小项目:植物照护系统
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前两章认识了各种传感器、反馈、执行器、物联网和 AI。这一章要把它们合成一个真实系统:照顾教室窗边的一盆植物。系统要知道土壤是否干燥、环境是否太暗,在需要时提醒或浇水,还要避免把一盆花浇成「游泳池」。
从植物需要出发
先别急着买传感器。我们真正关心的是植物有没有获得合适的水、光和温度。传感器只能测到这些需求的替代量:土壤湿度探头测电学变化,光照传感器测落在它身上的光,温度传感器测所在位置的温度。测量值不是事物本身,而是我们观察事物的一扇窗口。
系统的五块
- 输入:土壤湿度、光照、温度和水箱水位。
- 处理:根据规则判断是否需要动作。
- 输出:指示灯、蜂鸣器、屏幕提示。
- 执行:水泵或补光灯。
- 电源:为传感器、控制器和执行器供电。
还要有人参与:老师设定适合这类植物的范围,同学补水和检查设备。自动化不是把人赶走,而是让人更早发现问题、减少重复劳动。
把目标写成可验收条件
「照顾好植物」太模糊。可以改成:每十分钟测一次;土壤连续三次低于干燥阈值才提醒;水箱缺水时禁止启动水泵;每次浇水最多五秒;一天记录一张变化图。每条都能观察和测试。
先做提醒,再做自动浇水
系统越能影响真实世界,出错代价越高。第一版只提示人,由人确认后浇水;测量稳定、规则可靠后,再考虑自动控制。这叫逐级增加自主性。
动手画:画出输入、处理、输出、执行和电源,并标出哪些决定由系统做、哪些仍由人确认。
小纸条
植物照护系统为什么先做提醒版,再做自动浇水版?