資源簡介

(共42張PPT)
第21課　文物保護新手段
第五單元 物聯網應用探索
1
2
了解物聯網在文物保護中的應用。
學習目標
通過博物館環境監測系統的實踐探索，掌握利用物聯網解決問題的方法，并能遷移應用于解決其他問題。
第21課 學習目標
第21課 課堂導入
中華民族在發展的過程中留下了許多珍貴的歷史文物，保護這些文物，就是保護歷史、傳承文明。你在參觀博物館的過程中，發現過哪些物聯網技術呢？它們在保護這些文物的過程中，又發揮了怎樣的作用？
問題情境
學習內容
一 探索物聯網在文物保護中的應用
二 博物館環境監測系統實踐
第21課 學習內容
某博物館中的導覽機
第21課 學習內容
一、探索物聯網在文物保護中的應用
某博物館館長對莫高窟的洞內環境監測系統非常感興趣，也想開發一款物聯環境監測系統，你能幫助他嗎？
第21課 學習內容
一、探索物聯網在文物保護中的應用
傳統的環境監測：
數據不能實時呈現，查看麻煩。
第21課 學習內容
想一想：
配備了物聯系統的博物館環境監測與傳統的環境監測有什么區別？
物聯系統環境監測：
數據可以在大屏幕上實時更新，也可以發送到手機和計算機上，查看方便。
一、探索物聯網在文物保護中的應用
同學們，你們能利用所學知識，為該博物館設計一套物聯環境監測系統嗎？
第21課 學習內容
二、博物館環境監測系統實踐
改造前
改造后
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
二、博物館環境監測系統實踐
溫度、濕度、光照強度、煙霧、二氧化碳濃度……
如何實時監測博物館中的溫濕度？
博物館環境監測系統
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
探究博物館環境監測系統的功能實現
你想實時監測博物館中的哪些環境數據？
本小組探究的核心問題是：
確定主題：
二、博物館環境監測系統實踐
確定本小組探究的主題：搭建博物館環境監測系統實時監測博物館中的溫濕度。
如何搭建博物館環境監測系統呢？
結合第四單元16課，按環節需求分析。
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
探究博物館環境監測系統的功能實現
二、博物館環境監測系統實踐
需求環節 功能描述
采集數據
傳輸與存儲數據
分析處理數據
反饋與控制
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
分析博物館環境監測系統的功能需求
二、博物館環境監測系統實踐
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
需求環節 功能描述
采集數據 實時獲取當前環境的溫濕度
傳輸與存儲數據 將獲取的數據發送到物聯網服務平臺
分析處理數據 利用物聯網服務平臺上的數據圖表，分析環境數據是否在閾值范圍之內
反饋與控制 實時顯示溫度和濕度，若溫濕度超出閾值范圍，則執行打開或關閉空調、打開或關閉恒濕器的操作
分析博物館環境監測系統的功能需求
二、博物館環境監測系統實踐
填一填：各功能的實現需要用到哪些設備、軟件及平臺？（可以采用文字、簡筆畫等形式）
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
分析博物館環境監測系統的功能需求
二、博物館環境監測系統實踐
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
溫度傳感器、濕度傳感器
MQTT
服務器
可視化圖表分析
控制空調、恒濕器
分析博物館環境監測系統的功能需求
填一填：各功能的實現需要用到哪些設備、軟件及平臺？（可以采用文字、簡筆畫等形式）
二、博物館環境監測系統實踐
試一試：根據需求分析和功能實現，拖動右邊的模塊，完成流程圖。
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
獲取溫度和濕度數據
溫度是否在
閾值區間
濕度是否在
閾值區間
打開恒濕器
上傳數據到物聯網服務平臺
打開空調
設置網絡及物聯網服務平臺
關閉空調
關閉恒濕器
分析博物館環境監測系統的功能需求
二、博物館環境監測系統實踐
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
核心流程圖
二、博物館環境監測系統實踐
該博物館館長對同學們設計的監測系統非常滿意，但是他還是想根據環境監測系統最終的功能實現決定是否采用大家的設計。
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
二、博物館環境監測系統實踐
模擬實現博物館環境監測系統功能
做一做：
從工具箱中選擇所需器材，完成硬件搭建與網絡配置。
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
二、博物館環境監測系統實踐
溫濕度傳感器連接主控板
繼電器1
繼電器2
繼電器1（控制空調）
連接主控板
繼電器2（控制恒濕器）
連接主控板
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
模擬實現博物館環境監測系統功能
做一做：
連接主控板與傳感器。
二、博物館環境監測系統實踐
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
根據物聯網服務平臺配置流程完成平臺項目設置及網絡連接。
登錄物聯網服務平臺
添加
項目
添加設備、
主題
網絡
配置
模擬實現博物館環境監測系統功能
二、博物館環境監測系統實踐
同學們，你們的設計非常好，但是你們的系統能實時顯示我們博物館中的溫濕度嗎？
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
模擬實現博物館環境監測系統功能
二、博物館環境監測系統實踐
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
采集數據
試一試：用傳感器獲取當前環境的溫度與濕度并在主控板上實時顯示，將獲取的數據記錄在表格中。
環境位置 溫度 濕度
模擬實現博物館環境監測系統功能
二、博物館環境監測系統實踐
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
