3.7 传感器的种类 课件-2025-2026学年八年级上册信息科技西大版（2024）

义务教育《信息科技》 8 年级上册 物联助环保 第3单元 水是人类生命的源泉，没有水，万物将不能生长，人类将无法生存。人类活动会对水文环境造成影响，环境本身有一定承载力和处理能力，当人类活动超过环境所能承载和处理的极限时，就会造成环境污染，对人类及其他生物产生一定影响。目前，人类已经意识到这一问题，并建立了一套水环境监测体系，以便及时发现并处理水污染问题，但传统的信息采集主要依赖人工巡线，采集周期长、更新速度慢，尤其是一些边远地区，很难进行全面的监测。这些问题曾困扰环保工作者多年，而随着物联网技术的出现和应用，这些问题就迎刃而解了。 图片来源：视频丨生态环境分区管控 筑梦美丽中国_中华人民共和国生态环境部 (mee.gov.cn) 第 7 课 传感器的种类 学习目标 情境引入 新知学习 项目探究 目录 学习目标 能够列举常见传感器的种类并将传感器进行归类，能够说出几个专业传感器的名称； 能够举例说明传感器的常见应用场景，解释传感器在水环境监测中的作用； 能够借助无线水浸传感器感知漏水溢水并搭建漏水监控网络。 我国每年的3月22日至28日为“中国水周”，在这段时间会举办有关水环境保护的宣传活动，监测并减少污染源是水环境保护的重要内容。目前物联网技术也被应用到水环境保护中，特别是一些边远地区，传统的监管巡查需要耗费大量人力物力，物联网技术的介入不仅能够解决这一问题，还能高效地监控管理。 中国水利网 2024世界水日中国水周 (chinawater.com.cn) 情境引入 新知学习——传感器的分类 1.常见传感器 测量温度 测量湿度 热敏电阻、热电偶、红外线等 电容式、电阻式等 常见的传感器种类有： 湿度传感器 温度传感器 新知学习——传感器的分类 1.常见传感器 加速度传感器 检测光线强度和位置 测量加速度和振动 压电式、电容式、电阻式、机械式等 光电开关、反射式光电传感器等 常见的传感器种类有： 光电传感器 不同类型的传感器在实际应用中有不同的特点和优缺点，需要根据具体需求进行选择。 新知学习——传感器的分类 常见传感器 光电传感器 加速度传感器 温度传感器 热电偶传感器 红外线传感器 光电开关传感器 反射式光电传感器 压电式 电容式 电阻式 机械式 热敏电阻传感器 湿度传感器 电容式 电阻式 新知学习——传感器的分类 2.专业传感器 在专业应用需求的驱动下，一些具有特殊功能的专业传感器被设计并生产出来，如测定各类气体的气体传感器、测量磁场强度和方向的磁场传感器，以及应用在水环境保护中的水质传感器。 各类水质传感器 余氯传感器 电导率传感器 PH值传感器 浊度传感器 “绿水青山就是金山银山”，水是生命之源，人类必须保护水资源。目前在物联网技术的加持下，可以在水环境中布设大量传感器。这些传感器能够采集各种水资源的相关数据，包括余氯、电导率、pH值、溶解氧、氨氮等。 新知学习——传感器的应用场景 1.常见应用场景 余氯传感器：测量水中余留氯含量的设备 一般城市用水会加氯消毒，一段时间后，水中还会残留一些氯。 测量水的电导率，可以大致判断水质好坏。 电导率传感器：测量水的电导率大小的设备 新知学习——传感器的应用场景 1.常见应用场景 PH值传感器：测量水的酸碱度的设备 一般用于污水处理厂的进出水口的pH值在线检测。 水的污浊程度也是衡量水质好坏的重要标准。 浊度传感器：测量水的污浊程度的设备 新知学习——传感器的应用场景 2.水环境保护应用 众所周知，常规的水质检测工作都要经过“人工定点采样—送化验室检测—公布数据”三个步骤，费时费力，而且这种检测方式还很容易被人“钻空子”，如在检测前停止排污，检测后继续排污，给水资源的保护和监管带来了很多困难。 水环境监测示意图 2.水环境保护应用 现在，通过分析各种传感器数据，可以实现对污染源的精准定位。