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【新课标】信息科技跨学科案例-八年级校园气象站系统

信息科技跨学科案例-八年级校园气象站系统

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项目来源

为满足新课标中八年级“物联网实践与探索”内容要求，结合新课标中跨学科主题“在线数字气象站”，设计了项目“校园气象站系统”。

视频

项目来源

在“校园气象站系统”项目中，学生将使用云雀气象仪，获取多种气象数据；通过将数据同步到物联网云平台中，长期追踪数据；通过数据分析，得出气温与降水量的一般性变化规律；通过搭建具有反馈控制的“大风天远程关闭校园门窗装置”，实现设备的控制与反馈。

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、执行器，作用是放在校园中，采集气象数据；一块行空板为“服务器端”和“移动终端”，作用是放在学校中控室，远程读取气象数据和控制教室设备。

项目简介

在“校园气象站系统”项目中，学生将使用云雀气象仪，获取多种气象数据；通过将数据同步到物联网云平台中，长期追踪数据；通过数据分析，得出气温与降水量的一般性变化规律；通过搭建具有反馈控制的“大风天远程关闭校园门窗装置”，实现设备的控制与反馈。

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、执行器，作用是放在校园中，采集气象数据；一块行空板为“服务器端”和“移动终端”，作用是放在学校中控室，远程读取气象数据和控制教室设备。

项目知识点

贴合新课标中八年级的内容要求，“校园气象站系统”核心教学以下知识点：

通过物联网技术制作在线数字气象站，带领学生体验什么是万物互联。

了解物联网中的传感器系统，利用温湿度传感器、气压传感器、风速传感器、风向传感器采集气象数据，接入物联网平台，构建简易传感物联系统。

学习在物联网平台发送数据，远程控制舵机转动。

学习在物联网平台接收温湿度、风速等传感器的数据，读取数据并用折线图呈现数据。

了解数据处理的过程包括数据采集、数据预处理、数据分析和数据可视化，通过查看折线图和计算温度、湿度、气压、风速的均值，评估气象情况，分析校园气温和降雨量数据的变化规律。

掌握物联系统中的反馈控制，搭建大风天远程关闭校园门窗装置，实现当风速传感器检测到风速较大时，向物联网平台发出预警，远程端收到预警信息后，控制关闭校园门窗。

项目原理

新课标中，八年级主题为“物联网实践与探索”，物联网的原理架构如下图。

“校园气象站系统”中，物联网硬件架构如下图。在案例实施过程中，通过路由器构建局域网，在局域网中，使用第一块行空板作为智能终端，连接传感器与执行器。使用第二块行空板构建服务器，同时作为移动终端，也接入局域网中，实现服务器终端、智能终端与移动终端的数据交换。通过USB线将服务器终端行空板连接到电脑上，可访问服务器数据库。

在案例实施过程中，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）。此时，有两种实现方法。第一种方法如下图，在第一块行空板上，开启热点，同时构建服务器，并作为智能终端，连接传感器与执行器。第二块行空板作为移动终端，连接热点，接入局域网中，实现服务器终端、智能终端与移动终端的数据交换。通过USB线，电脑作为移动终端，访问服务器数据库。

第二种方法如下图，在第一块行空板上，开启热点，同时构建服务器。第二块行空板作为智能终端，连接多种传感器与执行器，并连接热点，接入局域网中。通过USB线，电脑作为移动终端，访问服务器数据库。最终实现服务器终端、智能终端与移动终端的数据交换。

项目数据表

风速数据

硬件简介

在校园气象站系统中，使用主控器结合传感器、执行器和转换线，实现项目功能。

主控器为行空板。

传感器包括云雀气象仪。

执行器包括舵机。

转换线包括PH2.0转杜邦公头数字量连接线。

各硬件功能介绍如右表。

硬件接线原理

“校园气象站系统”的硬件接线原理图如下。

“校园气象站系统”接线原理图

硬件接线实物

“校园气象站系统”的硬件接线实物图如下。

“校园气象站系统”接线实物图

流程图

在“校园气象站系统”中，“智能终端”行空板的界面如下图，功能流程图如右。

“智能终端”行空板界面图

“智能终端”行空板流程图

在“校园气象站系统”中，“服务器端/移动终端”行空板的界面如下左图，功能流程图如下右图。

“服务器端/移动终端”行空板界面图

“服务器端/移动终端”行空板流程图

重点程序截图

“智能终端”行空板重点程序截图。

“发送大风预警”程序

“控制门窗”程序

“服务器端/移动终端”行空板重点程序截图。

“远程控制门窗”程序

“收到大风预警”程序

外观结构设计

在“校园气象站系统”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为校园气象站系统设计外观结构。
示例结构设计如下左图，安装完成图如下右图。整体结构模拟校园场景，左侧为气象仪器和行空板屏幕，右侧为校园教室，其中教室窗户通过舵机控制开合。

附件下载

01 程序.rar

03 PPT.rar
下载附件

04 硬件连线图.rar
下载附件

05 木质切割文件.rar
下载附件

06 硬件清单.rar

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精彩评论(2)

北狄蛮蛮 学徒

发表于 2024-1-17 10:23:06

之前案例没有更新前，是风向还是风速传感器来着，很大，也很贵，我买了很多，结果过来一学期一看，又变成云雀气象仪了，程序都变了，真变化的太快了，花钱的速度赶不上硬件更新的速度，学习的速度赶不上课标变化的速度，对这个学科累了

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木子呢 管理员
楼主|

发表于 2024-1-17 11:05:40

北狄蛮蛮发表于 2024-1-17 10:23
之前案例没有更新前，是风向还是风速传感器来着，很大，也很贵，我买了很多，结果过来一学期一看，又变成云 ...

之前的也可以继续用的哦，用在室外室内社团实践都可以，只是在实践过程中，教学里的需求在变化，云雀是更适合室内大班教学的，而且便携，所以老师可以根据自己的情况选择是否要更新，教学的最终目的都是让学生学会知识，器材只是工具，所以原来的器材老师想用也还是可以继续用的，如果使用过程中有什么技术问题，我们也是一样的会提供技术支持，帮助您解决问题的，服务不会减弱的哈，老师可以放心！

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