“大學(xué)通”在創(chuàng)新理念方面的模塊實(shí)踐

陳冠旭 王飛 唐博 張中正 雷雯 楊銀

1.作品簡(jiǎn)介

本文隸屬于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目大學(xué)通項(xiàng)目中比賽制作部分實(shí)際執(zhí)行部分，基于大學(xué)通指導(dǎo)理念，完成對(duì)于大學(xué)本科生及研究生階段對(duì)于制作類比賽的探索，將大學(xué)本科生在競(jìng)賽方面的理論進(jìn)行實(shí)踐，完成對(duì)于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目在在整個(gè)項(xiàng)目中在競(jìng)賽實(shí)操方面的理論實(shí)踐，總結(jié)出相應(yīng)經(jīng)驗(yàn)并完成對(duì)于整個(gè)項(xiàng)目理念的完善。以下內(nèi)容涉及實(shí)用新型專利及對(duì)應(yīng)產(chǎn)品說明與設(shè)計(jì)理念均為“大學(xué)通”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目創(chuàng)新理念模塊的實(shí)踐部分，并已經(jīng)獲得省級(jí)創(chuàng)新三等獎(jiǎng)受相應(yīng)法律法規(guī)保護(hù)，具體創(chuàng)新實(shí)踐模塊內(nèi)容如下：當(dāng)今家庭中使用液化石油氣、天然氣等呈逐年遞增狀態(tài)，普通家庭獨(dú)立式燃?xì)鈭?bào)警器主要是在家庭的小范圍內(nèi)檢測(cè)氣體是天然氣，家中無人發(fā)生泄露就會(huì)導(dǎo)致燃?xì)膺M(jìn)一步泄漏，遇到火源就會(huì)引發(fā)爆炸。

針對(duì)上述現(xiàn)象，我們歸納出主要問題如下：如家里的煤氣發(fā)生泄漏，如果家中沒人，那么很可能會(huì)造成無法預(yù)知的事故。再如果空氣中可燃?xì)怏w達(dá)到一定濃度，那么將很有可能發(fā)生火災(zāi)甚至爆炸。

因此，為了解決上述問題，以基于TRIZ理論的發(fā)明問題解決過程模型為步驟指導(dǎo)，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)單有效的智能家用煤氣泄漏電話報(bào)警裝置，

2.系統(tǒng)支持分析

該報(bào)警器工作流程為初始化。指示燈閃爍，將MQ2單片機(jī)初始化;模擬燃?xì)馔ㄟ^MQ2煙霧傳感器檢測(cè)氣體濃度，將氣體濃度轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)發(fā)送給atmega328單片機(jī)，單片機(jī)判斷可燃?xì)怏w濃度是否超過閥值。一旦超過閥值即通過4顆紅色LED燈顯示實(shí)時(shí)濃度，指示燈逐個(gè)亮起。伺服舵機(jī)啟動(dòng)，將總閥門關(guān)閉。蜂鳴器啟動(dòng)發(fā)出聲音報(bào)警通過sim900a模塊撥通程序中設(shè)定的電話號(hào)碼。

3.產(chǎn)品理論

3.1技術(shù)矛盾：

煤氣泄漏時(shí)報(bào)警器增加阻止煤氣泄漏，并報(bào)警、發(fā)信息、打電話功能時(shí)，子系統(tǒng)的自動(dòng)化程度會(huì)提高會(huì)使裝置變得復(fù)雜，改善的技術(shù)特性為自動(dòng)化程度，惡化的技術(shù)特性為裝置的復(fù)雜性。綜合采用多個(gè)發(fā)明原理。當(dāng)燃?xì)庠诳諝庵械臐舛瘸^設(shè)定值，報(bào)警器就會(huì)被觸發(fā)，實(shí)現(xiàn)燃?xì)庑孤兜倪h(yuǎn)程報(bào)警與鎖死。對(duì)外發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，自動(dòng)啟動(dòng)關(guān)閉燃?xì)夤艿篱y門，同時(shí)可以聯(lián)網(wǎng)報(bào)警，向預(yù)設(shè)電話號(hào)碼發(fā)送報(bào)警短信以及撥打報(bào)警電話，及時(shí)通知相關(guān)人員。

3.2物場(chǎng)分析

不完整模型：補(bǔ)齊所缺失的元素，增加場(chǎng)F和工具S1，S2，S3完整模型。

由于煤氣泄漏，煙霧傳感器檢測(cè)到燃?xì)鉂舛?，處理器處理信息，使得LED燈發(fā)光且蜂鳴器響動(dòng)，以達(dá)到報(bào)警狀態(tài)。

