高中信息技术教学课程案例—室内环境实时监测系统
本帖最后由 JIAJIA 于 2023-3-22 09:34 编辑室内环境实时监测系统
项目背景
为满足高中信息技术必修二“信息系统与社会”的内容要求，结合浙江教育出版社教材，设计了本项目“室内环境实时监测系统”。
项目简介
在“室内环境实时监测系统”项目中，学生将通过使用温湿度传感器检测环境数据和蜂鸣器模拟温度警报，来了解信息系统中常见的传感与控制；通过组建小型无线网络，将传感器采集的温度数据传输给服务器，了解网络在信息系统中的作用；通过开启物联网服务，在移动终端和计算机上远程室内温度数据，了解移动终端和计算机在信息系统中的作用；通过整个“室内环境实时监测系统”的开发，了解信息系统的组成与功能，以及软件在信息系统中的作用。
项目中的主控器为两块行空板，一块行空板为“智能终端”，连接传感器和执行器，作用是放在客厅，采集温度数据和进行高/低温预警；一块行空板为“服务器端”和“移动终端”，放在卧室，作用是开启物联网服务和显示温度信息。
“室内环境实时监测系统”功能展示
信息系统的组成
信息系统是一个由人、软件、硬件、网络和数据资源构成，能够帮助一个组织采集并输入、存储、处理、传输、输出数据，将数据转变为信息，将信息转变为知识，继而支持组织做出快速合理决策的人机系统。
系统架构图
在信息系统中，传感器采集数据并输入给智能终端，智能终端通过由路由器组建的无线网络，将数据传输给服务器。
服务器接收到数据后，将其存储到数据库中，并对它进行处理，之后再将处理过的数据传输给移动终端，以便在它的网页上进行数据分析及数据可视化。
同时，也可通过移动终端网页上的控件，远程向“智能终端”发送消息指令，控制执行器进行输出。
信息系统架构图
系统架构图1
在“室内环境实时监测系统”中，两块行空板可连在由路由器组建的无线网络中。
客厅的行空板１，作为“智能终端”，连接传感器和执行器。
卧室的行空板２，作为“服务器端”，开启Web服务。同时，手机、电脑以及行空板２本身，也可作为移动终端，连接在路由器上，访问服务器，远程查看数据。
"室内环境实时监测系统"架构图1
系统架构图2
在“室内环境实时监测系统”中，也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）。
卧室的行空板2开启热点，同时构建服务器；客厅的行空板１连接热点，接入局域网中，实现服务器端与智能终端的数据交换。
通过USB线，电脑作为移动终端，可访问服务器。
本案例采用的是系统架构图2。
"室内环境实时监测系统"架构图2
信息系统的组成-硬件
信息系统中的硬件，是看得见摸得着的设备，在“室内环境实时监测系统”中，硬件包含了计算机，行空板等，具体如下图所示。
"室内环境实时监测系统"硬件组成
在“室内环境实时监测系统”中，使用主控器结合传感器，实现项目功能。
主控器为行空板，
传感器为DHT11温湿度传感器，
执行器为板载的蜂鸣器。
各硬件功能介绍如下：
信息系统的组成-网络（应用架构）
信息系统中的网络采用的是计算机网络，它有局域网、广域网、城域网三大类别。在“智能停车系统”中，“服务器端”行空板开启热点，与连在该热点上的“智能终端”行空板和电脑，构成了一个小型的无线网络（局域网）。
信息系统的网络应用架构有两种，“客户端/服务器架构（C/S架构）”和“浏览器/服务器架构（B/S架构）”。在B/S架构中，用户界面通过浏览器来实现，应用程序则集中于服务器端。本案例采用的是B/S架构。
信息系统的组成-网络（协议）
在“室内环境实时监测系统”案例中，由于采用的是浏览器/服务器架构（B/S架构），仅能使用HTTP网络协议。HTTP网络协议,即超文本传输协议，它是用于从服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。
如果采用客户端/服务器架构（C/S架构），则可以使用MQTT等多种协议。
HTTP协议通信原理
信息系统的组成-软件（开发工具）
主要软件开发功能如下：
在开启网页服务后，通过浏览器向Web框架提交请求数据，Web框架再依据请求从数据库中查询对应的数据，然后将其传入页面文件中，最后将页面文件渲染到浏览器上。
主要工具有：Flask Web框架、HTML、CSS、JavaScript以及SQLite数据库。
Flask Web框架主要用于设计逻辑功能和开启网页服务等。HTML是一种用于设计网页内容（如文字、图片）的超文本标记语言。
B/S架构 软件开发架构图
信息系统的组成-软件（开发工具）
在“室内环境实时监测系统”中，数据库选择SQLite数据库，它是一款轻量级的、开源的嵌入式数据库，可用于存储数据。通过数据库可以对其中的数据进行增删改查等操作，在需要时取出数据。
在案例中进行温度预警时，即从数据库中查询了当前温度数据以及设定的最大最小温度阈值，然后分别将两者进行比较处理，得到结果后将状态提示显示在主页。
信息系统的组成-数据资源
数据资源是信息系统处理的对象，也是信息系统中的重要部分。
在“室内环境实时监测系统”中，数据资源包含了输入和输出两部分。
信息系统的组成-人
在“室内环境实时监测系统”中，主要的人员是住户，他既是系统的使用者，也是系统的管理者。
演示视频
https://www.bilibili.com/video/BV1YL411R7Kj/?vd_source=24d4a81e3e750b2e156a3f313f824bb2
硬件接线
在“室内环境实时监测系统”中，所有硬件器材连接在智能终端行空板上，接线原理图如下。
程序流程图-智能终端
在“室内环境实时监测系统”中，“智能终端”行空板的界面图、功能流程图如下：
“智能终端”行空板界面图
“智能终端”行空板功能流程图
程序流程图-服务器端
在“室内环境实时监测系统”中，“服务器端”行空板的界面图、功能流程图如下图：
“服务器端”行空板界面图
“服务器端”行空板功能流程图
外观结构设计
在“室内环境实时监测系统”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设计外观结构。
安装完成图如下。
“云朵”结构设计图
“室内环境实时监测系统”安装完成图
资料文件获取
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过来先顶一个再说，这是礼节，表示尊重 学习了，感谢分享
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