恒湿器，并开始计时，否则关闭恒湿器，湿度计时器清零；如果空调或者恒湿器运行超时，蜂鸣器就发声报警。
mPython
探索物联网在文物保护中的应用
博物馆环境监测系统实践
文物保护新手段
第二步：编写程序（代码版）
按照功能需求，读取温湿度传感器数据，并在显示屏显示，将温湿度数据上传到 MQTT 服务器；如果温度不在正常范围，就开启空调，并开始计时，否则关闭空调，温度计时器清零；如果湿度不在正常范围，就开启恒湿器，并开始计时，否则关闭恒湿器，湿度计时器清零；如果空调或者恒湿器运行超时，蜂鸣器就发声报警。
探索物联网在文物保护中的应用
博物馆环境监测系统实践
文物保护新手段
第三步：主控板刷入程序
探索物联网在文物保护中的应用
博物馆环境监测系统实践
文物保护新手段
第四步：功能测试（屏幕显示温湿度数值，在MQTT服务器中的项目主题详情中可以查看并分析这些数据，制冷片和加湿器会根据设定的温度和湿度范围打开或关闭，当空调或者恒湿器运行超时，系统执行异常提醒功能）。
探索物联网在文物保护中的应用
博物馆环境监测系统实践
环境位置 温度 湿度
文物保护新手段
请同学们分小组，检测不同位置的环境数据，将数据记录在表中。
探索物联网在文物保护中的应用
博物馆环境监测系统实践
文物保护新手段
对于收集的数据，通过分析图表可以直观发现数据的变化情况。在具体实现方式上，可以在物联网服务平台直接查看图表，也可以下载数据用电子表格工具制作图表，还可以尝试使用Python模块实现数据可视化。
探索物联网在文物保护中的应用
博物馆环境监测系统实践
文物保护新手段
1.获取的数据：________________________。
2.获取数据的环境：____________________________。
3.数据分析形式：A.物联网服务平台 B.电子表格 C.Python模块
每个小组选择一个固定位置收集一定时间段的数据，填写下面内容：
博物馆环境的温度、湿度数据
博物馆内特定区域（如展柜、展厅等）
探索物联网在文物保护中的应用
博物馆环境监测系统实践
文物保护新手段
文物类型 适宜温度范围 适宜湿度范围
木器漆
油画、书画、古籍、文献、碑帖
青铜器
织绣
14-20℃
14-20℃
20℃
14-20℃
50-60% RH
50-60% RH
0-40% RH
50-60% RH
查找不同文物的保存环境要求，填写表格，确定环境数据阈值。
探索物联网在文物保护中的应用
博物馆环境监测系统实践
文物保护新手段
1. 在博物馆中，除了要为文物营造恒温、恒湿的环境，还有哪些环境因素值得关注？请在探索本项目的基础上，为博物馆环境监测系统增加一个新的功能。
2. 实地考察本地的博物馆、学校的校史馆等，观察是否利用了物联网相关技术。若有，请在充分了解后，提出升级改进方案；若没有，请设计一个方案。
拓展与提升
还可以增加异常提醒功能，如在一定时间内温度还没达到预设值就控制蜂鸣器或者LED灯等报警。
文物保护新手段
根据课堂所学的博物馆环境监测系统知识，设计一个针对学校校史馆的简易物联网环境监测方案，画出系统流程图，并简要说明各环节功能。
文物保护新手段
课后作业
文物保护新手段
课堂总结
01
了解了物联网在文物保护中的应用。
02
通过博物馆环境监测系统的实践探索，掌握了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。
谢 谢
THANK YOU
Thanks!
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