资源简介

(共29张PPT)
第三单元 第11节
物联网数据的获取
（浙教版）七年级
下
1
核心素养目标
3
新知讲解
5
拓展延伸
7
板书设计
2
新知导入
4
课堂练习
6
课堂总结
课后作业
8
01
核心素养目标
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
能够认识物联网数据获取中的安全与隐私责任，理解数据精准采集对物联系统稳定运行的价值，提升技术应用的责任意识。
能够探索用传感器采集环境数据，通过 MQTT 协议实现数据传输，绘制数据流转示意图，创新实践验证与成果展示的形式。
能够学会分析数据采集、传输、接收的完整流程，理解 MQTT 发布的通信规律，提升数据流转与系统响应的分析效率。
能够了解物联网数据的多样化获取方式，涵盖识别、传感、，感知 MQTT 等协议在数据传输中的作用，理解万物互联的实现逻辑。
03
新知讲解
单元导入
第三单元：物联网实践
学习目标
1.学习并初步理解物联网中数据的获取方式和数据的汇集与使用方法。
2.体验物联网的控制与反馈，初步体会物联网中控制与反馈的价值和意义。
3.能从需求出发，设计和權建物联系统原型并运行，调试和发布，掌握物联系统原型设计的一般过程和基本方法。
03
新知讲解
单元导入
随着技术的逐渐成熟，物联网进入规模化和产业化的快速成长期，如生活的智能化应用、产业的教字化转型、社会治理的智慧化应用等，物联系统的应用正不断向更多领域渗适。
03
新知讲解
第十一节：物联网数据的获取
学习目标
通过物联网感知层多样化的感知识别技术应用，了解物联网多样化的数据读取方式;通过物联网数据的获取、发送、传输和接收过程，了解物联网数据传输的原理，初步体会万物互联的实现过程。
03
新知讲解
第十一节：物联网数据的获取
03
新知讲解
手机上的公交车查询专用APP为什么能将车辆的到探、究站信息标记得基本准确
有些汽车导航系统会提示红绿灯倒计时状况，甚至会精确到红灯还剩几秒会转绿灯，你知道其中的数据是如何得到的吗
03
新知讲解
物联网实现了物理世界与数字世界的高度融合。物联网中，物理世界的信息是以数据的形式在网络中传输的。为更好地获取、传输、处理和应用物联网中的数据，首先需获取物理世界的数据信息。
03
新知讲解
一、物联网数据获取方式
物联网通过感知层，从物理世界获取各类数据并向网络层传输。不同的物联系统，因人们的不同需求而生;物理世界中，被感知的物体各种各样，数据的生成方式也因此而多样化。如图11-1所示，物联网中数据的获取方式是多样化的。
03
新知讲解
"校园农场"物联系统原型主要包含四个物联子系统原型，其数据的采集方式主要依赖于传感器技术，即子系统原型通过相应的传感器采集环境数据，具体的数据采集方式如表11-1所示。
表11-1 "校园农场"物联系统原型数据采集方式
物联子系统原型 采集的数据信息 相关感知设备
"自动浇淮"子系统原型 土溪中的水分数据 水分传感器
"智能光照"子系统原型 光线温弱数据 光线传感器
"自动道风"子系统原型 空气中的温湿度数据 温湿度传感器
"智能水位控制"子系统原型 水培拉器皿中的水位数据 超声波传感器
03
新知讲解
亲身体验
采集"校园农场"中各物联子系统原型产生的数据，做好记录并保存数据。
采集校园农场灌溉、环境监测等子系统的土壤湿度、温湿度、设备启停状态等数据，采用电子台账与云端存储同步记录，规范字段与归档格式，保障数据完整可追溯，为系统优化分析提供支撑。
03
新知讲解
二、物联网数据发送与接收
物联网作为互联网的拓展和延伸，其数据的发送和接收基于MQTT、TCP/IP等协议。
物联网中，感知层通过感知外界信息，采集并获取数据;利用各类通信技术通过网络层，遵循特定的规则向平台层的服务器传输数据(如图11-2)。
03
新知讲解
知识链接
物联网网关(网关)
物联网网关是连接感知网络和通信网络的设备,主要用于连接设备和收发数据。
03
新知讲解
数据接收服务器负责接收从设备发送来的数据，接收的过程也需遵循特定的规则，如可以使用HTTP、MQTT协议等，接收来的数据交由后线的处理服务器做进一步的分析和处理。例如，数据接收服务器应用MQTT协议完成数据的接收过程可以描述为:"网关"客户端作为发布者，向"MQTT中介"发布"主题A"消息，"MQTT中介"即刻将"主题A"推送给已订阅该消息的"数据接收服务器"客户端，服务器便收到了"主题A"消息，如图11-3所示。
03
新知讲解
以"自动通风"物联子系统原型为例，温温度传感器获取空气中的"温度"数据，并发布"温度"主题(如图11-4)。由此，"温度"主题的订阅者就可以获取发布者发布的同主题信息。
03
新知讲解
开动脑筋
