项目七 探究智能花卉养护系统-了解物联网-高中信息技术同步精品课堂（沪科版2019必修2）

探究智能花卉养护系统 项目七 —了解物联网 了解智能花卉养护系统的工作原理 了解什么是物联网 了解什么是传感器、传感器有哪些种类 理解智能花卉养护系统如何感知外部世界 学习目标 情景导入 许多家庭都喜欢在家里种植一些花卉，以花化家庭环境、净化空气。但养好花卉却不是件容易的事。不同的花卉对于光照、温度和土壤的水分、酸碱度、肥力的要求不同，大多数人一般不能做到专业的养护，常导致种植过程中出现花卉焦叶、烂根、干枯及生虫等问题。有时主人需要外出一段时间，花卉会因长时间无人照料而枯萎。如果有一套智能花卉养护系统（如图），实时监测每盆花卉生长所处的环境，并及时提示需要的养护操作或自动对花卉进行养护，则上述问题会迎刃而解。那么智能花卉养护系统是如何实现智能养护的呢？ 1.探索智能花卉养护系统的工作过程 现有的智能花卉养护系统大多通过监测花卉的种植环境数据，依托物联网，将数据传至互联网的云端进行数据对比分析，在通过智能手机中的相应APP将花卉种植养护提示推送给用户，如图3-16所示。有些智能花卉养护系统还可实现自动浇水等功能。 核心概念 物联网（Internet of Things,IoT）,指物和物相连的互联网络。根据国际电信联盟的定义，物联网主要解决物品与物品、人与物品、人与人之间的互连。 图3-16 活动 7.1调查目前市场上已有的智能花卉养护系统，了解它们的工作过程、相关设备、网络通信方式及性价比等，填写表3-5 品牌 工作过程 相关设备 网络通信方式 性价比 表3-5 2.采集花卉种植环境数据 要实现智能养护，首先需要监测花卉所处的实际环境，包括光照、温度和土壤水分、肥力等。因此，智能花卉养护系统需具有对环境数据 采集功能，这一功能的实现可以依赖传感器。不同类型的传感器可监测环境温度，如用光敏传感器监测光照条件，温度传感器监测环境温度，介质传感器监测土壤中的含水量、肥力等。 现在已出现一些基于物联网技术的智能传感器，它们通常汇集多种传感器于一身，集成了储存、处理、通信等模块，可将监测到的数据进行预处理后传输给其他设备（如物联网设备网关、智能手机、服务器等）。有些智能传感器甚至可以自组网，形成一个互联的传感器网络。例如，智能花草环境传感器由多种传感器组成，其下端为湿度、肥力传感器，插入土中后可以监测土壤中的环境；而上端为温度、光照传感器，可以监测土壤以上部分的环境。但是这种传感器并没有显示功能，要显示传感器采集的数据，还需要借助于APP。用户在智能手机中下载安装配套的APP，并在APP中将智能手机和传感器配对连接后，方可在智能手机上查看传感器监测到的环境数据，如图3-17所示。 活动 7.2 选择一盆花卉植物，将智能花草环境传感器插入花盆中，在手机端下载与之匹配的APP。将智能手机与传感器配对相连，查看目前的环境数据。 7.3 通过配套资源中的视频了解Arduino开源硬件的开发方法及相关教程。使用开源硬件Arduino模拟实现智能手机或计算机网页监控土壤湿度。方法参考如下： （1）准备链接以下模块，如图3-18所示。 图3-18 （2）分别完成Arduino和ESP的代码（代码参见配套资源）上传。 （3）在Arduino集成开发环境中打开ESP的串口，记下IP地址，如图3-19所示。 如果找不到IP地址，检查代码中SSID和密码是否正确。 （4）在智能手机或计算机浏览器中输入ESP的IP地址，应看到如图3-20所示页面。 该页面每5秒自动刷新一次。 图3-19 图3-20 （5）优化改进。 如果需同事进行多盆植物的土壤检查，那么可以搭建一个网站，让多个传感器将数据发送 至网站，以便用户通过网站查看所有数据。 如果要远程监测土壤湿度，则可通过路由器端口映射实现从互联网访问局域网HTTP服务器。 3.了解种植环境数据的处理与反馈 虽然传感器可监测土壤、光照和温度等环境数据，但是不同的花卉需要的水分、肥力、光照和温度不尽相同。用户还需要一定的花卉养护专业知识，才能有效地利用传感器监测到的环境数据。 因此，非花卉养护专业用户可以在APP中设置传感器所感知的花卉种类，通过智能手机所连接的家庭局域网或移动通信网络将花卉种类和环境数据传送到互联网中的云端。将传感器感知的环境数据与云端存储的该种类花卉生长所需的理想环境数据进行对比，并将比对结果和养护提示反馈给APP。这样用户无需专业知识，根据养护提示即可完成花卉养护，如图3-21所示。 图3-21 思考讨论 智能花卉养护信息系统如何与花卉植物链接在一起？ 活动 7.4 选择两盆不同种类、环境要求差异性较大的植物，如一盆多肉类植物、一盆绿萝。在两个花盆中分别设置同型号智能花草环境传感器，并在APP中设置传感器对应的植物种类。参考APP中反馈的养护提示，将两盆植物的环境数据调整到最适宜生