水上巡航救生船

黃子瑤 蘇豪 陳奕滔

作品展示

水上巡航救生船的船體是在一個直徑為45cm的鋁盆的基礎上進行改良的，兩片弧形的鋁片安裝在鋁盆的前部，還安裝配備了泡沫圈、走馬燈、防水罩和蜂鳴器，并使用鮮艷的色彩裝飾船體外表。

水上巡航救生船處于工作狀態(tài)時，可同時開啟熱釋電紅外傳感器、聲音傳感器和超聲波傳感器，這三種傳感器分工協(xié)作，循環(huán)獲取各項數(shù)據(jù)指標，用以快速判斷如何躲避障礙物和識別水中溺水者。當人體紅外傳感器檢測到附近有溺水者時，會自動靠近溺水者，及時給予溺水者扶助。另外，水上巡航救生船配備了蜂鳴器，當檢測到有人在禁止下水區(qū)域下水時，按照既定程序，蜂鳴器會發(fā)出警報，提醒岸上的行人幫助落水者或警示已下水者注意安全。

（指導老師：鄒小寧 朱 穗 黎 駿）

創(chuàng)作日記

巡航救生船誕生記

黃子瑤

據(jù)統(tǒng)計，我國每年有近5萬名14歲以下的兒童死于意外傷害，其中因溺水而不幸身亡的兒童多達2萬名，大多數(shù)情況是兒童結伴到無人看管的江河、池塘等戶外水域游泳造成的。在西江江畔長大的我想著，若是有一種水上自動機器人能全天候地擔當起水上巡邏員角色的話就太棒了！為此，我找來蘇豪和陳奕滔兩位同學組成團隊進行發(fā)明創(chuàng)造。

在前期調(diào)研中，我們從江畔巡邏人員處得知，大部分的救生機器人，一般都可用于水域的巡航，特殊情況下可起到協(xié)助救生的作用。我們?nèi)松塘亢螅_定了以“重在巡航，協(xié)助救生”為創(chuàng)作思路，打算設計一款水上巡航救生船，以減少溺水悲劇的發(fā)生。在發(fā)明的最初階段，我們通過查詢論文、與指導老師共同討論、走訪市場等方式，才最終確定了程序運行流程圖，并決定采用常見的零部件制作。

進入實際制作環(huán)節(jié)后，由蘇豪負責設計水上巡航救生船的程序，陳奕滔負責船體的制作，我主要負責畫設計圖和跟進組內(nèi)工作，并協(xié)調(diào)隊員與老師的意見。我們?nèi)嗽谏痰瓴少徦璧牟牧虾螅餐M裝船體內(nèi)部的重要零部件，如夾板、電池、電機、螺旋槳等，并在鉛盆中放入蓄電池、電機、Arduino開發(fā)板等零件。

此外，我們還比較了市面上已有的傳感器裝置的性能，決定綜合使用三種傳感器識別溺水者，分別是：熱釋電紅外感應器，聲音傳感器和超聲波傳感器。

這三種傳感器各有長處：熱釋電紅外感應器的探測元件的波長正好可專門用作辨別人體輻射的紅外線傳感器，可有效識別出水中的人。

聲音傳感器的作用相當于一個麥克風，可接收聲波，顯示聲音的振動圖象，當識別到溺水者的呼救聲后可快速進行定位。同時使用這兩種傳感器可使水上巡航救生船在動態(tài)水域（如河流）進行更好的定位與航行。這樣的動態(tài)定位能縮短定位溺水者的時間，并向其靠近，提供攀扶。

超聲波對液體、固體的穿透本領很大，尤其是在不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射，并形成反射回波，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應，超生波便是以此判斷船與岸邊、船與人之間的距離，順利進行巡航與救生工作。此外，在我們編寫的程序的調(diào)控下，當發(fā)現(xiàn)溺水者或疑似溺水者時，水上巡航救生船會自動取消對河岸的巡航，轉而配合其他傳感器一同定位溺水者，輔助救生員的工作。

在性能檢測環(huán)節(jié)，我們遇到多個問題：救生船吃水太淺，尾部略翹起，無法正常前行;測試環(huán)境嘈雜，聲音傳感器無法準確作出反應;傳感器受溫度和陽光反射影響較大……針對出現(xiàn)的問題，我們?nèi)四托呐挪閱栴}，查找解決方法，如重新設計傳感器的擺放位置;優(yōu)化程序，提高聲音傳感器的工作性能;在救生船的前部安裝兩片弧形的鋁片，并配備泡沫圈，以減少水對船體的阻力，增加水對船體的吸附力，降低翻船機率;船體甲板及兩側配備有走馬燈、防水罩，蜂鳴器，并使用鮮艷的色彩裝飾船體外表等，來提高實用性能，增強警示作用。

最終，水上巡航救生船各方面性能表現(xiàn)良好，當看到自己的創(chuàng)意變成實物時，我們?nèi)硕奸_心極了。