【义务教育信息科技教学指南】八年级 物联网实践与探索——第19课 数据处理可视化

【义务教育信息科技教学指南】八年级 物联网实践与探索模块 第19课中要求学生使用python程序绘图库完成数据可视化显示，让学生体验物联数据可视化的过程。描述原文如下图：

能够用程序完成简单的数据可视化。

在解决实际问题时，能够选择合适的方式可视化呈现数据。

将温度数据用折线图显示出来。

长按ON/OFF按钮启动实验盒，使用USB连接线将实验盒连接到计算机。

按照下图步骤，设置Mind+软件编程方式为Python代码编程，并完成实验盒连接。

相关库安装

本活动要使用matplotlib模块可视化显示数据，需要将行空板连接网络并参考下图方法安装。

进入SIoT的数据管理界面，确保服务器数据库中有温度主题的数据，例如下图。

如果检查实验盒中并没有如上主题或数据，为了方便后续课程开展，可以先创建主题，然后运行19课准备程序，运行2分钟左右，采集上课所需的数据。

注意：数据越多，显示越慢，因此不建议上传数据太多。

 准备完数据后，我们可以使用上节课的方法处理数据，然后利用matplotlib库完成数据可视化显示。由于我们要现实的是温度趋势变化，选择折线图展示数据。处理数据的核心代码如下所示：

注意：可直接将第四单元第19课资源文件夹中对应的程序文件拖入“项目中的文件”使用。

点击界面右上方的运行按钮，运行程序后等待一会即可显示折线图。

接下来，同学们可以根据实践记录表操作一下并将结果记在表中。

[实践操作]填写实践记录表：

(1) 简单绘制或贴出你的折线图：

(1) 说一说你的折线图记录的温度变化趋势：

                                              。

思考题：

1、如果要对比室内外的温度变化以及标准温度大小，刚才的折线图还直观吗？你打算如何修改呢，说说你的思路？

2、当我们需要实时观察数据异常，刚才的方法能否帮我们完成呢？结合你的体验说一说。

按照下图步骤，设置Mind+软件编程方式为Python代码编程，并完成实验盒连接。

要实时显示数据，首先要将数据上传到对应主题，如上实验中的“siot/温度”。上传数据的核心代码如下所示：

注意：可直接将第四单元第19课资源文件夹中对应的程序文件拖入“项目中的文件”使用。

（1）新建项目

点击Mind+上方的“可视化面板”按钮，开启“Mind+数据可视化”窗口。

鼠标移至“新建项目”处，点击“新建空白项目”；在弹出窗口中填写好项目名称，点击“确定”项目管理页面就会出现新建项目标签。

（2）连接服务器

新建好项目后，点击对应标签上的“编辑”，进入编辑页面，然后根据下图操作完成数据源设置，显示订阅成功，即可完成服务器连接。

注意：有关Mind+可视化面板编辑界面的区域和功能介绍，参见“附录”。

（3）添加并设置折线图组件

在可视化面板的组件区找到“折线图”组件，拖拽出来，并按照下图完成组件属性编辑。

完成属性编辑后，就能够看到实时变化的温度数据了。当我们用手捂住温湿度传感器，就能看到数据的变化。当数据积累足够多了，可以更换数据显示数量为100，调整组件宽度，观察数据变化。

接下来，同学们可以根据实践记录表操作一下并将结果记在表中。

[实践操作]填写实践记录表：

简单绘制或贴出你的折线图：

思考题：

现在你已经了解了两种可视化方法，你觉得matplotlib模块和可视化面板各有什么优缺点？分别在什么场景下使用更方便？

前面我们已经使用过Mind+可视化面板了，下面是可视化面板各个区域的功能介绍。

能够用程序和可视化工具完成简单的数据可视化。

在解决实际问题时，能够选择合适的方式可视化呈现数据。

自动获得湿润土壤湿度数据的最大值和最小值，作为土壤湿度的监测异常阈值。利用可视化面板实时显示土壤湿度和异常阈值，实现异常数据的监测。

Mind+编程软件x1

下载地址：https://www.mindplus.cc

基于上节课分析处理的数据，我们将使用matplotlib库，使用折线图展示温度数据和平均值。

长按ON/OFF按钮启动实验盒，使用USB连接线将实验盒连接到计算机。

将土壤湿度传感器用3P线接到P21引脚。

按照下图步骤，设置Mind+软件编程方式为Python代码编程，并完成实验盒连接。

进入SIoT的数据管理界面，参考17课方法建立土壤湿度和折线图相关主题。将土壤湿度传感器插入湿润土壤并运行17-3部分程序 采集一段时间，即可完成数据准备。

准备完数据后，我们可以自动获取湿润土壤数据的数据分析他们的最大和最小值。然后在实时获取数据过程中，同步显示实时数据、最大值和最小值数据折线图。处理程序可以分为数据处理和实时显示两个部分。

其中，数据处理部分程序与18-3不同的是，需要获取最大最小值数值内容，核心示例代码如下：

实时显示部分数据，需要构建数据在上传，才能让可视化面板的组件显示多折现的折线图（复式折线图），构建数据格式为“实时土壤湿度数据，最大值，最小值”，核心示例程序如下：

注意：可直接将第四单元第19课资源文件夹中对应的拓展与提升程序文件拖入“项目中的文件”使用。

点击界面右上方的运行按钮，运行程序后等待终端显示“连接结果：连接成功”。

（1）创建可视化项目并连接SIoT平台

点击Mind+上方的“可视化面板”按钮，开启“Mind+数据可视化”窗口。

按照19-3的方法填写项目名创建可视化项目，然后设置服务器IP地址。

（2）添加并设置折线图组件

在可视化面板的组件区找到“折线图”组件，拖拽出来，并按照下图完成组件属性编辑。完成属性编辑后，就能够看到实时变化的土壤湿度数据折线图了。

接下来，同学们可以根据实践记录表操作一下并将结果记在表中。

[实践操作]填写实践记录表：

(1) 简单绘制或贴出你的折线图：

(2) 说明实时折线图如何完成异常数据的监测：

                                              。

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