爱心远程求助——基于SIOT物联网项目实践

爱心远程求助——基于SIOT物联网项目实践

内容来源

  根据《义务教育信息科技教学指南物联网实践与探索》八年级第二章《万物互联有协议》第10课《物物互通有新径》中如何利用物联网服务平台实现订阅功能。

视频

学情分析

   在互联网应用与创新模块中，学生已经学习了互联网的一些协议，了解常见的传感器和开源主控行空板K10，而在物联网中物与物之间的交流也需要遵循一定的通信规则。这种规则就是物联协议。如果说传感器是物联网的感官，那么物联协议就是将遍布各处的传感器连接起来的“神经系统”，为各类物联设备之间进行数据交换和资源共享提供保障,能够结合软硬制作简单的智能物联作品，学生具备合作学习，解决简单问题的能力。

项目知识点

项目来源

   本节选自义务教育《信息科技课程标准》（2022年版），第四学段（7-9年级）《物联网实践与探索》的内容。内容模块包括物联网如何从互联网获取数据 和 如何利用物联网服务平台实现订阅功能两个方面。

当老人独自在家突然生病？老人该怎么办？

1.手机求助

2.监控视频？

3.给佩戴手环增加紧急求助功能

通过上面爱心手环视频，老人通过爱心手环的一键求助按键发出求助信息，

当收到求助信息后，社区工作人员的手机发出警示的提示音，提醒社区工作人员，家里的老人很威胁，保证老人的人身安全。

经过讨论，老人的爱心手环可以增加紧急远程求助功能，你的设想是什么？

让学生能发现老人“紧急远程求助”面临的问题，利用物联网技术，通过《爱心远程求助项目》解决这个问题。

项目简介

（一）爱心远程求助——老人端

1.如果当老人按下行空板K10的A按键，设备发送"sos"信息，同时行空板K10屏幕显示："呼唤家人！"

2.如果当老人按下行空板K10的B按键，设备发送"ok"信息，同时行空板K10屏幕显示："现在好点，不用担心"

3.否则，没有按键按下，行空板K10屏幕显示："等待求助指令......"

4.当收到家人（子女）的K10发出的"go"信息时候，

老人的行空板K10的红色rgb灯闪烁4次表示信息收到，同时，屏幕显示：“收到，现在回家”，

5.当收到家人（子女）的K10发出的"stop"信息时候，

老人的行空板K10的红色rgb灯闪烁4次表示信息收到，同时，屏幕显示：“好的，继续工作”，

（二）爱心远程求助——家人端

1.如果当家人收到老人紧急求助，对行空板K10发出语音指令"回去"，设备发送"go"信息，同时行空板K10屏幕显示："马上回去"

2.如果当家人收到老人紧急求助，对行空板K10发出语音指令"好的"，设备发送"stop"信息，同时行空板K10屏幕显示："好的！"

3.当收到老人的K10发出的"sos"信息时候，

家人端的行空板K10的红色rgb灯闪烁4次表示信息收到，同时，屏幕显示：“孩子，我需要帮助”，

4.当收到老人的K10发出的"ok"信息时候，

家人端的行空板K10的红色rgb灯闪烁4次表示信息收到，同时，屏幕显示：“现在好点，不用担心”

（三）爱心远程求助——辅助功能

老人的行空板K10的搜集家里的温度和湿度信息发送给家人端的行空板K10的实时显示，让孩子实时掌握老人家中温湿度情况，提醒老人保暖增湿，保护身体。

项目原理

MQTT（消息队列遥测传输）是目前物联网中很流行的协议，具有开放、轻量、可靠、易实现的特点，能够为大量硬件性能较低且处于互联网中的远程设备提供数据传输和监控服务。

MQTT采用发布订阅的通信机制，在这个机制中有三个角色，分别是发布者、服务器和订阅者。发布者和订阅者并不直接向彼此发布或订阅消息，而是由发布消息的客户端向MQTT服务器管理的主题上传数据，服务器向订阅该主题的客户端发送消息。

   1.利用SIOT服务器（MQTT服务器），在订阅MQTT的主题后，老人手中K10（客户端parent）发送给家人求救信息，收到家人回复信息；

   2.在订阅MQTT的主题后，家人手中K10（客户端child ）不仅可以收到老人发布的求救信息，发送回家信息给老人端（客户端parents），

   3.同时，可以实时查看到老人家中温度和湿度信息，保证老人人身安全。

硬件简介

        行空板K10是一款专为快速体验和学习人工智能而设计的开发学习板，100%采用国产芯片，知识产权自主可控，符合信息科技课程中编程学习、物联网及人工智能等教学需求。该板集成LCD彩屏、WiFi蓝牙、摄像头、麦克风、扬声器、RGB指示灯、多种传感器及丰富的扩展接口。

搭建SIOT服务器

（一）运行MQTT服务器

1.双击start SIoT.bat开始运行，首次运行系统弹出“是否要允许公用网络和专用网络访问此应用？”弹窗请点显示更多，

将“公用网络”和“专用网络”都勾上点“允许”，否则可能设备无法访问服务器。

输入账号：siot  密码：dfrobot

（二）添加主题（Topic）

进入siot平台后，依次添加主题：siot/help  siot/温度    siot/clear     siot/湿度

（三）查看订阅温度信息

进入对应的主题，实时查看老人端的温度信息

程序编写——任务一：一对一远程求助

（一）编写程序前相关设置

打开Mind+V1.8.1,通过数据线连接k10，选择右上角上传模式,连接com17

扩展模块中，主控板添加行空板k10；

扩展模块中，网络服务中添加MQTT、Wi-Fi；

（二）爱心远程求助——老人端

老人端主程序

连接wifi,连接siot;发送信息到SIOT平台，

项目的实现需要联网和连平台，同时需要共同主题。

订阅家人发送主题信息“go”

订阅家人发送主题信息“stop”

（三）爱心远程求助——家人端

家人端主程序

连接wifi,连接siot;发送信息到SIOT平台，

项目的实现需要联网和连平台，同时需要共同主题。

订阅老人发送主题信息

订阅老人家中的温度、湿度发送主题信息

总结：在MQTT协议支持下，老人发送设备k10发布的主题和家人接受设备k10订阅主题保持一致。

（四）课后作业

当老人发生危险时，除了家人收到求救信息外，接受方收到求救信息可以是医生、社区工作人员、警察等

（五）项目总结

       通过小组依次对“一对一远程求助”项目的分享展示；如果接受发送方发出的信息，所有接受方都要订阅同一个主题；发送方可以发布不同主题，接受方可以根据需求，订阅不同的主题。学生基本掌握利用物联网平台实现信息发布和订阅功能，实现物联设备间的远程通讯。