4.技術(shù)方案整理與評(píng)價(jià)

綜合了聲光報(bào)警以及燃?xì)怄i死系統(tǒng)，即使家中無人，也可以得到燃?xì)鈭?bào)警器的電話以及信息的遠(yuǎn)程報(bào)警，安全性極高，可靠性強(qiáng)，為人身安全以及家庭財(cái)產(chǎn)提供安全保障。

硬件連接圖如下：

5.產(chǎn)品分析及前景

5.1工作情況分析

具體參數(shù)：當(dāng)煤氣開始泄露時(shí)，MQ2的讀取數(shù)值由70變?yōu)樽畲?00，考慮到溫濕度等外界因素對(duì)測(cè)量值的影響，將閥值定為120。

Gboard可實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜運(yùn)算，可開發(fā)除介紹中的多種功能，如：在檢測(cè)到濃度超標(biāo)打電話報(bào)警關(guān)閉閥門的同時(shí)，開啟噴淋設(shè)備等功能，簡(jiǎn)單易用。搭配的MQ2傳感器，可檢測(cè)多種氣體濃度，且技術(shù)成熟，性價(jià)比較高。

實(shí)時(shí)濃度顯示：LED亮起個(gè)數(shù)表示濃度強(qiáng)度。

通過GPRS網(wǎng)絡(luò)報(bào)警：適合家中經(jīng)常無人的家庭使用，。在偏遠(yuǎn)無人地區(qū)監(jiān)測(cè)時(shí)，全球覆蓋。

蜂鳴器聲音提示：蜂鳴器聲音穿透力強(qiáng)，可起到明顯的警示作用。

伺服舵機(jī)系統(tǒng)：可燃?xì)怏w濃度超過閥值可自動(dòng)關(guān)閉總閥，防止情況惡化，更加安全。

5.2前景

1）報(bào)警器可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警

采用GPRS通信模塊，將燃?xì)庑孤﹫?bào)警裝置實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程報(bào)警的功能、搭配MQ2煙霧傳感器可以快速準(zhǔn)確的檢測(cè)泄漏氣體。

目前市場(chǎng)上現(xiàn)有的燃?xì)鈭?bào)警器只具有現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警和泄漏鎖死功能，而本項(xiàng)目是利用GPRS通信模塊和單片機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了燃?xì)庑孤兜倪h(yuǎn)程報(bào)警與鎖死。通過MQ2傳感器進(jìn)行燃?xì)鈾z測(cè)，將反饋信號(hào)傳送給單片機(jī)，之后由GPRS通信模塊給單片機(jī)程序中的預(yù)設(shè)電話號(hào)碼發(fā)送報(bào)警短信以及撥打報(bào)警電話，及時(shí)通知相關(guān)人員。

2）可根據(jù)市場(chǎng)需求開發(fā)多種擴(kuò)展功能

board可實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜運(yùn)算，可開發(fā)除介紹中的多種功能，如：在檢測(cè)到濃度超標(biāo)打電話報(bào)警關(guān)閉閥門的同時(shí)，開啟噴淋設(shè)備等功能，簡(jiǎn)單易用。

3）報(bào)警器可以擴(kuò)展各類傳感器，適用于各類場(chǎng)所

本項(xiàng)目中所采用的傳感器是MQ2煙霧傳感器，具有靈敏度高，穩(wěn)定性好，在較廣濃度范圍內(nèi)對(duì)可燃?xì)怏w有良好的靈敏度，應(yīng)答快速，抗干擾能力強(qiáng)，不需要清理與維修。而且可以擴(kuò)展其他傳感器：紅外檢測(cè)、距離檢測(cè)、聲音檢測(cè)、震動(dòng)檢測(cè)、亮度檢測(cè)等，可用于各類場(chǎng)所的檢測(cè)報(bào)警。

本文用于沈陽航空航天大學(xué)省級(jí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目：201810143181大學(xué)通。

作者簡(jiǎn)介：

陳冠旭，男，漢族，沈陽航空航天大學(xué)2017級(jí)航空宇航專業(yè)本科生;

王飛，沈陽航空航天大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目指導(dǎo)教師;

唐博，沈陽航空航天大學(xué)工訓(xùn)中心指導(dǎo)教師;

雷雯、楊銀、張中正，沈陽航空航天大學(xué)2015級(jí)本科生。