在"自动通风"子系统原型中，"温度"主题是在每小时的整点发布"温度"信息的。思考"自动通风"子系统原型中"温度"主题最佳的发布时间和发布频次，并组内交流和分享。
结合校园农场通风调控需求，温度主题建议每 15 分钟发布一次，覆盖全天整点、半点、一刻钟节点，兼顾温控实时性与设备功耗。组内对比不同频次方案，交流传输负载与响应效率，确定适配场景的最优发布策略。
03
新知讲解
亲身体验
"自动通风"子系统原型中，对空气中温湿度数据的掌控很重要，当温度高于设置的阈值，物联系统会自动启动电扇，开启通风模式。请绘制"自动通风"子系统原型中"温度"数据的采集、传输和接收的过程示意图。
03
新知讲解
随堂作业
利用学习平台获取"校园农场"物联系统中的各类数据，并在组内分享和交流。
借助学习平台采集校园农场物联系统里温湿度、土壤参数、设备运行状态等多维度数据，将数据分类规整并以图表形式可视化呈现。组内分享数据变化特征、异常监测点，共同探讨数据应用方向，交流数据采集、存储与分析的优化思路。
04
课堂练习
一、选择题
1、自动通风子系统中，负责采集环境温度数据的核心设备是（ ）
A. 温湿度传感器 B. 高清摄像头
C. 音频扬声器 D. 激光打印机
2、适配校园农场物联系统轻量级数据传输的协议是（ ）
A. MQTT B. FTP
C. SMTP D. Telnet
A
A
04
课堂练习
3、自动通风子系统检测到温度高于设定阈值时，系统会执行的操作是（ ）
A. 启动电扇开启通风 B. 直接关停所有硬件
C. 仅存储数据不响应 D. 自动重启服务器
4、下列不属于校园农场物联数据规范留存的目的是（ ）
A. 分析环境变化规律 B. 为系统优化提供依据
C. 随意丢弃零散数据 D. 排查设备运行故障
A
C
04
课堂练习
二、判断题
1、温湿度传感器是自动通风子系统前端数据采集的关键硬件。（ ）
2、 MQTT 协议的轻量级特性，适配校园农场资源受限的物联网终端。（ ）
3、自动通风子系统只需监测温度，湿度数据对系统调控无参考价值。（ ）
4、对物联子系统产生的数据做好分类记录，有利于后续分析与复盘。（ ）
5、数据发布频次越高，对物联系统网络负载和设备功耗不会产生影响。（ ）
√
X
√
X
√
05
拓展延伸
数据采集
05
拓展延伸
农场数据可视化
将校园农场温湿度、设备状态等数据，通过折线图、仪表盘可视化呈现，直观展现环境变化趋势，辅助分析自动通风启停规律，便于组内研判系统运行效果与优化方向。
05
拓展延伸
阈值自适应调节
结合昼夜温差、季节气候特征，为自动通风子系统设计动态阈值算法，依托历史运行数据建模，减少固定阈值的误触发，提升温控精准度，降低设备无效能耗。
05
拓展延伸
低功耗传输优化
针对农场户外终端，优化 MQTT 数据发布策略，采用时段化休眠唤醒机制，在保障通风调控实时性的前提下，削减数据传输频次，延长传感与控制设备的续航时长。
08
板书设计
物联网数据的获取
一、物联网数据获取方式
二、物联网数据发送与接收
课后作业:
1、结合自动通风子系统，梳理温度数据采传流程，分析发布频次优劣并拟定一套优化方案。
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第3.11课《物联网数据的获取》教学设计
课题 物联网数据的获取 单元 第三单元 学科 信息技术 年级 七年级
核心素养目标 信息意识：能够了解物联网数据的多样化获取方式，涵盖识别、传感、，感知 MQTT 等协议在数据传输中的作用，理解万物互联的实现逻辑。计算思维：能够学会分析数据采集、传输、接收的完整流程，理解 MQTT 发布的通信规律，提升数据流转与系统响应的分析效率。数字化学习与创新：能够探索用传感器采集环境数据，通过 MQTT 协议实现数据传输，绘制数据流转示意图，创新实践验证与成果展示的形式。信息社会责任：能够认识物联网数据获取中的安全与隐私责任，理解数据精准采集对物联系统稳定运行的价值，提升技术应用的责任意识。
教学重点 能够了解物联网数据的多样化获取方式，涵盖识别、传感、，感知 MQTT 等协议在数据传输中的作用，理解万物互联的实现逻辑。
