【掌控小度】小度智能音箱与掌控板“本地物联”

一、基本信息

作品名称	小度智能音箱与掌控板“本地物联”
作者姓名	宋秀双
作者单位	河北省涿鹿县涿鹿中学
教材名称	《万物智控》
教材类型	自编教材
教材简介	高中信息技术人工智能、编程设计
执教年级	高二
课时长度	2课时
涉及器材	小度智能音箱、掌控板
涉及软件	小度技能开放平台、Mind+软件、Siot物联网
文件清单	教学设计、教学课件、演示视频、任务单、评价表、配套代码

二、作品内容

小度智能音箱与掌控板“本地物联”

【硬件搭建】
掌控板连接扩展板，电磁继电器接在P1口。小度智能音箱按使用说明配置好。注意：登录小度音箱的帐号与登录小度音箱开发平台的帐号为同一个，进行调试。
【作品功能】
实现通过小度智能音箱控制台灯(220V)的亮与灭。结合“【掌控小度】开启小度智能音箱与掌控板“智控”之旅”课堂，学习本地物联网Siot的使用。



【教学内容】
本课主要内容是设计小度智能音箱控制掌控板开关台灯，目的是让学生通过小度音箱开发平台对Python编程实现简单应用，通过Mind+实现WIFI连接，本地物联网Siot使用，电磁继电器的使用。
【学情分析】
高二年级学生，对编程及网络使用已经有一定的基础，先通过TinyWebDB微数据库进行小度音箱与控掌控板简单连接，逐步过渡到使用MQTT物理网进行连接，先控制彩灯，再到电机、舵机、电磁继电器……，从此开启智控万物。
让学生亲身体验人工智能技术的应用给我们的生活带来的方便，并尽量通过讨论、实践与想象设计，发挥学生的能动性，使全体学生都能自主探索并获取新知。

【教学目标与要求】

1. 知识与技能

  学习小度智能音箱开放平台使用，Python编程简单应用，本地物联网Siot使用,Mind+实现WIFI连接。

2. 过程与方法

（1）通过视频展示、亲自实践、创意设计等环节，提高对语音智能控制及其应用的认识；

（2）通过对实验器材LED灯、电机、舵机、电磁继电器等的实践，了解本地物联网Siot使用，并设计相关的语音人工智能控制实际应用。

3. 情感、态度与价值观

（1）在体验与实践相结合的过程中感受语音人工智能控制的应用，产生并保持学习的兴趣；

（2）通过分组讨论、小组合作等方式开展多种形式的团队合作，培养学生的动手能力、解决实际问题的能力，提高团队协作能力；

（3）通过对创意设计的交流与展示，培养学生的创新能力与语言表达能力；

（4）能辩证地认识语音人工智能控制对社会发展、科技进步和日常生活产生的影响。

【教学重点与难点】

重点：小度智能音箱控制掌控板的设计与应用。

难点：本地物联网Siot的原理及使用方法。

【教学方法与手段】

体验式教学。通过制作一个小度智能音箱控制掌控板来了解其语音控制技术，对本地物联网Siot进行全面的剖析。

【教学准备】

1、准备百度帐号：https://dueros.baidu.com/open，小度智能音箱开放平台（DuerOS智能设备开放平台）。

2、准备本地物联网Siot安装程序

3、小度音箱、掌控板、扩展板、电磁继电器、旧台灯（220V）

【教学过程】

一、演示小度智能控制台灯（课前）

教师活动：演示小度智能控制台灯220V,通过本地物联网Siot

因暂时未完成内网到外网的透传，所以没有视频。

学生活动：思考、讨论。
二、本地物联网Siot——工作原理讲解

SIoT是一个针对学校场景的开源免费的MQTT服务器软件，可一键创建本地物联网服务器，摆脱联网困扰。
与Mind+结合可以让小学生到高中生都可以轻松上手物联网。

下载链接版本V1.2：

• windows 32&64位系统[点击下载]
• Mac系统[点击下载]
• linux系统[点击下载]
• 虚谷号系统[点击下载]
  

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• 以上所有系统合集[点击下载]
  

学生活动：参考例程：【SIoT实例:智慧农场】基于mind+掌控板实时模式，了解本地物联网Siot的应用。

三、学思践悟——走近小度智能音箱

教师活动：指导学生登陆开放平台

https://dueros.baidu.com/open

学生活动：复习自定义技能中配置服务，利用“百度云CFC”自定义“空函数”

