老人兒童智能測溫帽子研究與設計

史宇軒 鐘麗霞

中圖分類號：TM63;TP391.41;TH811DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2204-5640-6228

基金項目：論文由泰安市科技局項目支持（項目編號：2019GX022）。

作者簡介：史宇軒（2002—），男，本科在讀，研究方向為機器學習、創新創業、大數據智能算法及應用等。

通信作者簡介：鐘麗霞（1975—），女，碩士，副教授，研究方向為大數據智能算法應用、創新創業等。E-mail：zlx070111@163.com。

摘要：疫情期間，體溫是人體健康程度的重要外在表現，老人和兒童在冬天需要戴帽子，他們的抵抗力也相對弱，所以在全員測溫下，通過 TRIZ原理，研究了一款帶測溫功能的帽子，其中，數字溫度傳感器選用TSYS03，它是一款精準的溫度傳感器，可以提供0.1 ℃（攝氏度）的精準，健壯性也強。定位傳感器可以取自帶定位功能的老人手機中的定位傳感器，反復實驗選取合適的元器，完成老人兒童智能測溫帽子的設計，通過本次創新創業研究，提高了創新創業的科學素養和實踐能力。

關鍵詞：智能測溫 ??TRIZ創新 ???實踐分離原理 ???分割合并原理 ??智能測溫帽

Research and Design of Intelligent Temperature Measuring Cap for the Elderly and Children

SHI Yuxuan ZHONG Lixia*

（School of Computer Science ?and Technology， Shangdong University of Technology， Zibo， Shandong ?Province， 255000 China）

Abstract： During the epidemic period， body temperature is an important external manifestation of human health. The elderly and children need to wear a cap?in the winter， their resistance is relatively weak.?Therefore， a hat with temperature measurement function is studied by TRIZ principle under the condition of temperature measurement for all staff. ?Among them， TSYS03 is selected as the digital temperature sensor， which is an accurate temperature sensor， which can provide accuracy of 0.1 ℃ （Celsius） and strong robustness. The positioning sensor can be taken from the positioning sensor in the mobile phone of the elderly with its own positioning function. After repeated experiments， appropriate elements are selected to complete the design of the intelligent temperature measuring cap for the elderly and children. ?Through this research on innovation and entrepreneurship， the scientific literacy and practical ability of innovation and entrepreneurship have been improved.

Key Words： Intelligent temperature measurement; TRIZ innovation; Practice separation principle; Split and merge principle; Intelligent temperature measuring cap

大學生是社會創新創業的生力軍，開展創業教育提高大學生的創新創業意識和創業能力，是現代高等教育的一項重要使命，目前，高校也是大學生創新創業的搖籃和孵化器，為大學生創新創業和培養高素質的、全面發展的人力資源提供保障。創業意愿具有行為導向的作用^[1]，同時也是大學生創業能力指標體系中的重要內容之一^[2]。在創新創業課程的學習過程中，通過循序漸進的方式，確定了創新方向和定位。具體準備從生活中的細微處入手，從疫情期間，老人兒童的防疫需求和日常生活需求入手，尋找切入點。

1老人兒童智能測溫帽子

1.1 選題的原因

疫情期間，體溫是人體健康程度的重要外在表現，在這次疫情期間，也成了最為重要的監測指標。按照體溫檢測的方式方法分，可以分為傳統測溫方式和電子測溫方式。電子測溫常有體溫計、耳溫槍、額溫計等。常用的是額溫計。老人和兒童在冬天需要戴帽子，他們的抵抗力也相對弱，所以在全員測溫下，可否擁有一款帶測溫功能的帽子，并具有常規帽子的易洗滌等功能就顯的尤為重要，這也是本文要解決的核心問題。

