32冗余设计让系统更安全（课件）六年级上册信息技术电子工业版

情境导入：本单元项目式

主题：防范可能存在的安全问题为了保障系统安全运行，系统设计师通常会设计行多安全保障措施。例如，载人航天工程是一项复杂且危险系数极高的系统，任何错误都会对航天员的生命安全构成严重威胁，除了运载火箭自身有一套完整的故障检测系统，系统设计师还分别针对火箭发射阶段、低空飞行阶段和高空飞行阶段设计了逃逸塔和高空逃逸发动机，以确保紧急情况下箭船分离，为航天员提供更多的安全保障。这种通过增加设备的层层保障，使系统更加安全的思想就是冗余设计的思想。《3.2冗余设计让系统更安全》2023年电子工业出版社

六年级上册-第3单元

防范可能存在的安全问题-信息科技

课件2022新版课标内容1活动1：认识冗余设计2活动2：模拟单一模块检测的效果3活动3：模拟冗余设计的检测效果《目录》信息科技01认识冗余设计活动101.知识点讲解像载人航天一样，我们身边的许多过程与控制系统为了确保系统运行的安全，也做了大量的安全设计。例如，为避免冬天寒冷天气冻坏燃气热水器的水管，设计师从排气管、主机到进水阀门，设计了三重防冻保护装置，如图3.2.1所示。即使其中一个没有达到预期目的，另外两个保护措施也依然会发挥作用，确保水管不会被冻坏。活动1：认识冗余设计0101.知识点讲解冗余设计安全可靠是保障过程与控制系统正常运行的第一要求，为了达到这个目的，我们通常会采取冗余设计。冗余设计是指在系统或设备的关键部分，设置一套以上能完成相同任务的工作元件、模块或子系统目的是减少系统出错或发生故障的概率。活动1：认识冗余设计01知识点01.知识点讲解活动1：认识冗余设计011.简单叙述燃气热水器三重保护装置各发挥了什么作用。如果工人未安装防冻保护装置，会出现什么后果?2.讨论一下冗余设计有什么意义，说一说你还知道的冗余设计案例，并填写到表3.2.1中。讨论与交流冗余设计案例意义指纹锁配备应急开锁钥匙02模拟单一模块检测

的效果活动201.知识点讲解02现实生活中，电梯每次上下的人数都有不同，每个乘客动作的快慢也不同，电梯的自动门设计就需要充分考虑各种不同的应用场景，避免关门时将人或货物夹住而发生危险。活动2：模拟单一模块检测的效果01.知识点讲解02我们已经学过用红外线探测物体，接下来我们将利用1个红外线传感器来模拟电梯自动门的检测功能，如图3.2.2所示。模拟实验搭建可参照图3.2.3进行。活动2：模拟单一模块检测的效果01.知识点讲解02本实验中，我们设定如果检测到有人或物体正在通过门，就让RGB灯亮红色，表示不能关门;如果没有检测到，则亮绿色，表示可以关门，参考程序如图3.2.4所示。活动2：模拟单一模块检测的效果01.知识点讲解02讨论与交流活动2：模拟单一模块检测的效果1.如果将红外线传感器的位置设置得高一点或低一点,是否会影响检测结果?2.模拟生活中不同身高的人、不同的物体通过电梯门,看看检测是否准确，说一说你的实验结果。3.在什么情况下，检测会存在盲区，为什么?03模拟冗余设计的

检测效果活动301.知识点讲解活动3：模拟冗余设计的检测效果03既然仅用一个红外线传感器检测不能保证测量的准确性，那我们尝试在不同的高度再增加一个红外线传感器，由两个红外线传感器共同完成检测任务，不论哪个红外线传感器检测到人或物体，均亮红灯，不能关门。模拟实验搭建与参考程序如图3.2.5和图3.2.6所示01.知识点讲解02讨论与交流活动3：模拟冗余设计的检测效果1.用两个红外线传感器检测和用一个红外线传感器检测相比，有什么区别?2.是否还会存在检测盲区，如何解决?01.知识点讲解活动3：模拟冗余设计的检测效果03现实生活中的电梯门使用多个红外线传感器，形成一道光幕，同时进行检测，使检测结果更加准确，如图3.2.7所示。01.知识点讲解活动3：模拟冗余设计的检测效果03为了进一步加强安全保护，有些电梯还在门的侧面安了触板，当电梯关门夹到人或物体时，触板被压下，电梯会停止关:动作并重新打开门。这些冗余设计为电梯的运行设置了一道道安全防线。通过实验，我们发现冗余设计可以大大增加电梯运行的安全性，但仍存在检测不到的盲区，若物体处在盲区或某个模块工作不正常，还可能发生危险情况。所以，我们乘坐电梯时一定要遵守规则，不要用身体或物体挡门，也不要在电梯关门时强行出入。01.知识点讲解活动3：模拟冗余设计的检测效果03为了安全，飞机采用了哪些冗余措施?飞机被誉为最安全的交通工具,为应对各种可能出现的意外情况，很多安全保障设施都采用了冗余设计的理念。如为了防止火灾，飞机上安装了很多自动报警的设备，配备了气体和液体两套自动灭火系统，机舱里还配备了灭火器、灭火毯等应急器材;为了在发生危险时能保障紧急撤离,在机身不同的位置设置了多个应急出口。01.知识点讲解活动3：模拟冗余设计的检测效果03飞机的飞行系统也有很多保障安全的冗余设计:飞机上配备了3套甚至更多的飞行管理计算机，对发出的控制指令相互验证，避免1套计算机出现故障而发出错误的指令;飞机的操作系统除了电动控制外，还会配备液压控制和手动控制系统;飞机上获取关键数据的传感器,均按冗余设计的要求安装2个甚至更多相同或同类的传感器，同时监测数据是否在合理的范围内