资源简介

(共35张PPT)
跨学科主题活动
校园安防系统设计
（川教版）八年级
上
1
核心素养目标
3
新知讲解
5
拓展延伸
7
板书设计
2
新知导入
4
课堂练习
6
课堂总结
课后作业
8
01
核心素养目标
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
能够认识到校园安防系统的安全价值，理解其对校园安全、管理效率的提升，同时关注设备运维与数据规范的必要性。
能够借助表格、流程图等形式设计安防功能，创新规划硬件选择与物联网主题，实践方案的设计与成果呈现。
能够理解校园安防系统的硬件联动逻辑，分析传感器、执行器的协作流程，把握安防系统的预警运行原理。
能够让学生了解校园安防系统的应用场景，感知其校园区域的设备实例，覆盖校门、实验室、楼道等不同区域的安防形式。
02
新知导入
校园安防系统设计
学习目标
1.通过调研分析，综合运用物联网感知、通信、控制技术，设计校园安防系统。
2.通过设计校园安防系统，感受使用物联网技术解决问题的优势。
02
新知导入
博士爷爷，物联网技术还可以运用在校园哪些场景中，以保障大家的安全呢
欢欢，校园的各类学习和生活场景都存在安全防护的需求。让我们借助物联网技术，来设计一个校园安防系统吧!
02
新知导入
03
新知讲解
一、项目需求分析
校园安防系统涉及学校的各个方面，目的是保护学校、师生的生命财产安全。例如:校园视频监控系统能帮助老师和工作人员随时了解学校各个区域的异常情况;校园门禁系统能帮助老师和家长随时掌握学生的出人校信息。
03
新知讲解
现状调研
请通过实地观察、交流访谈、查阅资料等方式，分析校园安防系统应布局在哪些区域，分别具有哪些功能。
图4-1 校园安防系统需求分析
03
新知讲解
现状调研
校园安防系统需求 教室 视频监控 监测课堂秩序、异常人员闯入
宿舍 烟雾传感器 检测违规用电、火灾隐患
楼道 人流量监测装置 预防拥挤踩踏
操场 紧急求助装置 运动受伤等突发情况
厕所 公共区域视频监控 仅覆盖门口等公共区域，规避隐私侵犯
其他(实验室) 特殊气体传感器 检测一氧化碳、甲醛等泄漏
03
新知讲解
根据调研情况，小组讨论交流，目前的校园安防系统是否有待改进之处 校园安防系统是否覆盖到了学校的各个区域 根据讨论交流的内容，整理形成校园安防系统的改进建议，并填写下表。
改进建议
03
新知讲解
改进建议
待改进之处 改进建议
有时候学生遇到突发状况，无法及时联系老师 在校园某些区域安装紧急求助装置
楼道等区域上下通行时可能出现拥挤踩踏行为 在楼道区域安装人流量监测装置，当监测到人流量过高时能及时预警
化学实验室可能出现特殊气体泄漏 实验室增加特殊气体监测装置，当监测到特殊气体泄漏时能及时预警
宿舍 / 教室存在非授权人员闯入 宿舍入口安装人脸识别门禁
食堂食材储存环境缺乏监测 在食材储藏间安装温湿度传感器，数据异常时提醒后勤人员，避免食材变质
操场运动受伤后救援响应慢 紧急求助装置关联校园地图，精准定位求助位置
03
新知讲解
二、项目功能设计
在功能设计阶段，需要分析解决问题的可行路径，并综合考虑材料设备、实施难度等进行恰当选择。例如，道人流量监测系统有以下可行路径:
①安装监测摄像头，利用计算机视觉技术进行人流量监控和分析。
功能分析
图 4-2 监测摄像头
03
新知讲解
②在楼道人口或出口处安装人员计数器，通过计算进出人员数量来监测人流量。
③通过计算楼道人口或出口的热量变化，从而推算出人流量。
功能分析
图4-3 红外感应计数器
图 4-4 红外热成像仪
03
新知讲解
路径①借助人工智能技术可进行人流量的精确分析，还可以进一步分析人员行为;路径②可统计简单数据，如人员总数、峰值等，成本较低;路径③推算人流量的准确性可能受到诸如温度变化等环境因素的影响。
请根据你们小组提出的校园安防系统的改进建议，选择2项进行功能设计，交流讨论，评估每项功能设计的可行性，并确定最终采用的功能实现方式，填入下图中。
功能分析
03
新知讲解
功能分析
图 4-5 校园安防系统功能设计
楼道人流量监测预警功能
