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        一種應(yīng)對(duì)溺水的智能救生項(xiàng)圈

        2021-10-09 07:18:41方崢左景武
        科技信息·學(xué)術(shù)版 2021年13期

        方崢 左景武

        摘要:當(dāng)前全球溺水事故形勢(shì)嚴(yán)峻,為應(yīng)對(duì)青少年溺亡危機(jī)、并在意外落水時(shí)能夠及時(shí)提供救助,設(shè)計(jì)了一款可日常佩戴、具有報(bào)警功能的氣囊式救生項(xiàng)圈。該項(xiàng)圈較為輕便,日常佩戴時(shí)不干擾正常活動(dòng),落水遇險(xiǎn)時(shí)觸發(fā)開關(guān)即可通過化學(xué)反應(yīng)使氣囊充氣,將佩戴者頭部托出水面,同時(shí)啟動(dòng)報(bào)警裝置,發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)、定位溺水者的位置,方便救援。

        關(guān)鍵詞:戶外;溺水;救生;GPS定位;日常便攜;項(xiàng)圈。

        1.研究背景

        溺水是世界各地非故意傷害死亡的第三大主因,每年溺亡人數(shù)逾36萬例。衛(wèi)生部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,我國每年約有5.7萬人死于溺水,其中56.04%為青少年兒童,這一群體的主要遇難原因是,暑期放假無人看管,不幸落水,沒能及時(shí)得到救助。因而,需要重視溺水問題,為溺水兒童提供及時(shí)幫助的自助急救產(chǎn)品。

        溺亡主要由淹沒或浸入在液體中造成呼吸受阻所致。人在落水后吸入大量的水,水直接灌入肺部,使人呼吸受阻、缺氧和昏迷,在短短4到6分鐘內(nèi)就會(huì)導(dǎo)致死亡。當(dāng)前的溺水急救產(chǎn)品主要集中于救生圈、充氣腰帶、救生背心、救生手環(huán),救生浮筒等,但這些產(chǎn)品價(jià)格高昂、不可日常佩戴、不面向青少年兒童群體,都無法在暑期無人看顧的兒童意外落水時(shí)提供緊急救助。

        因此,針對(duì)青少年群體設(shè)計(jì)了一款可日常佩戴、具有報(bào)警功能的救生項(xiàng)圈。當(dāng)佩戴者遇險(xiǎn)時(shí),該項(xiàng)圈能夠打開氣囊、將溺水者的頭部托出水面,同時(shí)自動(dòng)報(bào)警,項(xiàng)圈將發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào),并定位溺水者的位置發(fā)送給家長和警方,以更快的速度爭取到緊急救援。

        2.總體設(shè)計(jì)

        2.1救援思路

        在意外落水時(shí),使用者按壓2處開關(guān),內(nèi)部玻璃管破碎,化學(xué)藥品混合產(chǎn)生大量氣體,使氣囊充氣,產(chǎn)生約3L氣體,

        2.2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

        設(shè)計(jì)了一款可日常佩戴、具有報(bào)警功能的救生項(xiàng)圈。當(dāng)佩戴者遇險(xiǎn)時(shí),該項(xiàng)圈能一種氣囊式救生項(xiàng)圈,包括項(xiàng)圈連桿,項(xiàng)圈連桿設(shè)置有兩個(gè),兩個(gè)項(xiàng)圈連桿的一端部與第一連接管的兩端固定連接,兩個(gè)項(xiàng)圈連桿的兩一端與第二連接管的兩端固定連接,項(xiàng)圈連桿側(cè)表面開設(shè)槽內(nèi)粘合固定有氣囊,項(xiàng)圈連桿的中部設(shè)置有控制室,項(xiàng)圈連桿的兩端設(shè)置有充氣室,充氣室的內(nèi)部設(shè)置有充氣組件,控制室的內(nèi)部設(shè)置有電控組件,第一連接管表面安裝有連接導(dǎo)管,且連接導(dǎo)管的兩端分別與充氣室和氣囊連通。

        充氣組件包括充氣室內(nèi)部安裝的電動(dòng)液壓伸縮桿和玻璃管,玻璃管為空心圓柱狀。玻璃管的內(nèi)部填充有雙氧水溶液,充氣室的內(nèi)部放置有二氧化錳固態(tài)顆粒。

        雙氧水與二氧化錳的化學(xué)反應(yīng)式:

        2H2O2 ==2H2O+O2(MnO2)

        其中H2O2物質(zhì)的量0.276mol(34g/mol),O2物質(zhì)的量0.138mol(3.1L),MnO2催化劑2g。

        2.3硬件設(shè)計(jì)

        電控組件包括電源、觸發(fā)模塊、GPRS模塊、蜂鳴器模塊、LED模塊,電源、GPRS模塊、蜂鳴器模塊均固定在控制室的內(nèi)表面,觸發(fā)模塊和LED模塊固定在項(xiàng)圈連桿的外表面,且電源分別與觸發(fā)模塊、GPRS模塊、蜂鳴器模塊、LED模塊、電動(dòng)液壓伸縮桿電連接。通過由電動(dòng)液壓伸縮桿和玻璃管組成的充氣組件,同時(shí)玻璃管內(nèi)填充有雙氧水溶液,充氣室的內(nèi)部放置有二氧化錳固態(tài)顆粒,便于電動(dòng)液壓伸縮桿的輸出端刺破玻璃管,使得二氧化錳催化雙氧水反應(yīng),使得化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣在充氣室的內(nèi)部聚集進(jìn)而通過連接導(dǎo)管注入氣囊的內(nèi)部,提高了充氣組件工作的穩(wěn)定性,同時(shí)二氧化錳催化雙氧水反應(yīng)溫和,且不產(chǎn)生有害物質(zhì)。

        通過由電源、觸發(fā)模塊、GPRS模塊、蜂鳴器模塊、LED模塊構(gòu)成的電控組件,同時(shí)電源、GPRS模塊、蜂鳴器模塊均固定在控制室的內(nèi)表面,同時(shí)觸發(fā)模塊和LED模塊安裝在項(xiàng)圈連桿的外表面,便于用戶在水下通過按壓觸發(fā)模塊,使得電源對(duì)GPRS模塊、蜂鳴器模塊、LED模塊、電動(dòng)液壓伸縮桿進(jìn)行供電,便于GPRS模塊通電后進(jìn)行發(fā)送警報(bào)信號(hào)和定位信號(hào),蜂鳴器模塊通電后發(fā)出蜂鳴,LED模塊通電后發(fā)光。

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        第一作者: 方崢 女 2001.11 漢族 江西上饒 本科 學(xué)生 工業(yè)化科技產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì),產(chǎn)品與服務(wù)結(jié)合的體系設(shè)計(jì)

        通訊作者簡介:姓名:左景武 性別:男 出生年月:1981.08 民族:壯族 籍貫:廣西來賓市象州縣 學(xué)歷:碩士研究生 職位職務(wù):工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)講師 研究方向:產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計(jì),產(chǎn)品開發(fā)

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