1、打开本地物联网Siot服务。

2、查看本地ip地址，新建主题及端口映射用。

3、新建主题

登陆192.168.31.142:8080

对代码进行主题修改

3、打开路由端口转发，内网透传，将本地端口1883映射到外网。

4、发现问题

无线路由（192.168.1.2）还有上一层，中国移动智能网关（192.168.1.1），这个网关没有透传能力，并且他把我的IP地址NAT到了他的大局域网中。

启发同学们思考、讨论，是否有办法，将192.168.31.142:1883映射到外网。

已解决的是通过无线路由的端口设置已，将192.168.31.142的1883端口映射到了192.168.1.2上1883端口。但再往上如何处理。

同学们利用已有知识，及通过网上查询，整理解决办法，并不断尝试。

以下代码为Python2.7

[mw_shl_code=python,false]#!/usr/bin/env python2
# -*- encoding=utf-8 -*-


import sys
from dueros.Bot import Bot
from dueros.directive.Display.RenderTemplate import RenderTemplate
from dueros.directive.Display.template.BodyTemplate1 import BodyTemplate1
import dueros.paho.mqtt.client as mqtt
reload(sys)
sys.setdefaultencoding('utf8')

class Test(Bot):

    def __init__(self, request_data):
        super(Test, self).__init__(request_data)
        self.add_launch_handler(self.launch_request)
        self.add_session_ended_handler(self.ended_request)

    def launch_request(self):
        """
        打开调用名
        """

        self.wait_answer()
        template = BodyTemplate1()
        template.set_title('控制台灯')
        template.set_plain_text_content('为您打开台灯')
        template.set_background_image('https://mc.dfrobot.com.cn/data/attachment/forum/202004/03/220658jy93iiy9b89p9a8i.jpg')
        template.set_token('0c71de96-15d2-4e79-b97e-e52cec25c254')
        renderTemplate = RenderTemplate(template)
        on_publish("xiaodu/light", "1", 0)#0代表保存在服务器上
        return {
            'directives': [renderTemplate],
            'outputSpeech': r'为您打开台灯'
        }
    def ended_request(self):
        """
        关闭调用名
        """
        self.wait_answer()
        template = BodyTemplate1()
        template.set_title('控制台灯')
        template.set_plain_text_content('为您关闭台灯')
        template.set_background_image('https://mc.dfrobot.com.cn/data/attachment/forum/202004/03/220658jy93iiy9b89p9a8i.jpg')
        template.set_token('0c71de96-15d2-4e79-b97e-e52cec25c254')
        renderTemplate = RenderTemplate(template)
        on_publish("xiaodu/light", "0", 0)#0代表保存在服务器上
        return {
            'directives': [renderTemplate],
            'outputSpeech': r'为您关闭台灯'
        }   
   

MQTTHOST = "***.***.***.***"
MQTTPORT = 1883
mqttClient = mqtt.Client()
  
  
# 连接MQTT服务器
def on_mqtt_connect():
    mqttClient.connect(MQTTHOST, MQTTPORT, 60)
    mqttClient.loop_start()
  
  
# publish 消息
def on_publish(topic, payload, qos):
    mqttClient.publish(topic, payload, qos)
    #print(topic)
  
# 消息处理函数
def on_message_come(lient, userdata, msg):
  
    print(msg.topic + " " + ":" + str(msg.payload))
  
  
# subscribe 消息
def on_subscribe():
    mqttClient.subscribe("xiaodu/light", 1)
    mqttClient.on_message = on_message_come # 消息到来处理函数

def handler(event, context):
    on_mqtt_connect()
    #on_publish("12IZ3JpWR", "Hello MQTT!", 0)#0代表保存在服务器上
    #on_subscribe()
    bot = Test(event)
    result = bot.run()
    return result
[/mw_shl_code]

四、自学探究

自学本地[url=]物联网Siot使用：[/url]https://mc.dfrobot.com.cn/thread-281102-1-1.html

引导学习不断测试，发现问题。是否能利用本地物联网订阅功能，触发小度响应。
五、Mind+程序设计
1、Mind+连接Easy IOT物联网


六、进行测试
1、模拟测试
2、真机测试

七、发布上线

八、总结提升——憧憬未来
能使用物联网，就可以开启智联万物了。同学们可以结合之前的学习内容，说说我们能不能继续完善，解决这节课存在的问题，引导学生说出下次我们要进行的内容，智联万物——电视机的使用。