摘要：生活中。人們經(jīng)常在公共廁所遺失物品并且難以找回。已有的失物報(bào)警器主要是安裝在物品上，運(yùn)用信號(hào)發(fā)射與接受的原理，當(dāng)失主與物品的距離超過(guò)一個(gè)限定值，報(bào)警器就會(huì)報(bào)警。它存在著適用范圍小，成本高等缺陷。我們?cè)O(shè)計(jì)出一個(gè)專門在廁所使用的失物報(bào)警器，利用壓力傳感器為核心的電路系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)失物報(bào)警功能。同時(shí)，我們?cè)诋a(chǎn)品設(shè)計(jì)中注入了低能耗的設(shè)計(jì)理念，使其更加符合社會(huì)的需求。

關(guān)鍵詞：報(bào)警器，彈簧開關(guān)，傳感器

系統(tǒng)分析

（一）功能分析

這款報(bào)警器需要實(shí)現(xiàn)以下功能：

①丟失物品后第一時(shí)間提醒失主

②工作時(shí)不侵犯?jìng)€(gè)人隱私

③成本較低，適合大范圍使用

④符合節(jié)能減排原則

⑤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高

（二）生命曲線

這是技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化的示意圖：報(bào)警器處于成長(zhǎng)期向成熟期的階段，但是在一些領(lǐng)域還不完善。這種新型報(bào)警器成本低廉，不會(huì)侵犯?jìng)€(gè)人隱私，效率更高，維護(hù)方便大大降低了能耗，具有良好的市場(chǎng)前景與經(jīng)濟(jì)效益。

（三）資源分析

報(bào)警器的資源包括：電線、開關(guān)、電源、數(shù)字芯片、單片機(jī)、蜂鳴器、壓力感應(yīng)器，選擇順序：

（四） 最終理想解

不出現(xiàn)這種障礙的條件？ 設(shè)置一個(gè)觸發(fā)機(jī)制，一旦有丟失事件發(fā)生后，立即判斷并報(bào)警。

創(chuàng)造這些條件所用的資源？

電能、電路系統(tǒng)、外部設(shè)備。

（五）技術(shù)矛盾

1、我們希望在第一時(shí)間內(nèi)將物品遺失信息反映給失主，但目前的監(jiān)控系統(tǒng)需要較長(zhǎng)時(shí)間才能反饋信息，構(gòu)成了時(shí)間損失和控制測(cè)量的難度這一技術(shù)矛盾。

改善的參數(shù)為時(shí)間損失，惡化的參數(shù)是控制測(cè)量的難度。

（18）機(jī)械振動(dòng)原理（28）機(jī)械系統(tǒng)的替代原理

（32）改變顏色原理10）預(yù)先作用原理

根據(jù)預(yù)先作用原理，我們以門鎖的插銷為開關(guān)接入電路，在失主遺忘物品時(shí)，開關(guān)立即閉合，壓力傳感器感應(yīng)到失物，立即報(bào)警。

2、為了減少能耗，降低成本，我們不希望電路一直連通，只在有物品遺失時(shí)才可以運(yùn)行。我們需要控制電路的通斷，不過(guò)系統(tǒng)會(huì)更加復(fù)雜，這就構(gòu)成了控制測(cè)量難度和裝置復(fù)雜性的矛盾。

改善的參數(shù)是控制測(cè)量難度，惡化的參數(shù)是裝置復(fù)雜性。

根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)替代原理，我們?cè)谳d物板下方安裝了一個(gè)靈敏的滑動(dòng)彈簧開關(guān)，讓載物板和彈簧開關(guān)構(gòu)成了一個(gè)系統(tǒng)。當(dāng)載物板受到一定的壓力時(shí)，彈簧開關(guān)會(huì)滑動(dòng)閉合，接通接通。當(dāng)壓力消失時(shí)，電路斷開。