1.2 準備工作和分析表

目標：疫情期間，設計一款具有測溫功能的帽子。

首先發現問題：用額槍溫計測量戴帽子的兒童老人體溫時，需要大冬天氣溫寒冷的環境下摘除帽子，容易感冒，進一步，可否有測量手部溫度的儀器，或者帶測溫和保暖兩層功能的帽子，既能滿足疫情下的測量溫度需求，又能滿足氣溫低的環境中的持續保溫問題。本文設計主要集中在后者即帶測溫和保暖兩層功能的帽子。普通帽子如圖1所示。系統分析如表1所示。

1.3問題和描述和解決方案

描述問題：平時帽子要暖和，還要具備電子測溫等的功能。但是洗滌時，需要水洗，電子測溫等功能需要暫時屏蔽，保護元器件。

加關鍵詞：帽子的平時功能要全，既要有保暖功能，又要有測溫等功能。但洗滌時，不可以帶測溫功能。因為會破壞測溫功能。這也是帽子所在。

分析：測溫功能是否有，需要根據時間的不同來解決，在TRIZ創新方法中需要采用一種叫作基于時間分離的方法來解決。如同時需具備定位功能，則同樣采用TRIZ方法解決。

解決方案：時間分離原理，洗滌時不需要測溫，所以選用合適的可拔插的電子元器件。

說明：基于時間分離的方法中有5個發明原理（40個發明原理中的5個）與其對應，采用其中的動態化這個發明原理就可以得出帶測溫功能的帽子這種解決方案。時間分離指矛盾雙方在不同的時間段上分離，以降低解決問題的難度。當關鍵字系統矛盾雙方在某一時間段上只出現一方時，可以進行時間分離。找出最終理想解。

最終理想解（IFR）是通過理想度公式計算得來，理想度=有用功能/（成本+有害功能），理想度公式是從技術的角度對設計系統的有用功能和有害功能包括成本之間的綜合評判。由公式知，即分子“有用功能”無限大，分母“成本加有害功能”無限接近于零時的結果。即系統輸出只有收益，成本和有害功能可以忽略不計時的狀態。最終理想解具有超前性，和時代環境耦合度高，實踐性強等的特點。實踐中，發明創造的結果是無限接近與最終理想解。最終理想解是解決問題的關鍵，能幫助設計擺脫慣性思維，甚至幫助設計者擺脫最初的設計。最終理想的分析首先要了解設計的最終目的，也就是產品服務的最終功能最終理想解幫助我們審視設計思路，從功能的角度出發，避免不必要的投入。

2 老人兒童智能測溫帽具體實施方案

??????2.1 TRIZ創新方法

TRIZ是發明問題的解決理論，是“發明問題解決理論”的俄文縮略詞的英譯，由原蘇聯的阿爾特蘇列爾博士（G.S.Altshulle）于1946?年創立，被稱為“神奇的點金術”。它關注并指出了創造發明通用的內在規律或者原理，它以解決最終問題為導向，著力點在完善解決最終問題的方案，或者能給出的最優方案之一。TRIZ理論來源于實踐，它來源于世界近250萬份高水平的發明專利，并總結出各種技術發展進化遵循的規律模式^[3]，目標著力于澄清和強調系統中存在的矛盾，其目標是完全解決矛盾，獲得最終的理想解。它不是采取折中或者妥協的做法，而是基于技術的發展演化規律研究整個設計與開發過程，不再是隨機的行為。實踐證明，運用TRIZ理論，可大大加快人們創造發明的進程而且能得到高質量的創新產品。因此，TRIZ方法與傳統創新方法的主要區別如下。

在傳統創新和發明活動中，發明創造基本依賴于個人或團隊的知識和經驗。通常會碰到以下幾大問題。（1）定位問題，即創新和發明的方向定位。（2）團隊或個人已有的思維定式的限制，即思維習慣的框定。（3）個人或團隊所擁有知識的局限性。（4）試錯率太高，沒有系統的可以借鑒的創新方法，只能用試錯代償。