实验室特殊气体泄漏监测预警功能
计算机视觉 + 摄像头
红外感应计数器
红外热成像仪
传感器 + 本地声光报警
传感器 + 物联网云平台
传感器 + 云平台 + 通风联动
03
新知讲解
评估项目或功能设计的可行性可以从以下几个方面考虑:
①技术可行性。评估项目所需的技术是否可行、可靠，综合考虑技术效果、技术难度、设备要求、自身知识储备等因系。
②经济可行性。评估项目所需成本、预期收益等。
③时间可行性。评估项目是否能在预期时间内完成。
④法律可行性。评估项目是否符合相关的法律法规、是否涉及知识产权侵权、是否侵犯他人隐私等。
功能分析
03
新知讲解
在智能消防系统的设计搭建中，我们了解了一些基础的传感器、执行器的使用方法。校园安防系统则涉及了校园生活的各个领域，需借助种类更加丰富的传感器、执行器来实现系统的各项功能，下面是一些可用传感器示例。
硬件选择
硬件 作用
图像识别传感器 物体识别、人脸识别、颜色识别、标签识别、巡线与物体追踪等
语音识别传感器 识别语音内容并转换为文字信息
红外线传感器 检测物体发出的热量
特殊气体传感器 检测是否有特殊气体(例如一氧化碳、氢气、甲烷、甲醛等)
磁力传感器 感知近距离磁力的变化
03
新知讲解
请小组分工合作、查阅资料，了解更多传感器与执行器的功能、适用场景与使用方法，填写下表。
硬件选择
传感器或执行器名称 功能 适用场景与使用方法
烟雾传感器 检测环境中烟雾浓度，识别火灾隐患 适用于教室、宿舍、食堂；安装在天花板中央（远离通风口），浓度超标时自动触发报警
声光报警器 发出声音 + 闪烁灯光的预警信号 适用于楼道、实验室、操场；安装在显眼墙面，与传感器联动，预警时自动启动
温湿度传感器 监测环境温度、湿度数据 适用于食堂食材储藏间、实验室；安装在储物区域，数据异常时提醒后勤人员调整环境
03
新知讲解
根据你们小组设计的校园安防系统功能，为每项功能选择合适的传感器与执行器。
硬件选择
图4-6 消防安防系统硬件选择
楼道人流量监测预警
实验室特殊气体泄漏监测预警
红外感应计数器、图像识别摄像头
声光报警器、应急广播模块
多合一特殊气体传感器、烟雾传感器
联动式通风扇、本地声光报警器
03
新知讲解
在校园安防系统中，许多功能都涉及远程监测或远程预警，因此我们需要进一步明确每项功能需监测的内容，以及远程预警需发送哪些信息。请小组交流讨论，设计物联网云平台中对应的主题，分析每个主题的发布方与订阅方。
主题名称 作用 发布方 订阅方
气体浓度 接收并保存实验室特殊气体浓度数据 气体传感器 手机应用
楼道人流量实时数据 同步楼道人员数量、密度，推送拥挤预警 红外感应计数器、图像识别摄像头 校园安防云平台、值班
紧急求助信号 传递求助位置、触发时间 紧急求助按钮 校医室终端、安保人员
设计物联网主题
03
新知讲解
请小组合理分工，将校园安防系统的功能设计、硬件选择、物联网主题设计等内容整理形成校园安防系统设计方案，并为每项功能绘制算法流程图。
形成项目设计方案
03
新知讲解
形成项目设计方案
校园安防系统设计方案
小组成员 张三、李四、王五
功能1:楼道人流量监测预警
功能描述 实时统计楼道人员数量、分析密度，拥挤时触发声光报警 + 广播提示，同步推送预警给值班人员
硬件选择 传感器：红外感应计数器、图像识别摄像头；执行器：声光报警器、应急广播模块；辅助硬件：ESP32 物联网模块
功能流程图 1. 设备初始化并连云平台；2. 计数器统计人数 + 摄像头分析密度；3. 对比拥挤阈值；4. 未超标：持续传数据；5. 超标：触发报警 + 广播 + 推预警；6. 密度降低后解除预警
物联网主题 楼道人流量实时数据
03
新知讲解
形成项目设计方案
功能2:实验室特殊气体泄漏监测预警
功能描述 监测特殊气体浓度，超标时自动开通风扇、触发报警，推送泄漏信息给实验老师
硬件选择 传感器：多合一特殊气体传感器、烟雾传感器；执行器：联动通风扇、本地声光报警器；辅助硬件：低功耗物联网采集模块
功能流程图 1. 传感器初始化设阈值；2. 实时采气体浓度；3. 对比安全阈值；4. 未超标：持续传数据；5. 超标：开通风扇 + 报警 + 推预警；6. 浓度正常后关设备、推解除通知
