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[项目] 高中信息技术教学课程案例—智能停车系统

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本帖最后由 木子呢 于 2023-1-3 17:00 编辑

高中信息技术教学课程案例——智能停车系统

项目来源

为满足高中信息技术必修二“信息系统与社会”的内容要求,结合华东师范大学版教材,设计了本项目“智能停车系统”。

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项目简介

在“智能停车系统”项目中,学生将通过使用超声波传感器和LED呈现不同的车位状态,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,将摄像头采集的车牌数据传输给服务器,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查看停车信息,了解移动终端和计算机在信息系统中的作用;通过整个“智能停车系统”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”,连接传感器与执行器,作用是放在入场处,采集车位和车牌数据;一块行空板为“服务器端”和“移动终端”,放在离场处,作用是开启物联网服务和显示停车信息。

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“智能停车系统”功能展示


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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。

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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。

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信息系统架构图

系统架构图1

在“智能停车系统”中,两块行空板可连在由路由器组建的无线网络中。

入场处的行空板1,作为“智能终端”,连接传感器和执行器。

离场处的行空板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。

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”智能停车系统“架构图1

系统架构图2

在“智能停车系统”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)。

离场处的行空板2开启热点,同时构建服务器;入场处的行空板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。

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”智能停车系统“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“智能停车系统”中,硬件包含了计算机,行空板等,具体如下图所示。

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“智能停车系统”硬件组成


在“智能停车系统”中,使用主控器结合扩展板、传感器和执行器,实现项目功能。

主控器为行空板,扩展板为IO扩展板,传感器为摄像头、超声波,执行器为舵机、LED。

各硬件功能介绍如下:

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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。

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B/S架构图

信息系统的组成-网络(协议)

在“智能停车系统”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。

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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,常常结合CSS和JavaScript一起使用。CSS用于展现网页内容的样式效果(如颜色、字体),JavaScript则是用于实现用户与网页的交互(如点击按钮跳转至新页面)。

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在“智能停车系统”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。

在案例中统计停车数量时,即从数据库中查询了所有车辆信息,然后对其进行处理,计算各个时长的车辆总数,随后再进行数据可视化,在页面上以柱状图的形式呈现结果。

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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“智能停车系统”中,数据资源包含了输入和输出两部分。

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信息系统的组成-人

在“智能停车系统”中,主要的人员有车主和管理员,前者是停车系统的使用者,后者是系统的管理人员。

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演示视频


硬件接线

在“智能停车系统”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。

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程序流程图-智能终端


在“智能停车系统”中,“智能终端”行空板的界面如下图,功能流程图如右图。

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“智能终端”行空板界面图


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“智能终端”行空板功能流程图

信息系统的组成-服务器端

在“智能停车系统”中,“服务器端”行空板的界面如下图,功能流程图如右图。

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“服务器端”行空板界面图


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“服务器端”行空板功能流程图

外观结构设计

在“智能停车系统”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。

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“智能停车系统”安装完成图

资料文件获取

附加:
智能停车系统程序包1223.zip (51.62 MB, 下载次数: 76)

三春牛-创客  高级技匠

发表于 2023-1-4 08:19:44

厉害厉害
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三春牛-创客  高级技匠

发表于 2023-1-5 08:35:17

不过人工手动开门不是很方便啊,如果加入一个数据库,把通过的车牌号加进去
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三春牛-创客  高级技匠

发表于 2023-1-5 08:36:35

这样自动检测是不是要开门,没录入的车牌号就报告给网页端,让管理员核实后才开门
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三春牛-创客  高级技匠

发表于 2023-1-5 08:37:37

我觉得这样更方便。
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木子呢  NPC
 楼主|

发表于 2023-1-5 11:20:12

三春牛-创客 发表于 2023-1-5 08:36
这样自动检测是不是要开门,没录入的车牌号就报告给网页端,让管理员核实后才开门 ...

网页端控制开门只是在紧急情况下使用的功能,正常情况下识别到车辆自动开关道闸
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三春牛-创客  高级技匠

发表于 2023-1-6 08:56:16

木子呢 发表于 2023-1-5 11:20
网页端控制开门只是在紧急情况下使用的功能,正常情况下识别到车辆自动开关道闸 ...

原来是这样啊
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三春牛-创客  高级技匠

发表于 2023-1-6 08:57:21

木子呢 发表于 2023-1-5 11:20
网页端控制开门只是在紧急情况下使用的功能,正常情况下识别到车辆自动开关道闸 ...

为什么没有演示?
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摸鱼的网民  中级技师

发表于 2023-1-8 11:50:22

为什么我们只学必修一和选修四
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