第1单元 从感知到物联 第3课 《环境数据要感知》知识清单2024-2025学年人教版（2024）初中信息科技八年级全一册

第1单元 从感知到物联 第3课 《环境数据要感知》知识清单 一、知识梳理 （一）智能终端与环境数据检测 1. 智能终端内置传感器： 常见类型：智能手机、智能手环等智能终端内置了多种传感器，如_________传感器可感受光线强度，用于自动调节屏幕亮度；_________传感器能检测方向和角度，在玩一些体感游戏时发挥作用；_________传感器可感知压力，例如某些手机利用它实现压力触控功能。 作用：这些内置传感器可以实时感知周围环境的各种信息，并将其转化为_________信号，供智能终端的操作系统和应用程序进行处理和分析 。 2. 利用智能终端应用软件检测环境数据： 查找软件：在手机的应用商店（如苹果App Store或安卓应用商店）中，通过输入关键词，如“环境监测”“噪声检测”“温湿度检测”等，查找合适的应用软件 。 安装软件：找到软件后，点击“安装”按钮，等待软件下载并安装完成。安装过程中，需要确保手机连接到稳定的网络，且有足够的存储空间。 操作软件：打开安装好的软件，按照软件的操作指南进行设置和操作。例如，在噪声检测软件中，可能需要允许软件访问手机的麦克风权限，然后将手机放置在需要检测的环境中，软件即可实时显示当前环境的噪声值 。 分析数据：观察软件显示的数据，了解当前环境的状态。可以通过对比不同时间段、不同地点的数据，分析环境数据的变化趋势。例如，通过一段时间内的噪声数据记录，判断某个区域在一天中的噪声高峰时段 。 （二）常见传感器产品 1. 噪声测试仪： 工作原理：噪声测试仪主要利用_________传感器来检测环境中的声音信号。声音传感器将声音的_________信号转换为_________信号，经过放大、滤波等处理后，由测试仪的微处理器进行分析和计算，最终得出噪声的分贝值 。 使用方法： 打开噪声测试仪的电源开关，确保设备正常启动 。 根据测试环境的特点，选择合适的测试模式和量程。例如，在室内环境中，可以选择较低的量程以获得更精确的测量结果；在嘈杂的室外环境中，则需要选择较大的量程 。 将噪声测试仪放置在离声源合适的位置，一般建议距离声源1 2米，且保持测试仪的麦克风水平朝向声源 。 等待测试仪显示稳定的噪声值，记录数据。如果需要测量一段时间内的平均噪声值，可以使用测试仪的平均值测量功能 。 2. 温湿度传感器： 功能：用于检测环境中的_________和_________。在智能家居系统中，温湿度传感器可以实时监测室内的温湿度，为空调、加湿器等设备提供数据，以实现自动调节室内环境的功能；在农业生产中，温湿度传感器可帮助农民了解大棚内的温湿度状况，及时采取措施，保证农作物的生长环境 。 使用方法：温湿度传感器一般有有线和无线两种类型。有线传感器需要将其连接到数据采集设备或控制器上，按照设备的说明书进行接线和设置；无线传感器则需要与接收设备进行配对，设置好通信参数（如Wi-Fi密码、蓝牙配对等），然后将传感器放置在需要监测的位置。传感器会将检测到的温湿度数据通过无线方式发送给接收设备。 3. 空气质量传感器： 检测对象：可以检测空气中的多种污染物，如_________（PM2.5、PM10）、（甲醛、苯等）、（二氧化硫、氮氧化物等）以及_________含量等 。在智能空气净化器中，空气质量传感器能够实时监测室内空气质量，当检测到空气质量超标时，净化器会自动启动工作，净化空气 。 