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【新课标】信息科技跨学科案例-八年级 智慧农业温室系统 简单

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本帖最后由 Doughnut 于 2022-9-30 11:43 编辑

  智慧农业温室系统

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项目来源

  
为满足新课标中八年级“物联网实践与探索”内容要求,结合新课标中跨学科主题方向“互联智能设计”,设计了项目“智慧农业温室系统”。

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项目介绍

在“智慧农业温室系统”项目中, 学生将使用土壤湿度传感器、防水温度传感器,获取农业环境数据;搭建“种子萌发环境系统”,将数据同步到物联网云平台中,通过数据分析,得出最适合种子萌发的土壤湿度;搭建“温室设备自动控制系统”,实现设备的控制与反馈,如自动浇水、自动开关遮阳棚。

项目中的主控器为两块行空板,一块行空板为“服务器端”和“智能终端”,连接传感器、执行器,作用是放在温室中,采集农业数据;一块行空板为“移动终端”,作用是放在中控室,远程读取农业数据和控制温室设备。

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“服务器端/智能终端”行空板

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“移动终端”行空板


项目视频



项目知识点

贴合新课标中八年级的内容要求,“智慧农业温室系统”核心教学以下知识点:

1. 通过物联网技术制作在线数字智慧农业温室,带领学生体验什么是万物互联。

2. 了解物联网中的传感器系统,利用土壤湿度传感器、防水温度传感器采集农业环境数据,接入物联网平台,构建简易传感物联系统。

3. 学习在物联网平台发送数据,远程控制浇水和开启遮阳棚。

4. 学习在物联网平台接收土壤湿度、土壤温度数据,读取数据并用折线图呈现数据。

5. 了解数据处理的过程包括数据采集、数据预处理、数据分析和数据可视化,通过物联网平台长时间记录数据,探究最适合种子萌发的土壤湿度。

6. 掌握物联系统中的反馈控制,使用水泵模块、土壤湿度传感器,搭建自动浇水反馈控制系统,实现当土壤湿度较低时,启动水泵,接入舵机和防水温度传感器,搭建自动关闭遮阳棚反馈控制系统,实现当土壤温度较高时,关闭遮阳棚降温。


项目原理新课标中,八年级主题为“物联网实践与探索”,物联网的原理架构如下图。


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“智慧农业温室系统”中,物联网硬件架构如下图。在案例实施过程中,通过路由器构建局域网,在局域网中,使用第一块行空板构建服务器,同时作为智能终端,连接多种传感器与执行器。使用第二块行空板作为移动终端,也接入局域网中,实现服务器终端、智能终端与移动终端的数据交换。通过USB线将服务器终端行空板连接到电脑上,可访问服务器数据库。

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在案例实施过程中,可以使用行空板自带的热点功能,组建小型局域网(不需要额外使用路由器)。此时,有两种实现方法。

(1)第一种方法


如下图,在第一块行空板上,开启热点,同时构建服务器,并作为智能终端,连接多种传感器与执行器。第二块行空板作为移动终端,连接热点,接入局域网中,实现服务器终端、智能终端与移动终端的数据交换。通过USB线,电脑作为移动终端,访问服务器数据库。

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(2)第二种方法

如下图,在第一块行空板上,开启热点,同时构建服务器。第二块行空板作为智能终端,连接多种传感器与执行器,并连接热点,接入局域网中。通过USB线,电脑作为移动终端,访问服务器数据库。最终实现服务器终端、智能终端与移动终端的数据交换。

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项目数据表


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硬件介绍在智慧农业温室系统中,使用主控器结合多种传感器、执行器和其他模块,实现项目功能。

主控器为行空板(点击购买)。

传感器包括土壤湿度传感器(点击购买)、防水温度传感器(点击购买)。

执行器包括舵机(点击购买)、水泵(点击购买)。

其他模块包括继电器(点击购买)、电源适配器(点击购买)。

各硬件功能介绍如下表。

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硬件接线原理


“智慧农业温室系统”的硬件接线原理图如下。

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硬件接线实物

“智慧农业温室系统”的硬件接线实物图如下。

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流程图

(1)“服务器端/智能终端”详情

在“智慧农业温室系统”中,“服务器端/智能终端”行空板的界面与功能流程图如下图。

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“服务器端/智能终端”行空板界面图

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“服务器端/智能终端”行空板流程图

(2)“移动终端”详情

在“智慧农业温室系统”中,“移动终端”行空板的界面如下图和功能流程图如下图。

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“移动终端”行空板界面图

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“移动终端”行空板流程图


重点程序截图

(1)“服务器端/智能终端”重点程序截图

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“自动浇水/控制遮阳棚”程序

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“远程接收阈值”程序

(2)“移动终端”重点程序截图

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“远程调节阈值”程序

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“远程接收传感器数据”程序


外观结构设计

在“智慧农业温室系统”中,为了便于课堂教学和项目展示,可利用激光激光切割技术为智慧农业温室系统设计外观结构。

示例结构设计与安装完成图如下图。

整体结构模拟温室场景,右侧为多种农业环境传感器和行空板屏幕,左侧为校园教室。

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“智慧农业温室系统”结构设计图

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“智慧农业温室系统”安装完成图

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评论

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  • 三春牛-创客

    三春牛-创客2023.01.12

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    • 三春牛-创客

      三春牛-创客2023.01.12

      厉害厉害

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