十一大项目介绍

物联网创客

2023-04-07 14:29  来源:厦门网

  (一)项目介绍

  物联网创客旨在激发学生观察生活、发掘问题的能力,学生可结合各类科学知识,各类可行的具有物联网需求的场景,提出设计相关作品的解决方案。重点考验学生的观察力、综合知识与创新思维,以及学生融合整合、链接场景、应用的综合创新能力。

  物联网创客以本次大赛“数字赋能,弘扬中华优秀传统文化”主题为题,鼓励学生关注日常生活、环保、交通、工业、健康和可持续发展等领域,通过使用各类传感器、物联网核心主板、图形化编程、Python编程等软硬件,设计、制作具有一定应用价值的物联网智能装置。且在装置中要能合理运用到一定的学科知识、科技知识,发掘更多可能性,提出创新式解决方案,打造具有一定社会和研究价值的物联网智能装置。

  物联网创客以物联网技术的应用作为核心必需技术,以人工智能技术作为核心辅助技术,利用同时具备人工智能模块和物联模块的开发板作为物联网核心主板,利用各类传感器作为辅助电子模块,通过应用物联网模块 (WIFI模块、MQTT 模块等) 和人工智能模型 (如人脸识别、语音识别等),设计并制作具有创新、实用意义的物联网智能装置。

  (二)组别设置

  竞赛分为小学A组(1-4年级)、小学B组(5-6年级)、中学组(不区分初中与高中),每队人数不超过2人。

  (三)项目安排

  设初赛、决赛两部分。决赛统一现场创作,在初赛作品上增加现场命题内容。

  1. 初赛:市属学校和未举办区选拔赛的学校负责本校的报名与初赛作品汇总工作,组织本校所有符合要求的初赛作品统一网上提交。

  网上提交时需要以下材料:

  (1)作品介绍:提交PDF文档,建议至少包括作品简介、作品设计思路、作品要实现的功能、作品制作的目的等;

  (2)设计草图:一张JPG 格式的设计A4纸大小草图,需清晰勾勒出产品/方案的外观样式,分辨率不低于300dpi

  (3)材料清单:提交PDF文档,建议至少记录完成方案所需的相关软硬件平台、材料等。

  (4)作品图片:拍摄作品至少三个不同角度的全景照片,以及至少三张重要部件的细节图。

  (5)演示视频:录制作品运行的视频,要求有全景画面、细节画面及字幕讲解,时长限3分钟内。

  制作作品使用的硬件应至少具有显示模块、4IO口、摄像头模块及语音识别模块以备决赛现场命题使用,显示模块能够显示中文、英文、不少于8*8的点阵图形;摄像头模块至少需要能够识别人脸、颜色、条形码、标签、图案等;语音识别模块可设置词条数不少于10条,每个词条长度不超过10个汉字。

  设计作品应符合大赛主题背景,基于物联网核心主板进行设计、制作的具有创意的作品(如模型、沙盘、样机等),不能是对成套套件的简单组装或现有作品的照搬或抄袭,上述的认定由大赛组委会协同专家评委判断,最终以大赛组委会认定为准。设计作品的长宽高建议原则上不能超过 100cm*100cm*100cm,重量不超过30千克。

  作品材料建议使用环保材料,鼓励废物利用,严禁浪费。参赛学生及指导教师应确保材料中不能有易燃易爆危险品和管制刀具等,否则视为违反赛事规定,取消参赛资格。

  2. 决赛:决赛时选手们需携带初赛作品,在决赛现场调试还原初赛作品功能,并完成现场发布的命题任务,实现初赛作品以及决赛现场命题任务的功能切换。如初赛作品中含有可能影响决赛现场安全的原材料如水、酒精、火焰等,应使用替代方案现场演示。中学组现场命题将增加应用Python进行物联网数据分析,Python第三方安装库包括(NumpyPandasMatplotlib),决赛现场提供的Python IDE工具为PyCharm

  3. 作品应具有获取信息的能力、传送信息的能力、处理信息的能力、展示信息的能力。获取信息的能力主要是信息的感知、识别,信息的感知是指对事物属性状态及其变化方式的知觉和敏感,信息的识别指能把所感受到的事物状态用一定方式表示出来;传送信息的能力主要是信息发送、传输、接收等环节,最后把获取的事物状态信息及其变化的方式从时间(或空间)上的一点传送到另一点的任务;处理信息的能力指信息的加工过程,利用已有的信息或感知的信息产生新的信息;展示信息的能力指能够让大家通过浏览器或者其他方式进行访问到所展示的信息。