（六）物理矛盾

報(bào)警器的工作與停止構(gòu)成了一對(duì)物理矛盾。我們運(yùn)用條件分離原理，設(shè)置了兩個(gè)開關(guān)，一個(gè)安裝在門鎖插銷上，一個(gè)裝在載物板上，利用它們的斷開與閉合來(lái)控制報(bào)警器的工作狀態(tài)。無(wú)人使用廁所時(shí)，門鎖上的開關(guān)閉合，彈簧開關(guān)斷開，報(bào)警器不工作;有人使用廁所但沒(méi)有物品放置時(shí)，彈簧開關(guān)斷開，報(bào)警器不工作;只有當(dāng)有人使用廁所并放置物品時(shí)，此時(shí)彈簧開關(guān)閉合。如果有物品遺忘，人推門準(zhǔn)備離開，門鎖開關(guān)閉合，電路接通，提示報(bào)警。

技術(shù)方案

方案1：我們將門鎖開關(guān)改成控制電路閉合的開關(guān)。插上插銷，電路斷開;拔出插銷，電路閉合。關(guān)門開門成為觸發(fā)報(bào)警器系統(tǒng)的機(jī)制。為了達(dá)到只有物品遺失才報(bào)警的目的，報(bào)警器必須自行判斷是否有失物。為此，我們選擇了壓力傳感器，優(yōu)點(diǎn)如下：

1、壓力傳感器直接感應(yīng)物體的壓力

2、載物板的安裝，讓人們把物品放在上面，符合人們的正常思維，保證了判斷機(jī)制能有效觸發(fā)

3、壓力傳感器相對(duì)于其他傳感器而言，價(jià)格更低，可以降低成本

此時(shí)，開關(guān)在推開門時(shí)觸發(fā)。當(dāng)載物板上有壓力時(shí)，壓力傳感器將壓力轉(zhuǎn)化成信號(hào)，傳遞給單片機(jī)進(jìn)行判斷，再輸出一個(gè)信號(hào)讓蜂鳴器報(bào)警。于是，報(bào)警系統(tǒng)形成了。

方案：方案1已經(jīng)滿足了最初的設(shè)想，在丟失后第一時(shí)間報(bào)警。我們對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)方案2，門打開系統(tǒng)就會(huì)運(yùn)作，即使廁所里沒(méi)有人，造成了一定的能量損耗。于是，我們考慮再設(shè)置一個(gè)開關(guān)，必須滿足有人時(shí)閉合，沒(méi)人時(shí)斷開。我們決定在載物板上設(shè)置一個(gè)滑動(dòng)彈簧開關(guān)，受到壓力時(shí)彈簧收縮，電路閉合，否則電路斷開。如果一個(gè)人使用廁所，也沒(méi)有攜帶物品，報(bào)警器不會(huì)工作。只有有人使用廁所和載物板受到壓力同時(shí)成立，系統(tǒng)才會(huì)工作。

我們最終選擇方案3。相對(duì)于方案2來(lái)說(shuō)，方案3增加了一個(gè)彈簧開關(guān)，成本提高，但是相比于其帶來(lái)的使用效率提高，投入可以提高性價(jià)比，使產(chǎn)品更加符合設(shè)計(jì)理念。

總結(jié)

整體來(lái)看，廁所失物報(bào)警器達(dá)到了我們的設(shè)計(jì)要求，作為一款具有前瞻性創(chuàng)新性的產(chǎn)品，在未來(lái)必然有非常廣闊的發(fā)展前景，比如運(yùn)用于新興的共享單車，共享按摩椅，滴滴打車等共享經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)物。我們可以基于廁所失物報(bào)警器進(jìn)行改進(jìn)，例如在共享單車上安裝一個(gè)報(bào)警器，在車主離開坐墊后，如果車簍里仍然存在物品，報(bào)警器就會(huì)自動(dòng)提示。這款報(bào)警器可以很大程度上解決尋常的公共場(chǎng)所物品遺失問(wèn)題，符合當(dāng)前的人性化趨勢(shì)。隨著報(bào)警器的大量生產(chǎn)，成本會(huì)越來(lái)越低，會(huì)得到更廣的使用。

個(gè)人簡(jiǎn)介：關(guān)浩然，1997年10月生，男，漢族，江蘇蘇州人，大連理工大學(xué)大三學(xué)生。