使用方法：与温湿度传感器类似，空气质量传感器也有有线和无线之分。使用时，需要根据传感器的类型进行相应的连接和设置。无线空气质量传感器通常需要连接到家庭的Wi-Fi网络或通过蓝牙与手机等设备连接，用户可以通过手机应用程序实时查看空气质量数据 。 （三）物联实验设备与噪声检测装置制作 1. 物联实验设备基本构成： 主控板：是物联实验设备的核心部件，它类似于计算机的主板，负责控制和协调整个设备的运行。主控板上通常集成了微处理器、内存、输入输出接口等组件 。例如，Arduino Uno板就是一种常见的主控板，它基于Atmel AVR单片机，具有多个数字输入输出引脚和模拟输入输出引脚，可以连接各种传感器和执行器 。 传感器：用于采集环境数据，如声音传感器用于检测噪声，温度传感器用于检测温度等 。不同类型的传感器根据其工作原理和检测对象的不同，具有不同的特性和应用场景 。 执行器：根据主控板的指令执行相应的动作，如电机可以根据指令旋转，实现物体的移动；显示屏可以显示传感器采集到的数据或其他信息 。 2. 工作原理：传感器将采集到的环境数据（如声音信号）转换为电信号，发送给主控板。主控板对这些信号进行处理和分析，根据预设的程序逻辑，生成相应的控制指令，然后将指令发送给执行器，执行器根据指令执行相应的动作。例如，在制作噪声检测装置时，声音传感器将检测到的噪声信号转换为电信号发送给主控板，主控板计算出噪声的分贝值后，通过显示屏将其显示出来 。 3. 使用物联实验设备制作噪声检测装置步骤： 设备连接： 将声音传感器的输出引脚连接到主控板的相应输入引脚。例如，将声音传感器的VCC引脚连接到主控板的5V电源引脚，GND引脚连接到主控板的接地引脚，信号输出引脚连接到主控板的模拟输入引脚 。 将显示屏（如OLED显示屏）的控制引脚和数据引脚连接到主控板的对应引脚。不同型号的显示屏连接方式可能有所不同，需要参考显示屏的说明书进行连接 。 编程调试： 选择合适的编程软件，如Arduino IDE（如果使用Arduino主控板）。 在编程软件中编写程序代码，实现噪声数据的采集、处理和显示功能。例如，使用Arduino语言编写代码，读取声音传感器的模拟信号值，将其转换为噪声分贝值，并将该值显示在OLED显示屏上 。 编写好程序后，进行编译和上传操作，将程序下载到主控板中。在上传过程中，需要确保主控板与计算机正确连接，且编程软件的端口设置正确 。 数据测试与记录： 将制作好的噪声检测装置放置在不同的环境中，如室内、室外、嘈杂的街道等 。 打开装置的电源，观察显示屏上显示的噪声值，并记录下来。可以使用表格或图表的形式记录不同环境下的噪声数据，以便后续分析 。 对比不同环境下的噪声数据，分析噪声产生的原因和变化规律。例如，分析在交通繁忙时段和非繁忙时段街道上的噪声差异 。 根据实际需求修改程序：如果需要改变噪声检测装置的功能，如设置噪声报警阈值，当噪声超过阈值时发出警报，可以在原有程序的基础上进行修改。在程序中添加判断语句，当检测到的噪声分贝值大于设定的阈值时，控制执行器（如蜂鸣器）发出声音警报 。 （四）环境数据与环保意识 1. 噪声对人体的危害： 听力损伤：长期暴露在高强度噪声环境中，如工厂车间、建筑工地等，噪声强度超过85分贝，可能会导致听力下降，甚至引发噪声性耳聋 。 干扰睡眠：夜间睡眠时，环境噪声超过40分贝就可能会影响人的睡眠质量，导致入睡困难、多梦、易惊醒等问题，长期睡眠不足会影响身体健康 。 影响心理健康：噪声会使人感到烦躁、焦虑、易怒，长期处于噪声环境中还可能引发神经衰弱、抑郁等心理疾病 。 