天氣預(yù)報是獲取氣象信息的主要途徑，但是一個城市或區(qū)域的天氣預(yù)報對校園這種小氣候環(huán)境來說可能不夠準(zhǔn)確。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)制作數(shù)字氣象站，可以很好地解決這個問題。 學(xué)生通過數(shù)字氣象站中的各種傳感器實時描繪校園氣象的信息狀態(tài)，探尋數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，嘗試得到一般性的結(jié)論；還可以將區(qū)域間多個數(shù)字氣象占的信息進(jìn)行匯總，發(fā)現(xiàn)更多的規(guī)律。

為滿足新課標(biāo)中八年級“物聯(lián)網(wǎng)實踐與探索”內(nèi)容要求，結(jié)合新課標(biāo)中跨學(xué)科主題“在線數(shù)字氣象站”，蘑菇云科創(chuàng)教育團(tuán)隊設(shè)計了項目“校園氣象站系統(tǒng)”。

在“校園氣象站系統(tǒng)”項目中，學(xué)生將使用溫濕度傳感器、氣壓傳感器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器，獲取多種氣象數(shù)據(jù)；通過將數(shù)據(jù)同步到物聯(lián)網(wǎng)云平臺中，長期追蹤數(shù)據(jù)；通過數(shù)據(jù)分析，得出氣溫與降水量的一般性變化規(guī)律；通過搭建具有反饋控制的“大風(fēng)天遠(yuǎn)程關(guān)閉校園門窗裝置”，實現(xiàn)設(shè)備的控制與反饋。

項目中的主控器為兩塊行空板，一塊行空板為“服務(wù)器端”和“智能終端”，連接傳感器、執(zhí)行器，作用是放在校園中，采集氣象數(shù)據(jù)；一塊行空板為“移動終端”，作用是放在學(xué)校中控室，遠(yuǎn)程讀取氣象數(shù)據(jù)和控制教室設(shè)備。

“服務(wù)器端/智能終端”行空板

“移動終端”行空板

“校園氣象站系統(tǒng)”中，物聯(lián)網(wǎng)硬件架構(gòu)如下圖。在案例實施過程中，通過路由器構(gòu)建局域網(wǎng)，在局域網(wǎng)中，使用第一塊行空板構(gòu)建服務(wù)器，同時作為智能終端，連接多種傳感器與執(zhí)行器。使用第二塊行空板作為移動終端，也接入局域網(wǎng)中，實現(xiàn)服務(wù)器終端、智能終端與移動終端的數(shù)據(jù)交換。通過USB線將服務(wù)器終端行空板連接到電腦上，可訪問服務(wù)器數(shù)據(jù)庫。

“校園氣象站系統(tǒng)”工作原理

“校園氣象站系統(tǒng)”所需硬件：

“校園氣象站系統(tǒng)”接線原理圖

“校園氣象站系統(tǒng)”通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)制作在線數(shù)字氣象站，帶領(lǐng)學(xué)生體驗什么是萬物互聯(lián)。了解物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器系統(tǒng)，利用多種傳感器采集氣象數(shù)據(jù)，接入物聯(lián)網(wǎng)平臺，構(gòu)建簡易傳感物聯(lián)系統(tǒng)。學(xué)習(xí)在物聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)送接收數(shù)據(jù)。了解數(shù)據(jù)處理的過程、通過查看折線圖和計算溫度、濕度、氣壓、風(fēng)速的均值，評估氣象情況，分析校園氣溫和降雨量數(shù)據(jù)的變化規(guī)律。

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