教学难点 能够认识物联网数据获取中的安全与隐私责任，理解数据精准采集对物联系统稳定运行的价值，提升技术应用的责任意识。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 第3.11课 感知与识别一、单元导入1、学习目标:1.学习并初步理解物联网中数据的获取方式和数据的汇集与使用方法。2.体验物联网的控制与反馈，初步体会物联网中控制与反馈的价值和意义。3.能从需求出发，设计和權建物联系统原型并运行，调试和发布，掌握物联系统原型设计的一般过程和基本方法。随着技术的逐渐成熟，物联网进入规模化和产业化的快速成长期，如生活的智能化应用、产业的教字化转型、社会治理的智慧化应用等，物联系统的应用正不断向更多领域渗适。二、新知引入1、学习目标:通过物联网感知层多样化的感知识别技术应用，了解物联网多样化的数据读取方式;通过物联网数据的获取、发送、传输和接收过程，了解物联网数据传输的原理，初步体会万物互联的实现过程。（播放视频） 手机上的公交车查询专用APP为什么能将车辆的到探、究站信息标记得基本准确 有些汽车导航系统会提示红绿灯倒计时状况，甚至会精确到红灯还剩几秒会转绿灯，你知道其中的数据是如何得到的吗 明确单元学习目标观看视频初识数据获取 让学生明晰学习方向引导学生感知核心逻辑
讲授新课 新知讲解：物联网实现了物理世界与数字世界的高度融合。物联网中，物理世界的信息是以数据的形式在网络中传输的。为更好地获取、传输、处理和应用物联网中的数据，首先需获取物理世界的数据信息。一、物联网数据获取方式物联网通过感知层，从物理世界获取各类数据并向网络层传输。不同的物联系统，因人们的不同需求而生;物理世界中，被感知的物体各种各样，数据的生成方式也因此而多样化。如图11-1所示，物联网中数据的获取方式是多样化的。"校园农场"物联系统原型主要包含四个物联子系统原型，其数据的采集方式主要依赖于传感器技术，即子系统原型通过相应的传感器采集环境数据，具体的数据采集方式如表11-1所示。观看表格亲身体验采集"校园农场"中各物联子系统原型产生的数据，做好记录并保存数据。答：采集校园农场灌溉、环境监测等子系统的土壤湿度、温湿度、设备启停状态等数据，采用电子台账与云端存储同步记录，规范字段与归档格式，保障数据完整可追溯，为系统优化分析提供支撑。二、物联网数据发送与接收 物联网作为互联网的拓展和延伸，其数据的发送和接收基于MQTT、TCP/IP等协议。 物联网中，感知层通过感知外界信息，采集并获取数据;利用各类通信技术通过网络层，遵循特定的规则向平台层的服务器传输数据(如图11-2)。知识链接物联网网关(网关)物联网网关是连接感知网络和通信网络的设备,主要用于连接设备和收发数据。数据接收服务器负责接收从设备发送来的数据，接收的过程也需遵循特定的规则，如可以使用HTTP、MQTT协议等，接收来的数据交由后线的处理服务器做进一步的分析和处理。例如，数据接收服务器应用MQTT协议完成数据的接收过程可以描述为:"网关"客户端作为发布者，向"MQTT中介"发布"主题A"消息，"MQTT中介"即刻将"主题A"推送给已订阅该消息的"数据接收服务器"客户端，服务器便收到了"主题A"消息，如图11-3所示。以"自动通风"物联子系统原型为例，温温度传感器获取空气中的"温度"数据，并发布"温度"主题(如图11-4)。由此，"温度"主题的订阅者就可以获取发布者发布的同主题信息。开动脑筋在"自动通风"子系统原型中，"温度"主题是在每小时的整点发布"温度"信息的。思考"自动通风"子系统原型中"温度"主题最佳的发布时间和发布频次，并组内交流和分享。答：结合校园农场通风调控需求，温度主题建议每 15 分钟发布一次，覆盖全天整点、半点、一刻钟节点，兼顾温控实时性与设备功耗。组内对比不同频次方案，交流传输负载与响应效率，确定适配场景的最优发布策略。亲身体验"自动通风"子系统原型中，对空气中温湿度数据的掌控很重要，当温度高于设置的阈值，物联系统会自动启动电扇，开启通风模式。请绘制"自动通风"子系统原型中"温度"数据的采集、传输和接收的过程示意图。三、随堂作业利用学习平台获取"校园农场"物联系统中的各类数据，并在组内分享和交流。答：借助学习平台采集校园农场物联系统里温湿度、土壤参数、设备运行状态等多维度数据，将数据分类规整并以图表形式可视化呈现。组内分享数据变化特征、异常监测点，共同探讨数据应用方向，交流数据采集、存储与分析的优化思路。四、课堂练习完成课堂练习20-22页。五、拓展延伸1、数据采集（观看视频）2、农场数据可视化3、阈值自适应调节4、低功耗传输优化 学习多样数据获取方式采集记录农场子系统数据学习数据传输接收原理了解网关连接传输作用讨论温度主题发布策略绘制数据流转过程示意图获取数据组内分享交流完成 20-22 页课堂练习观看视频拓展数据认知 让学生理解获取逻辑锻炼学生数据采集能力使学生掌握传输逻辑帮助学生知晓网关功能启发学生优化决策思维提升学生可视化表达能力检验学生数据应用能力巩固学生知识掌握程度拓宽学生数据知识边界
课后作业 1、结合自动通风子系统，梳理温度数据采传流程，分析发布频次优劣并拟定一套优化方案。 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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