其他影响：噪声还可能对心血管系统、消化系统等产生不良影响，如导致血压升高、心跳加快、消化不良等 。 2. 不同环境对于噪声的定义及相应规章制度： 城市区域环境噪声标准：根据国家标准《声环境质量标准》（GB 3096 2008），将城市区域划分为5类声环境功能区，不同功能区对噪声的限值不同 。 0类声环境功能区：指康复疗养区等特别需要安静的区域，昼间等效声级限值为50分贝，夜间为40分贝 。 1类声环境功能区：指以居民住宅、医疗卫生、文化教育、科研设计、行政办公为主要功能，需要保持安静的区域，昼间等效声级限值为55分贝，夜间为45分贝 。 2类声环境功能区：指以商业金融、集市贸易为主要功能，或者居住、商业、工业混杂，需要维护住宅安静的区域，昼间等效声级限值为60分贝，夜间为50分贝 。 3类声环境功能区：指以工业生产、仓储物流为主要功能，需要防止工业噪声对周围环境产生严重影响的区域，昼间等效声级限值为65分贝，夜间为55分贝 。 4类声环境功能区：指交通干线两侧一定距离之内，需要防止交通噪声对周围环境产生严重影响的区域，其中4a类区域（高速公路、一级公路、二级公路、城市快速路、城市主干路、城市次干路、城市轨道交通（地面段）、内河航道两侧区域）昼间等效声级限值为70分贝，夜间为55分贝；4b类区域（铁路干线两侧区域）昼间等效声级限值为70分贝，夜间为60分贝 。 建筑施工场界环境噪声排放标准：根据《建筑施工场界环境噪声排放标准》（GB 12523 2011），建筑施工过程中场界环境噪声昼间不得超过70分贝，夜间不得超过55分贝 。夜间噪声最大声级超过限值的幅度不得高于15分贝 。“昼间”是指6:00至22:00之间的时段；“夜间”是指22:00至次日6:00之间的时段 。县级以上人民政府为环境噪声污染防治的需要（如考虑时差、作息习惯差异等）而对昼间、夜间的划分另有规定的，应按其规定执行 。 3. 环保意识培养： 关注环境数据：通过使用各种环境监测设备和软件，了解身边的环境数据，如噪声、空气质量、温湿度等，认识到环境问题的存在 。 倡导绿色生活方式：在日常生活中，从自身做起，减少噪声污染、空气污染等。例如，在公共场所保持安静，避免大声喧哗；合理使用电器设备，避免过度使用造成能源浪费和环境污染；选择绿色出行方式，如步行、骑自行车或乘坐公共交通工具，减少汽车尾气排放 。 参与环保活动：积极参与学校、社区或环保组织举办的环保活动，如环保宣传、垃圾分类志愿者活动等，向他人宣传环保知识，提高公众的环保意识 。 二、问答练习 1. 请列举三种智能终端内置传感器及其作用。 2. 简述利用智能终端应用软件检测环境数据的一般步骤。 3. 噪声测试仪的工作原理是什么？如何正确使用噪声测试仪？ 4. 温湿度传感器和空气质量传感器分别有什么功能？在使用时需要注意什么？ 5. 物联实验设备由哪几部分构成？它们是如何协同工作的？ 6. 请详细描述使用物联实验设备制作噪声检测装置的步骤。 7. 噪声对人体有哪些危害？请举例说明。 8. 请阐述城市区域环境噪声标准中不同声环境功能区的噪声限值。 三、答案 （一）填空答案 1. 智能终端内置传感器： 常见类型：光线；陀螺仪；压力。 作用：电。 2. 噪声测试仪： 工作原理：声音；声；电。 3. 温湿度传感器： 功能：温度；湿度。 4. 空气质量传感器： 检测对象：颗粒物；挥发性有机化合物；有害气体；氧气。 （二）问答答案 1. 智能终端内置传感器及其作用： 光线传感器：感受光线强度，用于自动调节屏幕亮度，节省电量并保护眼睛。 