資源簡介

(共21張PPT)
第20課 反饋控制有算法
第四單元 簡易物聯系統實踐
學習目標
1
2
了解基于數據分析設計算法的方法，熟悉執行器的使用方法。
了解系統整合的一般方法。
第20課 學習目標
物聯花盆系統要實現自動灌溉等功能，需要在系統中加入執行模塊，以便向現實世界采取行動。
第20課 課堂導入
問題情境
思考問題：
物聯花盆系統的執行模塊需要哪些硬件？什么條件下會觸發執行模塊工作？
第20課 學習內容
學習活動
一 根據數據設計算法
三 對系統進行整合
二 控制執行器
四 探索功能擴展
一、根據數據設計算法
　　物聯花盆系統要實現自動灌溉功能，需要在對溫度、土壤濕度、光照和天氣預報的數據分析的基礎上設計算法。可以通過設計表格來規劃灌溉條件。
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐二
探究實踐三
一、根據數據設計算法
　　在物聯花盆系統中，需要如何設計算法呢？
可以根據數據分析處理過程中獲得的土壤在干燥、適中、濕潤時的傳感器數據，確定合適的土壤濕度上限值、下限值。
一、根據數據設計算法
第20課 學習內容
1．小組合作，探究自動灌溉的觸發條件，將對應決策填入表中。
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐二
探究實踐三
條件 決策
土壤濕度大于上限值
土壤濕度小于下限值
土壤濕度介于上、下限值之間，且天氣預報下雨
土壤濕度介于上、下限值之間，且天氣預報不下雨
土壤濕度介于上、下限值之間，且光照強度大
一、根據數據設計算法
第20課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐二
探究實踐三
2．交流總結：優化后的條件和決策。
條件 決策
土壤濕度大于上限值 不灌溉
土壤濕度大于下限值且 小于等于上限值 天氣預報下雨 不灌溉
天氣預報不下雨 灌溉
光照強度大 提高下限值
光照強度小 恢復下限值
土壤濕度小于下限值 灌溉
一、根據數據設計算法
第20課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐二
探究實踐三
3．依據觸發條件形成不同的數據決策。
主要代碼
二、控制執行器
　　物聯花盆系統中，控制與執行就是顯示土壤濕度情況和實現自動灌溉，與之對應的執行器分別是顯示屏和直流電機水泵。
第20課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐二
探究實踐三
二、控制執行器
在本系統中，反饋與控制就是顯示土壤濕度情況和
實現自動灌溉。
第20課 學習內容
1．實時顯示土壤濕度值。
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐二
探究實踐三
二、控制執行器
第20課 學習內容
根據實際情況修改參數
2．將水泵與主控板M1連接，添加相關控制代碼，當條件滿足時，讓電機啟動并灌溉 5 s。
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐二
探究實踐三
第20課 學習內容
在項目投入使用前，還需要進行調試。系統調試工作一方面要對比功能需求進行測試，另一方面則是讓物聯系統進行整體運行，以測試是否存在問題。
三、對系統進行整合
第20課 學習內容
1．硬件檢查：連接正確；
2．網絡測試：暢通穩定；
3．動態測試：模擬功能過程，測試觸發條件響應等。
三、對系統進行整合
小建議：　　
在本項目中，主要功能是通過主控板實現的，其核心處理流程如右圖所示。
把主程序代碼寫在while True中，并在最后通過time.sleep( )函數控制等待時間。
討論：這樣做有什么好處？
第20課 學習內容
三、對系統進行整合
第20課 學習內容
1．完成物聯花盆系統項目的模塊整合和功能集成。
2．根據需求清單對物聯花盆系統項目進行功能測試。
3. 討論問題：還可以擴展哪些新的功能？
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐二
探究實踐三
三、對系統進行整合
（1）利用紅外熱釋電傳感器，便可以感知是否有人在附近活動，然后將數據上傳到物聯網服務平臺，并進行數據分析，便可以了解植物的主人對植物的關心程度。
（2）可以給物聯花盆系統增加人工智能攝像頭，自動識別植物種類，并設置不同的濕度參數。
1．從系統功能上進行擴展
第20課 學習內容
四、探索功能擴展　　　　　
（1）可以編寫一個網頁端程序，方便地查看各個花盆終端的實時數據。
（2）可以增加手動灌溉控制的按鈕，更靈活地控制花盆灌溉。
第20課 學習內容
四、探索功能擴展　　　　　
2．從人機交互上進行擴展
四、探索功能擴展　　　　　
可以在網頁端增加數據圖表來直觀地分析花盆環境數據，并進一步探索環境數據對綠植生長的影響。
第20課 學習內容
3．從數據處理與可視化上進行擴展
　　1．在物聯系統中，數據決策需要根據數據分析處理的結果設計算法，再控制執行器執行。
　 2．在設計物聯系統時，需要根據具體的反饋任務選擇合適的執行器。
　　3．根據物聯系統的功能需求對系統各個模塊進行功能整合，并思考進一步從系統功能、人機交互、數據處理可視化等角度對系統進行擴展。
第20課 課堂總結
1．選擇一至兩個可以實現的創新功能，對已實現的物聯系統進行改造升級。
2．某物聯門鎖系統檢測到門口有人停留時，會自動啟動攝像頭的監控功能，并將監控畫面實時顯示在房間內的顯示屏上。同時，系統會通過蜂鳴器發出提示音，并通過應用軟件推送消息通知用戶。用戶可以通過手機應用軟件遠程控制門鎖。在此物聯門鎖系統中，數據采集、傳輸和反饋控制是如何實現的？可能會用到哪些硬件？
第20課 拓展與提升

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