物联网主题 气体浓度
03
新知讲解
三、项目评价
1.请以小组为单位，在班级内展示你们设计的校园安防系统方案，根据下表进行自评与互评，并根据评价结果对方案进行完善优化。
评价维度 评价依据 评价结果
科学性 设计方案详细清晰、用语规范可操作性强 ☆☆☆☆☆
创新性 系统功能有创新 ☆☆☆☆☆
实用性 实用性强，具有可推广价值 ☆☆☆☆☆
表达与交流 能用自己的语言生动、清晰、准确地介绍设计方案相关细节，仪态大方，与听众交流互动 ☆☆☆☆☆
03
新知讲解
三、项目评价
2.请回顾本项目中小组合作的全过程，根据下表对小组合作情况进行自评与互评。
评价维度 评价依据 评价结果
目标实现 与其他小组成员共同明确项目目标，且高质量达成目标 ☆☆☆☆☆
沟通协作 与其他小组成员积极沟通，互相协作解决问题 ☆☆☆☆☆
团队分工 勇于承担在本组中所负责的任务并按时完成，关注组员的任务进展，积极提供帮助 ☆☆☆☆☆
尊重他人 认真倾听、积极讨论，尊重他人观点，也积极提出个人观点和建议 ☆☆☆☆☆
04
课堂练习
一、选择题
1、下列设备中，属于校园安防系统中 “传感器” 的是（ ）
A.声光报警器 B.红外感应计数器
C.联动式通风扇 D.应急广播喇叭
2、校园楼道人流量监测预警系统中，“楼道人流量实时数据” 这一物联网主题的订阅方不包括（ ）
A.校园安防云平台 B.值班老师手机端 C.学生个人娱乐设备 D.楼道安保终端
B
C
04
课堂练习
二、判断题
1、多合一气体传感器可检测一氧化碳、甲醛等危险气体。（ ）
2、红外感应计数器应安装在楼道进出口。（ ）
3、物联网发布方与订阅方无需直接关联。（ ）
4、人流量超标时，系统仅需触发声光报警。（ ）
5、紧急求助按钮可联动校医室和安保人员。（ ）
√
X
√
√
√
05
拓展延伸
安防数据安全防护
校园安防系统采集的监控画面、人员出入等数据含敏感信息，需做好全流程防护。采集时遵循 “最小必要” 原则，仅收集安防所需数据；传输采用加密协议，防止数据被窃听篡改；存储需分级授权，仅安保和管理部门可调阅。同时要符合《个人信息保护法》，监控数据留存不超过 90 天，避免隐私泄露风险。
05
拓展延伸
AI 智能行为识别
借助 AI 算法提升安防主动性，可识别三十余种校园异常行为。比如在楼道识别拥挤推搡、在操场识别攀爬翻越、在实验室识别违规操作等。系统能在事件发生 1-3 秒内触发警报，自动锁定相关画面，比传统人工监控响应速度快数倍，大幅降低安全事故发生率。
05
拓展延伸
多部门应急联动
构建安保、消防、校医、班主任协同的应急机制。当安防系统触发预警（如气体泄漏、人员求助），会同步向对应部门推送信息，包含事件位置、类型等关键内容。同时联动应急广播、疏散指示牌，引导师生有序避险，缩短从预警到处置的全流程时间。
05
拓展延伸
安防设备运维规范
安防设备需建立常态化运维机制。每日检查传感器、报警器等设备运行状态，每月校准气体传感器、红外计数器的精度；每季度测试备用电源和网络连通性，确保断电时设备仍能工作。发现故障需分级响应，轻微问题 24 小时内修复，重大故障立即启动备用方案。
07
课堂总结
《校园安防系统设计》课程小结：本节课围绕校园安防系统设计展开，我们探究了需求分析、硬件选型等核心环节，以及其在人流预警、气体监测等场景的应用，了解了物联网与传感技术的协同价值。通过方案设计、小组协作等实践，大家锻炼了技术整合与问题解决能力。同时，我们也认识到智能安防守护校园安全的意义，以及合规设计的重要性，希望大家持续关注技术应用，提升数字化素养。
08
板书设计
校园安防系统设计
一、项目需求分析
二、项目功能设计
三、项目评价
课后作业:
1、选校园宿舍场景，设计安防方案，说明核心传感器、执行器及对应物联网主题。
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine

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