temp,hum=dht(0).read()
#從P0口讀取當前環境中的溫度和濕度值
oled.print("溫度:"+str(temp)+"\n濕度:"+str(hum))
#主控板屏幕顯示溫濕度值
溫度：22
濕度：45
數據實時顯示了嗎？
獲取溫度和濕度數據
采集數據
試一試：用傳感器獲取當前環境的溫度與濕度并在主控板上實時顯示，將獲取的數據記錄在表格中。
二、博物館環境監測系統實踐
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
用傳感器獲取當前環境的溫度與濕度并在主控板上實時顯示。
要使數據實時顯示，
就要讓傳感器一直工作
獲取溫度和濕度數據
采集數據
二、博物館環境監測系統實踐
為什么在智能終端不能查看這些數據呢？采集到的數據被保存在哪里？又會被傳遞到哪里呢？
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
模擬實現博物館環境監測系統功能
二、博物館環境監測系統實踐
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
傳輸與存儲數據
溫度：22
濕度：45
主控板：讀取傳感器數據并通過網絡發送給物聯網服務平臺。
物聯網服務平臺：數據的存儲與轉發。
二、博物館環境監測系統實踐
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
傳輸與存儲數據
上傳數據到物聯網服務平臺
登錄MQTT服務器，點擊相應主題，即可查看數據。
二、博物館環境監測系統實踐
哇，果然能看到數據啦！
傳感器記錄的數據能下載嗎？如果
想要對一段時間內的數據進行可視化分
析，同學們有什么好的方法嗎？
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
模擬實現博物館環境監測系統功能
二、博物館環境監測系統實踐
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
分析處理數據
試著改變環境狀態，看看你們獲取的數據有變化嗎？說一說你們監測到的環境數據變化情況。
獲取的環境數據：
采集數據的環境：
數據分析形式：
?。ˋ．物聯網服務平臺 B．電子表格 C．Python模塊）
二、博物館環境監測系統實踐
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
分析處理數據
試著改變環境狀態，看看你們獲取的數據有變化嗎？說一說你們監測到的環境數據變化情況。
獲取的環境數據：
采集數據的環境：
數據分析形式：
?。ˋ．物聯網服務平臺 B．電子表格 C．Python模塊）
溫度、濕度
文物旁邊
二、博物館環境監測系統實踐
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
物聯網服務平臺的數據可視化呈現
在設備列表中選擇相應的主題
選擇隱藏/顯示圖表
二、博物館環境監測系統實踐
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
電子表格數據分析
導出查詢結果
下載數據
利用電子表格中的圖表進行可視化分析
二、博物館環境監測系統實踐
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
Python模塊
可以用Python中的繪圖庫繪制溫濕度變化趨勢圖。
用plt.plot ( )繪制折線圖
用plt.bar( )繪制柱形圖
用plt.scatter( )繪制散點圖
用plt.title ( )設置標題
用plt.figsize ( )制定畫布大小
準備橫坐標、縱坐標數據
數據準備
設置畫布和標題
繪制圖表并顯示
二、博物館環境監測系統實踐
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
同學們，不同文物有不同的保存環境要求。如果超出了適合文物保存的環境數據范圍，則會對文物造成不可逆的影響。
你們能根據文物的最佳保存環境要求，
幫我們設置好相應的保護措施嗎？
模擬實現博物館環境監測系統功能
二、博物館環境監測系統實踐
查找不同文物的保存環境要求，確定環境數據閾值。
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
反饋與控制
文物類型 適宜溫度范圍 適宜濕度范圍
木器漆
油畫、書畫、古籍、文獻、碑帖
青銅器
織繡
二、博物館環境監測系統實踐
該館長希望當監測系統監測到環境數據異常的時候，能自動觸發相應的保護措施。
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
試一試：增加自動保護功能。
溫度過高或過低
自動打開或關閉空調
濕度過高或過低
自動打開或關閉恒濕器
反饋與控制
二、博物館環境監測系統實踐
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
試一試：增加自動提醒功能。
反饋與控制
二、博物館環境監測系統實踐
主要代碼
第21課 學習內容
實踐導入
探究實踐一
探究實踐二
探究實踐三
實踐總結
請老師根據教學實情，展示學生作品成果。
成果展示
二、博物館環境監測系統實踐
　　1．按照采集數據、傳輸與存儲數據、分析處理數據、反饋與控制四個環節分析博物館環境監測系統的功能需求。
　　2．用溫度傳感器、濕度傳感器實時獲取環境中的溫濕度；利用繼電器模擬空調及恒濕器的開啟和關閉；利用主控板將數據實時發送到物聯網服務平臺，可以實現數據存儲及可視化呈現。
　　3．通過閾值探究，設計算法實現反饋與控制。
第21課 課堂總結
1．系統運行一個月后，該博物館館長感覺本系統所監測的數據過于單一。你覺得除了為文物營造恒溫、恒濕的環境，還有哪些環境因素值得關注？請在本項目的基礎上，為為博物館環境監測系統增加一個新的功能。
第21課 拓展與提升
2．實地考察本地的博物館、校史館等，觀察是否利用了物聯網相關技術進行文物保護，若有，請提出升級改進方案；若沒有，請設計一個方案。
第21課 拓展與提升

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