家用智能监测仪“一机多用”
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家用智能监测仪“一机多用” 发布于:2022/11/02
    研究背景:
  我们调查发现,老人尤其是患有风湿病的老人对温度和湿度的变化比较敏感,需要及时了解气温和空气湿度,以便及时添衣,但是他们不习惯使用智能手机,视力又不太好,看不太清温度计上的指数。
  开窗通风很重要,但老人常常忘记开窗。更大的安全隐患是煤气泄漏,娄底市就发生过多起煤气泄漏而导致的安全事故。
  于是我们决定设计具有煤气浓度监测、空气质量监测、语音播报实时温湿度功能的独居老人家用监测仪。一旦数据出现异常,这种仪器就会通过声光报警提醒老人开窗通风,避免室内空气污染和煤气中毒。
  市場调研:
  目前市面上的家用温湿度计有两种,一种是能显示温度和湿度的电子温度计,还有一种是数字壁挂式或圆盘式温度计,它们都没有语音播报功能。煤气泄漏报警仪和空气质量检测仪的功能单一,而且价格比较贵。没有能同时监测温湿度、空气质量和煤气泄漏的家用仪器。
  材料清单:
  Arduino Uno主板、OLED显示屏、语音播放模块、DHT11温湿度传感器、4欧3瓦喇叭、绿色LED指示灯、红色LED指示灯、蜂鸣器、空气质量传感器、红外避障传感器、燃气传感器
  研制过程:
  我们在老师的指导下连接元器件和电路。
  接着,我们又在老师的指导下用Scratch编写程序。
  如何将用Scratch编写的程序模块写入Arduino Uno主板,这是个难题。Arduino Uno主板相当于人的大脑,能根据程序设定进行运算及判断。它上面有模拟接口和数字接口,通过这些接口,我们可以连接各种各样的传感器,这些传感器就像人的五官,能够感知光线、色彩、声音、温度、气味等,还能感知很多人类不能直接感知的东西,如煤气、超声波、红外线。同时通过这些接口,Arduino Uno主板能发出指令,如控制LED灯的开关、控制语音的播放、在显示屏上显示文字和图案。
  我们求助赵老师,赵老师说需要用C语言。C语言是一种编程语言,适合进行复杂的程序设定和人机“对话”。赵老师根据硬件种类和设计意图帮我们完成了C语言程序的编写。
  效果测试:
  作品组装调试完毕,我们进行效果测试,验证功能。
  1.温湿度显示测试
  独居老人家用监测仪一通电,显示屏上马上显示当前的室温为18.4 ℃,湿度为75%。而我们购置的数显式温度计显示室温为18.3 ℃。由于没有湿度计,没办法进行湿度对比,我们便用电吹风对着独居老人家用监测仪上的温湿度传感器吹热风,吹了一会儿后,显示屏上显示温度为60 ℃,湿度为20%,说明仪器反应灵敏,温湿度测试成功。
  2.语音播报功能验证
  用手靠近独居老人家用监测仪上的红外传感器,它马上语音播报温度。我们又对温度在10 ℃~28 ℃、28 ℃~32 ℃、32 ℃以上和空气轻度污染、重度污染这五种环境进行测试,仪器都能准确播报。
  3.报警功能测试
  我们在独居老人家用监测仪前点燃一根线香,过了几秒钟,LED指示灯亮了,同时蜂鸣器发出声音。
  我们又将独居老人家用监测仪放在厨房中,打开燃气灶,使燃气处于未充分燃烧状态,燃气报警灯立马亮了,且蜂鸣器发出声音。同时,我们设置的手机接到了独居老人家用监测仪内置SIM卡的号码拨来的电话,验证成功。
  创新点:
  独居老人家用监测仪集温湿度、空气质量、煤气浓度检测于一体,能语音播报实时温湿度,当空气质量差和煤气泄漏时发出警报,进行人性化提醒,还可呼叫SIM卡中设定的联系人。
  进一步改进的设想:
  独居老人家用监测仪显示屏上可显示空气质量指数、燃气浓度等参数。当家里空气质量差时,能自动与家里的电器“通信”,“指挥”窗户开关、排气扇开关等。
  老师推荐:
  孩子们通过观察发现问题,并在老师的指导下解决问题。项目研究过程体现了孩子的自主探究和关爱老人的美德,研究过程完整,产品具有一定的实用价值。作者:王子勤 肖浩轩 易璟浩 来源:发明与创新·小学生
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