资源简介

(共23张PPT)
主题二 活动4
物联网数据采集
（湘科版）八年级
上
1
核心素养目标
3
新知讲解
5
拓展延伸
2
新知导入
4
课堂练习
板书设计
6
感知物联网在健康数据采集中的价值，能识别运动、心率、睡眠等数据类型。
理解物联网大数据处理的一般过程，能设计数据采集方案，分析三轴加速度传感器的工作原理。
能利用主控板及传感器采集运动数据，编写程序计算步数，上传至物联网平台。
了解运动与睡眠对健康的重要性，关注国家相关要求，养成科学锻炼的习惯。
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
01
核心素养目标
02
新知导入
保持身体健康离不开良好的生活习惯和长期的科学体育锻炼。
我们可以通过物联网技术采集运动数据和身体健康指标数据，并对数据进行综合分析，评估运动效果与健康状况。
数据处理一般包含需求分析、设计方案、数据采集、加工分析和结果展示等过程。
一、物联网大数据处理的一般过程
03
新知讲解
物联网大数据处理也包含相似过程，区别之处在于物联网大数据一般由传感器通过物联网自动采集。
03
新知讲解
医疗物联网大数据分析系统在一定程度上可以让疾病治疗从被动治疗模式转为主动预防治疗模式。
开
拓
野
视
系统会监测患者的心率、血压、血氧等指标，并对患者的病情进行大数据分析和预测，提前做好治疗预案。
二、数据采集需求分析
03
新知讲解
了解与健康相关的数据
与健康相关的数据有很多种，每种数据都有不同的特点。
变化快
数据量大
采集困难
变化慢
数据量小
采集容易
二、数据采集需求分析
03
新知讲解
了解与健康相关的数据
科学研究发现，适当的运动不仅有利于减少肥胖的发生，改善睡眠保持身体健康，还能促进身高生长。充足的睡眠也是身体健康发育的重要保证。
因此，如果长期跟踪采集相关数据，就能发现这些数据之间的相互关联。
信
息
接
链
03
新知讲解
为促进学生身心健康发展，2025年1月，中共中央、国务院印发《教育强国建设规划纲要(2024-2035年)》，要求中小学生每天综合体育活动时间不低于2小时，加强校园足球建设，有效控制近视率、肥胖率。在2021年3月发布的《关于进一步加强中小学生睡眠管理工作的通知》中，对中小学生每天的睡眠时间做出明确要求。
二、数据采集需求分析
03
新知讲解
明确需求
1. 采集学生运动数据。
2. 采集学生睡眠时长数据。
03
新知讲解
1. 小组合作，参考下表，尝试设计获取健康数据的方案。
探
究
践
实
序号 数据 目的 方法
2. 小组介绍自己的方案。
利用光线传感器检测关灯/开灯时间，或使用智能手环的睡眠监测功能自动记录
了解睡眠是否充足，分析睡眠与运动、健康的关系
睡眠时长
1
使用心率传感器或智能手表的光电传感器（PPG）在运动前后测量
评估运动强度，避免过度运动
心率
2
三、运用物联网技术采集数据
03
新知讲解
利用传统方法，要实时采集运动和睡眠数据十分困难。随着物联网技术的发展，可以利用传感器和物联网平台解决这一问题。
信
息
接
链
03
新知讲解
三轴加速度传感器是用来测量空间加速度的传感器，即测量物体速度变化的快慢。只要物体的速度发生变化，传感器就能即时探测到这个变化，从而感知物体的移动。
可利用三轴加速度传感器采集运动数据。同时，可以根据睡眠时关灯的习惯，用光线传感器模拟采集睡眠数据。
信
息
接
链
03
新知讲解
人在静止的时候身体重心基本保持不变，而在运动的时候，身体重心会上下起伏，三轴加速度传感器能捕捉到这种变化，并转换为强度值的变化。通过随身佩戴三轴加速度传感器，采集强度值的数据，就能了解运动状况。我们可以通过编写简单的程序，控制传感器来实现运动数据的不间断采集。
探
究
践
实
03
新知讲解
1. 实验目的
体验运用物联网采集运动大数据。
2. 实验设计
通过主控板三轴加速度传感器采集运动数据，计算运动步数，并通过Wi-Fi上传到物联网实验平台。
3. 实验准备
主控板、编程计算机、移动电源、物联网实验平台。
探
究
践
实
03
新知讲解
4. 实验过程
（1）将主控板与编程计算机连接。编写程序。
探
究
践
实
03
新知讲解
4. 实验过程
（2）将主控板连上移动电源，带着主控板和移动电源，正常步行。观察主控板步数显示与实际步数是否相符。如果有较大差异，调整加速度强度阈值。
（3）打开物联网实验平台管理页面，查看“运动/步数”主题下接收的消息。
在数据采集过程中，主控板每秒可以从三轴加速度传感器采集到20个数据，大大高于人的运动频率，所以能较准确地计算出运动步数。
探
究
践
实
03
新知讲解
通过计算体验大数据的数据量。如果将三轴加速度传感器采集的全部数据（每秒20个）记录下来，每个数据用1个字节存储，完成下列估算：
1天24小时记录 个数据，
需要 MB存储空间，
1年需要 MB存储空间。
1728000
约1.66
约605.17
04
课堂练习
1. 搜索有关智能手表信息，列举它们主要的健康监测功能，尝试分析工作原理并分享你的发现。
主要功能：心率监测、血氧检测、睡眠分析、计步、卡路里消耗。
原理：心率/血氧利用光电传感器（发射绿光/红光，接收反射光变化）；计步/睡眠利用三轴加速度传感器（检测身体移动幅度和频率）。
2. 小组合作，收集有关睡眠质量的资料，设计采集睡眠质量数据的方案，并画出流程图，进行分享。
05
拓展延伸
一、大数据处理一般过程
需求分析→设计方案→数据采集→加工分析→结果展示
二、数据采集需求分析
数据类型：运动、心率、睡眠（变化快、数据量大）
身高、体重（变化慢、数据量小）
06
板书设计
物联网数据采集
三、三轴加速度传感器
原理：测量速度变化→捕捉重心起伏→计算步数
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