嬰幼兒智能防噎手圈

余天強 陳就 王恩祈

有些小物品易使嬰幼兒噎住，如硬幣、扣子等，如不及時施救，會危及他們的生命。如何防止嬰幼兒被噎住？一方面家長應加強監管，避免讓嬰幼兒隨意拿到小物品。另一方面，我們想發明一種嬰幼兒智能防噎手圈。一旦嬰幼兒抓取小物品往口里塞時，智能防噎手圈立即發出報警聲并迅速輕微振動其手臂，使其手中物品掉落，從而解除安全隱患。

一、結構設計

1.外部感應系統

當嬰幼兒手抓物品有往嘴里塞的動作時，繼電器工作，否則斷開。手圈能判斷物品的大小，如果物品橫截面小于或等于2厘米，手圈報警并振動，使物品從嬰幼兒手中掉落，如圖1所示。

2.中央處理系統

中央處理系統包括景物和距離傳感器、視頻信號數字化設備、視頻信號快速處理器等。其中，景物和距離傳感器為圖像傳感器。視頻信號數字化設備將距離傳感器傳輸過來的信號轉化為計算機能分析的數字信號。視頻信號快速處理器再對視頻信號進行實時、快速的處理。

3.報警及振動系統

完成對傳輸過來的各種信號的處理工作以及處理系統發出的指令。結構圖如圖2。

二、工作原理

1.感應系統

感應系統主要包括一個光電傳感器和一個光電編碼器，通過灰度傳感器識別物品的長度、寬度、截面積大小等，利用觸碰傳感器檢測物品是否危險，通過紅外發射器檢測物品是否向口腔方向移動，利用伺服馬達完成振動動作，實現越限報警，并通過輕微振動解除物品入口的隱患。

2.控制系統

用GSM模塊和單片機結合的方式發送短信，無源開關導通則系統發送報警聲及產生振動。

智能防噎手圈主要由電源模塊、檢測感應模塊、聲光報警模塊、控制器模塊、電機驅動模塊、顯示模塊六部分組成。由于主控制器的任務較多，且控制程序較復雜，我們配備了一個單片機作為主控制器的輔助部分，用以分擔主控制器的工作。聲光報警模塊引入一條信號線實現對聲音的控制，在收到主控中心的指令后報警。

3.振動系統

單片機通過傳感器的反饋信號控制電機振動。設計以單片機為核心部件，利用紅外傳感檢測、電機控制等技術，通過各種方案的討論及嘗試，再經過對軟、硬件多次調試，不斷地對系統進行優化，最后達到防噎目的。

三、創新點與改進設想

1.嬰幼兒智能防噎手圈的松緊、大小可調，攜帶方便，外表手繪卡通圖案，符合嬰幼兒喜好。

2.該手圈的信息數據設置簡單，感應靈敏，能及時對可能造成嬰幼兒被噎的物品進行干預，避免事故發生。

接下來，我們還將繼續思考如何讓報警裝置精準識別該物品是否會造成嬰幼兒被噎，避免誤判而影響嬰幼兒的正常生活。（指導老師：曾尚文? 鐘 權）

專家點評

余天強、陳就、王恩祈三位同學完成的“嬰幼兒智能防噎手圈”是一項頗具新意的發明作品。讓人值得欣賞的是：其一，三位同學能捕捉到嬰幼兒成長中“防噎”的需求點，這便是強烈的創新意識能讓人獨具慧眼的生動實例。其二，三位同學對項目中幾個系統的設計與相關技術的靈活應用，盡顯少年智慧。

但值得注意的是，嬰幼兒在出生后就有口欲期表現，通過吸吮手指或其他物品來滿足自己的欲望。有的寶寶可能到幼兒期還有咬手、咬東西的習慣。醫學研究表明，嬰幼兒如果進入口欲期，家長不應過多干涉，否則可能會造成口欲期延長。因此，三位同學還要在“防噎”與不延長其口欲期等方面作更深入的研究。