陀螺仪传感器：检测方向和角度，使智能终端能感知设备的姿态变化，在玩体感游戏、屏幕自动旋转等功能中发挥作用。 压力传感器：感知压力，如某些手机利用它实现压力触控功能，提供更丰富的交互体验 。 2. 利用智能终端应用软件检测环境数据的一般步骤： 查找软件：在手机应用商店通过输入相关关键词查找合适的环境监测应用软件。 安装软件：点击安装按钮，确保网络稳定且有足够存储空间，等待软件安装完成。 操作软件：打开软件后，按操作指南进行设置，如允许软件访问相关权限，将手机放置在检测环境中。 分析数据：观察软件显示的数据，对比不同时间段、地点的数据，分析环境数据的变化趋势 。 3. 噪声测试仪工作原理及使用方法： 工作原理：利用声音传感器将环境中的声音信号转换为电信号，经过放大、滤波等处理后，由微处理器分析计算得出噪声的分贝值 。 使用方法： 打开电源开关确保设备正常启动。 根据测试环境选择合适测试模式和量程，室内可选较低量程，室外嘈杂环境选较大量程。 将测试仪放置在离声源1 2米处，且麦克风水平朝向声源。 等待显示稳定噪声值并记录，如需测量平均噪声值，可使用平均值测量功能 。 4. 温湿度传感器和空气质量传感器功能及使用注意事项： 温湿度传感器功能：检测环境中的温度和湿度，在智能家居、农业生产等场景应用广泛。 温湿度传感器使用注意事项：有线传感器需按说明书正确连接到数据采集设备或控制器；无线传感器要与接收设备配对并设置好通信参数，然后放置在监测位置 。 空气质量传感器功能：检测空气中的颗粒物、挥发性有机化合物、有害气体以及氧气含量等，用于智能空气净化器等设备监测空气质量 。 空气质量传感器使用注意事项：与温湿度传感器类似，有线和无线的连接和设置方式不同，无线传感器通常需连接Wi-Fi网络或通过蓝牙与手机等设备连接 。 5. 物联实验设备构成及协同工作方式： 构成：由主控板、传感器和执行器构成。 协同工作方式：传感器采集环境数据转换为电信号发送给主控板，主控板对信号处理分析，根据预设程序逻辑生成控制指令，发送给执行器，执行器根据指令执行相应动作 。 6. 使用物联实验设备制作噪声检测装置步骤： 设备连接：将声音传感器的输出引脚按要求连接到主控板相应输入引脚，将显示屏控制引脚和数据引脚连接到主控板对应引脚 。 编程调试：选择合适编程软件（如Arduino IDE），编写程序实现噪声数据采集、处理和显示功能，编译并上传程序到主控板 。 数据测试与记录：将装置放置在不同环境中，打开电源，观察并记录显示屏上的噪声值，用表格或图表形式记录数据 。 根据实际需求修改程序：如设置噪声报警阈值，在程序中添加判断语句，当噪声超过阈值时控制执行器发出警报 。 7. 噪声对人体的危害： 听力损伤：长期处于85分贝以上高强度噪声环境，如工厂车间，可能导致听力下降甚至噪声性耳聋。 干扰睡眠：夜间环境噪声超40分贝会影响睡眠质量，导致入睡困难、多梦等，长期睡眠不足影响健康 。 影响心理健康：使人烦躁、焦虑、易怒，长期可引发神经衰弱、抑郁等心理疾病 。 其他影响：对心血管系统、消化系统有不良影响，如血压升高、心跳加快、消化不良等 。 8. 城市区域环境噪声标准中不同声环境功能区的噪声限值： 0类声环境功能区：昼间50分贝，夜间40分贝。 1类声环境功能区：昼间55分贝，夜间45分贝。 2类声环境功能区：昼间60分贝，夜间50分贝。 3类声环境功能区：昼间65分贝，夜间55分贝。 4类声环境功能区：4a类区域昼间70分贝，夜间55分贝；4b类区域昼间70分贝，夜间60分贝 。 学科网（北京）股份有限公司 $$