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【挑战二】为健康开一扇窗----智能防雾霾沙窗在房车上的应用 中等

头像 宗静 2022.11.02 119 0

一、研究目的

        雾霾,是空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子组成的气溶胶系统。(气溶胶是指固体小颗粒或液体小质点在气体介质中悬浮、分散所形成的气体分散体系,其大小为0.001~100微米。)

        雾霾不仅会对人类的日常生活和出行造成相应的影响,还会对人们的身体健康有很大的影响。它会破坏我们的呼吸系统,一旦进入到我们的肺泡,会引发各类炎症,降低人体免疫力。雾霾中还有更可怕的微粒,直径低于0.5微米,他们可以进入我们的血管,导致血压升高,引发血栓。部分微粒还可能进入我们的心脏,造成心肌缺血、损伤、心率紊乱,引发心梗。

      雾霾现在经常成为我们上空中不散的阴影,时不时伸出魔爪,搅和一下人们头顶上那片湛蓝,之后就仓皇而逃。每每雾霾现身之时,人们紧闭门窗、减少外出、佩戴口罩……一系列防护措施为的就是挡住那直径小于2.5微米颗粒物的"进攻"。然而,门窗紧闭虽然挡住了PM2.5,却也阻挡了空气的流通,使室内空气没法得到及时循环。

       我喜欢清新的空气,喜欢大自然,更是一个旅游爱好者,我想长大了以后,开着我自己的房车游遍祖国的大好河山。但是,对于现在的我无法控制雾霾的出现,我又想使雾霾无法影响到我的身体健康,于是我们有了这个创意设计“为健康开一扇窗------智能防雾霾沙窗在房车上的应用”。 我的这个创意目的是想实现,无论多么不好的天气,尤其是雾霾天气,也阻挡不了我享受外界的空气,一道窗纱,实现了"开窗通风"与"防雾霾"两不误。

二、功能设计介绍

     功能一:此房车上有一个可预测雾霾天气,并进行自动开关的沙窗。我们应用了一个PM2.5环境质量传感器,用来预测雾霾是否到来,如果感应到了雾霾天气,就会自启动开启防雾霾纱窗,用来阻隔雾霾进入到室内。

     功能二:此房车具有自动避障功能。我们用了前后两个超声波传感器来实现房车的自动避障功能。

    功能三:此房车具有自动感光系统,并能够自动控制车大灯的开启功能。我们用一个光敏传感器和两个外置的LED灯,当光线达当一定的暗度时,自动启动大灯照明系统。功能四:我们用了人脸识别功能。我们用了人脸识别模块,实现了房车大门,可以进行人脸识别自动开门功能。

三、实验结果

       本次创意设计中,最大的收获之一便是通过组装和物理知识的学习设计,提高了创新能力。我们认为创新是需要理论支持的,通过咨询和请教物理老师,对简单的物理原理有了初步的认识。

       我们在这个设计中,实现了五个自动控制,一是自动预测雾霾天气,二是自动开启纱窗系统,三是自动避障系统,四是自动大灯系统,五是人脸识别,自动开门系统。

      我认为我们的这个设计是可行的,具有很强的实用性和推广性。

 

 

四、难题解决

 

       项目在研究过程中我们遇到了很多的难题,而且很多的领域都是我们未曾接触过的,为了解决这些问题,我们查找了很多的资料,并虚心向相关专业老师进行咨询,在老师的帮助下,我们一一攻克了难关。

      难题一:我们在制作这个设计的过程中,由于很多东西没有现成的,我们利用学校的3D打印机,打印出来的(我们学过3D建模课程)。

     难题二:在制作过程中,光敏传感器、红外线传感器、超声波传感器、人脸识别传感器,这几个物理原件,是用的学校智能教室中的教学器材。 

    难题三:在制作模型的过程中,我们有的物理工具不会用,也是在老师的帮助下学会了,如热融枪。

    难题四:在物理件的安装过程中,物理接线我们还不会,这部分内容是老师手把手教我们的。

     难题五:在智能控制程序编写过程中出现了3个小问题,不过我们都请教了老师,在大家的共同的努力下终于实现了。

    通过以上的难题解决,我们深刻的体会到一句话:功夫不负有心人。

    我们两个人,经历了两个多月终于完成了这个作品,下面为此作品的一些效果图。  

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五、研究人员分工

 

         杜明昊:房内物品的3D建模和打印工作、小车外壳的激光切割工作、小车的车体的乐高拼装工作、小车避障乐高的程序设计工作、小车的各种传感器与车体的制作工作。

     刘欣悦:大部分的创意想法、文字材料的准备工作、人脸识别、防雾霾自动车窗系统的设计与编程工作。 

 

六、项目设计小结及展望

       本次创意设计中,最大的收获之一便是通过组装和物理知识的学习设计,提高了创新能力。我们认为创新是需要理论支持的,通过咨询和请教物理老师,对简单的物理原理有了初步的认识。

       现在我们的智能防雾霾纱窗中的自动感应系统设计的非常的好,我们利用的是PM2.5传感器,同时我们还用75倍速的减速电机实现了纱窗自动关闭功能。但沙窗如何能更好的防雾霾颗粒,并能实现优良的透光性,还是我们未解的课题,还有待进一步的改进与设计。

       房车内的还有三个辅助小功能,也是我们现在汽车没有的。自动灯光系统,自动测量噪音系统、自动避障系统都是汽车中可以很好的辅助人们更加便利的利用汽车。

 

 

参考文献:

 1. [题名] 资讯中国发明防雾霾智能纱窗[地址]       

                 [地址]https://www.360kuai.com/pc/9002998a6ea6da4c0ota=3&sign=360_57c3bbd1

&refer_scene=so_1[作者]刘化林

2.[题名]防雾霾纱窗 

    [地址] https://baike.so.com/doc/24712177-25617271.html

光控灯、声控灯程序

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人脸识别程序

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自动避障程序

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自动关窗程序

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