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防近视仪——目标3:良好健康与福祉

兔小灰 兔小灰 2021-06-01 12:28:46
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简单

作品主旨:减少青少年近视量

其他主题:保护视力

为了保护学生视力,减少学生近视的现象,设计并制作了“防近视仪”。

一、项目背景

    我最大的爱好是看科普视频和时事新闻,从中发现了近视的广大负面影响力,它是众人都在防范的焦点。但是近视人数还是大幅度增加,我们看到许多学生,小小年纪,就带上了眼镜,觉得十分可惜。于是,我着眼于保护视力的目标,制作了“超声波防近视仪”作为这次活动的作品。

projectImage

在网上我看到近视是全球都担心的问题,世界卫生组织于2019年发布的《世界视力报告》[注1]  中写到:全球视力损伤或失明人数高达22亿人以上, 其中至少10亿人的视力损伤问题本可预防或尚待解决。而中国正是近视的重灾区。

中国近视人口数据:

近视眼被列为世界三大疾病之一,全国近视眼人数竟已近4亿,其中青少年约为2.7亿。我国人口近视发生率为33%,是世界平均水平22%的1.5倍,发病率仅次于日本,占世界第二位,每年新增近视眼约为6%。

其中,我国学生近视发病率居世界第二,人数居世界之首,近视发病率高达50%至60%。调查显示,我国小学生视力不良检出率为28%、初中生为60%、高中生为85%,而且有不断上升的趋势。我国8~12岁的小学生中,约有47个儿童就有一个近视眼,近视发病率约为23%,中学生约为55%,大学生约为76%。[注1]

而正是这些数据,使我想设计一个程序,保护学生的视力

二、挖掘问题背后的根源

近视的化价极高,许多人们因为近视而带上了厚厚的眼镜,而遗憾终生,而在近视后各种改善或治疗,也无法回到当初,并且现在医学手段有限并且财力耗费巨大。

projectImage

三、近视的后果

医生杨捷铮,有说过:近视眼形成之后就会造成不矫正,不戴镜的情况下看眼模糊。那显而易见,近视眼不矫正的话,对青少年朋友影响他的学习。除了在社会学的危害之外,我还要着重讲了就是生理学上、眼科学上的危害。那么近视眼的朋友除了视物模糊之外,他还容易出现,玻璃体混浊,飞蚊症,眼睛闪光感。

四、现有的防近视措施

齐林嵩医生有发表言论:

第一、增加户外活动时间,增加小孩子户外活动时间,保证每天2至3小时的户外活动在阳光充足时会达到防控目的,并且有近视可能会延缓近视进展。

第二、佩戴角膜塑形镜,也同样可延缓近视数50%左右。

第三、采用药品治疗

五、超声波防近视仪简介

方案介绍:

    首先,我们通过查询资料,了解到了近视的主要原因:

(1)遗传原因

(2)长时间近距离用眼。

然后,我也了解到,人类可以从以下几个方面去避免或减少近视率:

(1)少看电子产品。

(2)光线正常。

(3)姿势正确

     我就想是否可以从用眼距离这一方面来防止近视的发生。

    我首先用3D打印,打出了一个模型,用micro:bit的主板连上micro:bit 附带的超声波探测器,用来探测距离,若距离过近或过远,它所附带的蜂鸣器则会发出声响提醒人们注意,从而达到防近视的效果。

projectImage

   项目原理:

本方案包含控制模块、监测模块、提示模块和电源模块共计四个模块控制模块:

projectImage

第一代:

控制模块:采用micro:bit开发板+micro:mate扩展板的组合。

监测模块:超声波传感器。

提示模块:LED红灯,LED绿灯,蜂鸣器。

电源模块:两个5号电池。

第二代:

控制模块:采用micro:bit开发板+micro:mate扩展板的组合。

监测模块:物联网模块,超声波传感器,二哈识图人脸识别模块。

提示模块:蜂鸣器。

电源模块:锂电池盒。

 

本方案在运行中分为两种模式:

    第一代:

A模式:看书模式:原本绿灯亮,但如果人体距离超声波传感器的距离小于23厘米,那么蜂鸣器响,红灯亮,绿灯灭。

B模式:电视模式:原本绿灯亮,但如果人体距离超声波传感器的距离小于250厘米,那么蜂鸣器响,红灯亮,绿灯灭。

第二代

A模式:仅仅使用了超声波传感器。

B模式:加入了二哈识图人脸识别模块。

A+B模式:加入了物联网模块,可以将数据发送到手机或PC终端。

projectImage
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六.材料清单:

第一代:

1、主板1块

2、拓展板1块

3、喇叭1个

4、LED灯2个

5、电池

第二代:

1、主板1块

2、拓展板1块

3、喇叭1个

4、二哈识图人脸识别模块

5、锂电池

 

七、讨论与制作

(一)头脑风暴与几种不同的解决思路

1、可以将设备做成固定式,但使用者不方便,就改为了可拆卸式

2、当初,想用积木拼成外观,但人力有限,只能用时间耗费较大的3D打印

硬件连接图:

第一代

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第二代:

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程序设计:

第一代:

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第二代:

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(二)遇到的问题与解决措施

1、程序的问题,最开始想用模拟读取,但方法不通,后来在老师的建议下远用数字读取

2、设备外观的问题,用积木比较省力,但人数不够,只能用3D打印来施行

三视图(第一代)

projectImage
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第二代:

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八、产品展示

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九、扩展与反思

在实际使用过程中,发现有一点没有达到预期的效果:

设备实际测试时,发现超声波测量距离不够精准,角度不够大,存在对学生的坐姿情况判断不够精准,启发我设计一个配套的套件——可穿戴防驼背仪,进行更精准的校正坐姿,预防学生近视。

对课题的展望:我们可以通过一个终端,把所有学生使用的仪器连接到控制平台上,搭配防驼背仪,创建智慧教室。

 

参考资料:

[2]近视的病因

https://www.yichao.cn/article-18914.html

https://www.baidu.com/bh/dict/ydxx_7994843136457780176?tab=%E7%97%85%E5%9B%A0&title=%E8%BF%91%E8%A7%86&contentid=ydxx_7994843136457780176&query=%E8%BF%91%E8%A7%86%E7%9A%84%E5%8E%9F%E5%9B%A0%E4%B8%BB%E8%A6%81%E6%98%AF%E4%BB%80%E4%B9%88&sf_ref=dict_home&from=dicta

[1]世界视力报告

https://www.who.int/zh/news-room/detail/08-10-2019-who-launches-first-world-report-on-vision

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