傳統創新的方向完全由個人的經驗決定，沒有任何系統的工具幫助，隨意性大，因而其決策風險也很大;也因此，這種方法既不可靠、也不穩定，效果差;無法提供創新方法的共性，也就無法從已經有的多種創新作品中襲取方法、策略、方向、共同點。它同時也受到設計者經驗、技巧和知識積累水平的限制。類似于大計算機專業編寫的程序若雖然巧妙，但除了編程者無人能讀懂程序，所以知識的共享性差。解決問題時，基本沒有可以借鑒的方法，大都依靠個人的知識和解決問題的系統方法，因此試錯次數多，試錯成本也很高。

解決發明問題被認為是在心理學領域研究人腦和創新之間的關聯^[4]。若用P代表問題，解為S，則S在解的空間的范疇，但并不知道其在哪里，也不知道該如何找到。為了尋找解，必須首先確定指向解的方向。試著朝一個方向試探，很可能失敗。通過不斷地做嘗試，隨機性的嘗試有可能結果是一樣的，如果解碰巧出現在專家意見或經驗的領域里，嘗試的次數將相對較少。如果不是這種情況，尋找很可能是困難的。

TRIZ理論和傳統的模式如頭腦風暴法相比有鮮明的特點和優勢。它源于現有的創新工作的共通之處，從現有創新發明的內在規律和原理中得來，幫助設計者快速明確目標（最終理想解），并找出矛盾所在，加關鍵字后快速確認的問題并解決系統中的矛盾。同時它是以技術發展進化中得出的，因此，運用TRIZ理論可大大的加快發明創造的速度，并提升產品的創新水平。TRIZ為解決創新性問題、創新性矛盾提供更好的創意和更合理的結局方案^[5]，有助于破除思維定式，激發創新活力，開闊思維視角。

40個發明原理是經典TRIZ理論的核心，同時也是解決問題的必要的系統性的工具，采用TRIZ原理可以在創新過程中有規可循，特別是在提升研究方案性能或改善系統缺陷方面，可以開拓思維方式，同時也使得泛化的問題聚焦或使得資源整合或從細微處拆解問題，從而解決問題。

2.2發掘原理

TRIZ理論善于資源整合。資源整合是對不同來源、不同層次、不同結構和內容的資源進行識別與選擇、拆解并配置、從而有機融合不同的資源，使得具有較強的系統性、實用性、條理性和應用性，并設計出新的資源的一個復雜的過程^?[6]。通過組織，把系統內部彼此相關又分離的資源及系統外部既參與共同使命又擁有獨立更能的相關資源整合起來，但從效果層面，能夠實現1+1>2的效果，并能夠實現最終理解。老人兒童智能測溫帽發掘原理如表2所示。

2.3老人兒童智能測溫帽創新方案

將原帽子圖做改進：去掉頭后帶部分，尾部做了改進，如圖2和圖3所示。

其中，數字溫度傳感器選用TSYS03，它是一款精準的溫度傳感器，可以提供0.1 ℃的精準，健壯性也強。定位傳感器可以取自帶定位功能的老人手機中的定位傳感器，反復實驗選取合適的元器件，如守護寶（上海中興）K210中的定位部分。注意：該功能需要有開關鍵，打開需要佩帶者權限。關于洗滌問題的解決：溫度傳感器采用可以拔插法安裝，需要的時候放上，洗滌的時候傳感器取下來，正常洗劑。

3?結語

在該項目研究和實施過程中，對TRIZ 理論有了逐漸深入的認識和了解，打破了創新和發明創造的神秘感，創新有規律和章法可尋找，TRIZ是一種高效的創新方法，時刻思考的問題是：最終理想解是什么？矛盾是什么？有什么可利用的資源？找到問題切入點，反復實踐，重視“圖解”在創新發明過程中的運用等。在反復實踐過程中，需要考慮對產品的預測和評價問題，激發探究欲望，認識到創業學習在提高自身綜合素質和學習能力、適應能力的重要意義。

參考文獻

• 鄭茹萍，劉旭.老齡化背景下運用TRIZ理論與設計思維的智能床墊研究[J].科技與創新，2022（6）：84-86

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