如某地市环境执法人员通过水质监测站点的pH值变化规律，发现两家违法企业，并进行了处理。除了通过监控水质变化实现精准定位，还能通过水质大数据实现精准预测。 新知学习——传感器的应用场景 野外自动监测 移动端APP 水务局监控中心 GPRS/4G 采集 部署位置 水环境监测示意图 2.水环境保护应用 如某地市环境执法人员锁定污水来源于距离污水厂15千米外的某五金厂，他们通过大数据分析，预测3天后的凌晨会有下一次排放，并在预估的时间到现场检测该厂排出的废水，结果超标数百倍，得到了证据，该厂也受到相应处罚。 新知学习——传感器的应用场景 野外自动监测 移动端APP 水务局监控中心 GPRS/4G 采集 部署位置 水环境监测示意图 项目探究——感知漏水溢水 准备网关及无线水浸传感器，让我们使用这些设备检测窗台是否发生了漏水或溢水现象，需要完成以下四个步骤。 第一步 将网关接入 Wi-Fi网络，注册管理账号。 第二步 打开管理端平台，在无线水浸传感器与Mesh网关之间建立连接。 无线水浸传感器 项目探究——感知漏水溢水 准备网关及无线水浸传感器，让我们使用这些设备检测窗台是否发生了漏水或溢水现象，需要完成以下四个步骤。 第三步 将无线水浸传感器部署到容易发生漏水或溢水的地方，如教室窗台。 第四步 在无线水浸传感器附近泼洒少量水，使其浸入水中，在手机端查看报警信息。 无线水浸传感器 项目探究——搭建漏水监控网络 准备一定数量的网关和无线水浸传感器，让我们使用这些网关和无线水浸传感器搭建一个简单的漏水监控网络，可以参考以下五个步骤。 设计网关和无线水浸传感器节点的部署位置，保证Wi-Fi网络能够覆盖所有网关，保证所有无线水浸传感器能够与网关连通，且能够覆盖所有可能漏水的位置。 第一步 请按照项目一的设置步骤，将所有网关都接入到Wi-Fi网络。 第二步 项目探究——搭建漏水监控网络 请在管理端平台中，修改网关和无线水浸传感器名称，标清楚其部署的位置。 第四步 在某一个无线水浸传感器附近泼洒少量水，使其浸入到水中，在管理端查看报警信息，根据其信息迅速找到漏水位置。 第五步 请按照项目一的设置步骤，在无线水浸传感器与网关之间建立连接。 第三步 项目探究——搭建漏水监控网络 搭建漏水监控网络工作记录 操作 工作记录分析 1.设计网关和无线水浸传感器节点的部署位置 2.将网关接入Wi-Fi网络 3.将无线水浸传感器与网关相连接 4.修改网关和无线水浸传感器名称 5.在管理端接收、查看报警信息 6.根据报警信息迅速找到漏水位置 操作练习——练一练 请同学们将网关、无线水浸传感器以及网络摄像头部署在教室的窗台上，当无线水浸传感器报警时，自动启动网络摄像头，录制视频并推送至手机端，整个活动需要完成以下四个步骤。 1.将网关接入Wi-Fi网络 2.在无线水浸传感器与Mesh网关之间建立连接。 3.在网络摄像头与Mesh网关之间建立连接 4.在管理端设置命令，报警的同时启动网络摄像头，录制视频并将其 推送至手机端 操作练习——做一做 请同学们对多个网关、无线水浸传感器以及网络摄像头进行组网设置，搭建漏水可视化监控网络，让其在报警的同时，录制并推送漏水的视频。 拓展阅读——TDS水质传感器 溶解性固体总量（TDS）是指水中总溶解性物质的浓度，主要反映水中钠、钾、钙、镁等离子的浓度，TDS值越小，水中离子浓度越低，电导率越小。根据《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2022），TDS不高于1 000 mg/L。TDS值一般用于衡量纯净水的纯净度，但 TDS值的高低，并不能代表水质好坏，还需要综合参考其他水质参数。常用的TDS检测设备是TDS笔，使用非常简单，但不能在线监测。TDS水质传感器能够弥补这一缺陷，可将 TDS水质传感器长期浸入水中，实现对水体长期在线监测。 $$