  4. 作品推荐使用国产芯片作为物联网设备的主控芯片,以及使用国产的软件编程平台。

  5. 竞赛作品应由学生独立完成,在竞赛中如发现有教师参与、他人代做、抄袭与被抄袭、队与队之间交流、不按规定提交作品等现象,将取消获奖资格,并通报批评。

  (四)评审标准

  1. 初赛评分标准:总分100分,主题及创新度25分,物联网技术应用35分,作品提交完整度30分,团队合作情况10分。

  2. 决赛评分标准:总分100分,初赛作品还原展示10分,命题完成情况60分,工程思维 10分,国产平台5分,团队答辩及展示 15分。

  (五)现场命题示例

  【小学组AB组参考】

  皮影戏

  皮影戏,又称“影子戏”或“灯影戏”,是一种以纸板做成的人物剪影以表演故事的民间戏剧。表演时,艺人们在白色幕布后面,一边操纵影人,一边用当地流行的曲调讲述故事,同时配以打击乐器和弦乐,有浓厚的乡土气息。其流行范围极为广泛,并因各地所演的声腔不同而形成多种多样的皮影戏。

  皮影戏是中国民间古老的传统艺术,老北京人都叫它“驴皮影”。据史书记载,皮影戏始于西汉,兴于唐朝,盛于清代,元代时期传至西亚和欧洲,可谓历史悠久,源远流长。2011年,中国皮影戏入选人类非物质文化遗产代表作名录。

  请利用物联网的知识实现皮影戏场景的复现。

  功能1:能够通过按钮切换灯的亮灭状态,用旋钮控制灯光亮度,灯光的亮灭以及亮度等数据应在终端显示,允许有一定的时延。

  功能2:能够实现语音对灯光的控制,包括但不限于,听到“开灯”则灯亮,听到“关灯”则灯灭。语音提示词可以变动。

  功能3:能够实现和灯光的无接触式交互效果(效果变化不少于3种),并在显示上做出相应的提示,实现方式不限,可以使用摄像头模块等实现。

  【中学组参考】

  皮影戏

  皮影戏,又称“影子戏”或“灯影戏”,是一种以纸板做成的人物剪影以表演故事的民间戏剧。表演时,艺人们在白色幕布后面,一边操纵影人,一边用当地流行的曲调讲述故事,同时配以打击乐器和弦乐,有浓厚的乡土气息。其流行范围极为广泛,并因各地所演的声腔不同而形成多种多样的皮影戏。

  皮影戏是中国民间古老的传统艺术,老北京人都叫它“驴皮影”。据史书记载,皮影戏始于西汉,兴于唐朝,盛于清代,元代时期传至西亚和欧洲,可谓历史悠久,源远流长。2011年,中国皮影戏入选人类非物质文化遗产代表作名录。

  请利用物联网的知识实现皮影戏场景的复现。

  功能1:设计一个智能灯光的控制系统,能够满足皮影戏的演出需求。能够实现和灯光的接触式交互效果一种(亮灭以及亮度调节),能够实现和灯光的无接触式交互效果(效果变化不少于3种),并均在显示上做出相应的提示。

  功能2:能够实现语音对灯光的控制,灯光能伴随现场语音的变化而变化,至少需要有5种以上的语音控制灯光效果。

  功能3:皮影戏演出场所的温湿度控制也是非常重要的一个方面,合适的温湿度不仅让观众舒适,也能达到更好的演出效果。设计一个室内智能温湿度控制系统,能够根据室内的温湿度变化做出相应的合理输出效果,以保障室内的温湿度控制在一定范围内。利用Python将连续采集6分钟的2个数据(温度、湿度,现场将提供相应的材料改变温湿度)在同一个坐标系中进行显示,并简要的用语言分析这两个数据的相关性。样式图形如下所示:

  功能4:皮影戏演出设备的安全性非常重要,实现人脸识别功能。当人脸识别成功时,设备可正常开启,否则设备无法启动。