32冗余設計讓系統(tǒng)更安全（課件）六年級上冊信息技術電子工業(yè)版

情境導入：本單元項目式

主題：防范可能存在的安全問題為了保障系統(tǒng)安全運行，系統(tǒng)設計師通常會設計行多安全保障措施。例如，載人航天工程是一項復雜且危險系數(shù)極高的系統(tǒng)，任何錯誤都會對航天員的生命安全構成嚴重威脅，除了運載火箭自身有一套完整的故障檢測系統(tǒng)，系統(tǒng)設計師還分別針對火箭發(fā)射階段、低空飛行階段和高空飛行階段設計了逃逸塔和高空逃逸發(fā)動機，以確保緊急情況下箭船分離，為航天員提供更多的安全保障。這種通過增加設備的層層保障，使系統(tǒng)更加安全的思想就是冗余設計的思想?！?.2冗余設計讓系統(tǒng)更安全》2023年電子工業(yè)出版社

六年級上冊-第3單元

防范可能存在的安全問題-信息科技

課件2022新版課標內容1活動1：認識冗余設計2活動2：模擬單一模塊檢測的效果3活動3：模擬冗余設計的檢測效果《目錄》信息科技01認識冗余設計活動101.知識點講解像載人航天一樣，我們身邊的許多過程與控制系統(tǒng)為了確保系統(tǒng)運行的安全，也做了大量的安全設計。例如，為避免冬天寒冷天氣凍壞燃氣熱水器的水管，設計師從排氣管、主機到進水閥門，設計了三重防凍保護裝置，如圖3.2.1所示。即使其中一個沒有達到預期目的，另外兩個保護措施也依然會發(fā)揮作用，確保水管不會被凍壞?；顒?：認識冗余設計0101.知識點講解冗余設計安全可靠是保障過程與控制系統(tǒng)正常運行的第一要求，為了達到這個目的，我們通常會采取冗余設計。冗余設計是指在系統(tǒng)或設備的關鍵部分，設置一套以上能完成相同任務的工作元件、模塊或子系統(tǒng)目的是減少系統(tǒng)出錯或發(fā)生故障的概率?；顒?：認識冗余設計01知識點01.知識點講解活動1：認識冗余設計011.簡單敘述燃氣熱水器三重保護裝置各發(fā)揮了什么作用。如果工人未安裝防凍保護裝置，會出現(xiàn)什么后果?2.討論一下冗余設計有什么意義，說一說你還知道的冗余設計案例，并填寫到表3.2.1中。討論與交流冗余設計案例意義指紋鎖配備應急開鎖鑰匙02模擬單一模塊檢測

的效果活動201.知識點講解02現(xiàn)實生活中，電梯每次上下的人數(shù)都有不同，每個乘客動作的快慢也不同，電梯的自動門設計就需要充分考慮各種不同的應用場景，避免關門時將人或貨物夾住而發(fā)生危險。活動2：模擬單一模塊檢測的效果01.知識點講解02我們已經(jīng)學過用紅外線探測物體，接下來我們將利用1個紅外線傳感器來模擬電梯自動門的檢測功能，如圖3.2.2所示。模擬實驗搭建可參照圖3.2.3進行。活動2：模擬單一模塊檢測的效果01.知識點講解02本實驗中，我們設定如果檢測到有人或物體正在通過門，就讓RGB燈亮紅色，表示不能關門;如果沒有檢測到，則亮綠色，表示可以關門，參考程序如圖3.2.4所示?；顒?：模擬單一模塊檢測的效果01.知識點講解02討論與交流活動2：模擬單一模塊檢測的效果1.如果將紅外線傳感器的位置設置得高一點或低一點,是否會影響檢測結果?2.模擬生活中不同身高的人、不同的物體通過電梯門,看看檢測是否準確，說一說你的實驗結果。3.在什么情況下，檢測會存在盲區(qū)，為什么?03模擬冗余設計的

檢測效果活動301.知識點講解活動3：模擬冗余設計的檢測效果03既然僅用一個紅外線傳感器檢測不能保證測量的準確性，那我們嘗試在不同的高度再增加一個紅外線傳感器，由兩個紅外線傳感器共同完成檢測任務，不論哪個紅外線傳感器檢測到人或物體，均亮紅燈，不能關門。模擬實驗搭建與參考程序如圖3.2.5和圖3.2.6所示01.知識點講解02討論與交流活動3：模擬冗余設計的檢測效果1.用兩個紅外線傳感器檢測和用一個紅外線傳感器檢測相比，有什么區(qū)別?2.是否還會存在檢測盲區(qū)，如何解決?01.知識點講解活動3：模擬冗余設計的檢測效果03現(xiàn)實生活中的電梯門使用多個紅外線傳感器，形成一道光幕，同時進行檢測，使檢測結果更加準確，如圖3.2.7所示。01.知識點講解活動3：模擬冗余設計的檢測效果03為了進一步加強安全保護，有些電梯還在門的側面安了觸板，當電梯關門夾到人或物體時，觸板被壓下，電梯會停止關:動作并重新打開門。這些冗余設計為電梯的運行設置了一道道安全防線。通過實驗，我們發(fā)現(xiàn)冗余設計可以大大增加電梯運行的安全性，但仍存在檢測不到的盲區(qū)，若物體處在盲區(qū)或某個模塊工作不正常，還可能發(fā)生危險情況。所以，我們乘坐電梯時一定要遵守規(guī)則，不要用身體或物體擋門，也不要在電梯關門時強行出入。01.知識點講解活動3：模擬冗余設計的檢測效果03為了安全，飛機采用了哪些冗余措施?飛機被譽為最安全的交通工具,為應對各種可能出現(xiàn)的意外情況，很多安全保障設施都采用了冗余設計的理念。如為了防止火災，飛機上安裝了很多自動報警的設備，配備了氣體和液體兩套自動滅火系統(tǒng)，機艙里還配備了滅火器、滅火毯等應急器材;為了在發(fā)生危險時能保障緊急撤離,在機身不同的位置設置了多個應急出口。01.知識點講解活動3：模擬冗余設計的檢測效果03飛機的飛行系統(tǒng)也有很多保障安全的冗余設計:飛機上配備了3套甚至更多的飛行管理計算機，對發(fā)出的控制指令相互驗證，避免1套計算機出現(xiàn)故障而發(fā)出錯誤的指令;飛機的操作系統(tǒng)除了電動控制外，還會配備液壓控制和手動控制系統(tǒng);飛機上獲取關鍵數(shù)據(jù)的傳感器,均按冗余設計的要求安裝2個甚至更多相同或同類的傳感器，同時監(jiān)測數(shù)據(jù)是否在合理的范圍內