智能井蓋報(bào)警裝置

吳泳辰

發(fā)明緣由

有一天，我看到一則新聞：一位行人經(jīng)過(guò)一處井蓋時(shí)，因井蓋移位不幸跌落井中。雖然在大家的努力下，這名行人被安全救出，但他的身體仍有一定程度的擦傷，也受到了驚嚇?？吹竭@樣的新聞，我感到很難過(guò)。試想一下，如果是自己一個(gè)人掉落在黑黑的井里，那真是太可怕了！有沒(méi)有辦法避免這類(lèi)事故呢？

我在百度上搜索“井蓋 事故”的關(guān)鍵詞，發(fā)現(xiàn)井蓋“吃人”的事故時(shí)有發(fā)生，大部分情況是因?yàn)榫w移位、破損后，沒(méi)有及時(shí)得到復(fù)位、修補(bǔ)，也沒(méi)有提醒路人。

經(jīng)過(guò)思考，我想發(fā)明一個(gè)智能井蓋報(bào)警裝置。當(dāng)井蓋移位、井蓋被盜時(shí)，井蓋能自己“說(shuō)話”，及時(shí)通知維修人員，提醒路人，避免墜井事故的發(fā)生。

設(shè)計(jì)思路

智能井蓋報(bào)警裝置主要由四部分組成。

第一部分是感知系統(tǒng)，利用接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)井蓋是否移位、丟失；

第二部分是控制系統(tǒng)，利用主控板實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和處理，并根據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)出相應(yīng)的指令；

第三部分是警示系統(tǒng)，由蜂鳴器、燈帶組成，通過(guò)聲音和燈光發(fā)出警報(bào)；

第四部分是能源系統(tǒng)，利用太陽(yáng)能板、太陽(yáng)能充電器對(duì)裝置供電。

制作過(guò)程

在老師和爸爸的陪同下，我們考察了井蓋的生產(chǎn)廠家，實(shí)地參觀了井蓋的制作過(guò)程，了解到井蓋智能化程度欠缺，這更加堅(jiān)定了我制作智能井蓋報(bào)警裝置的決心。

（一）組裝硬件

第一步，準(zhǔn)備一塊圓形板，類(lèi)比井蓋（為了不影響太陽(yáng)能板充電，井蓋須采用透光材料），如圖1所示。準(zhǔn)備兩塊外圈直徑與井蓋直徑相等的環(huán)形墊板，用于安裝報(bào)警裝置。

第二步，準(zhǔn)備兩塊主控板，分別安裝蜂鳴器、紅外發(fā)射器和紅外接收器，如圖2所示。主控板A安裝在井蓋處，主控板B安裝在值班室。

第三步，將3個(gè)接近開(kāi)關(guān)、主控板A安裝在環(huán)形墊板A上。將太陽(yáng)能板、太陽(yáng)能充電器安裝在井蓋上，并將所有元器件的電路連接，如圖3所示。

第四步，將燈帶固定在環(huán)形墊板B的外圈。將環(huán)形墊板A、環(huán)形墊板B組裝在一起，智能井蓋報(bào)警裝置就完成了，如圖4所示。

（二）編寫(xiě)程序

利用圖形化編程軟件編寫(xiě)程序，將程序分別輸入主控板A、主控板B，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和處理。

效果測(cè)試

作品組裝調(diào)試完畢后，我們進(jìn)行了效果測(cè)試，驗(yàn)證其功能。

井蓋保持不動(dòng)，井蓋處的主控板A會(huì)發(fā)送安全信號(hào)給值班室的主控板B，主控板B接收到安全信號(hào)后會(huì)亮起綠燈。

將井蓋揭開(kāi)2厘米，就會(huì)觸發(fā)報(bào)警裝置，蜂鳴器會(huì)立即發(fā)出警報(bào)聲，燈帶也會(huì)不停閃爍，對(duì)過(guò)往的行人和車(chē)輛進(jìn)行預(yù)警。同時(shí)，井蓋處的主控板A會(huì)發(fā)送危險(xiǎn)信號(hào)給值班室的主控板B，主控板B接收到危險(xiǎn)信號(hào)后亮起紅燈，提醒工作人員及時(shí)維修。

創(chuàng)新點(diǎn)

智能井蓋報(bào)警裝置能及時(shí)對(duì)井蓋偏移作出反應(yīng)，在提醒過(guò)往車(chē)輛和行人的同時(shí)，還能將信息反饋給工作人員，提醒工作人員及時(shí)維修，消除城市中的安全隱患。

另外，該裝置有聲音和燈光雙重報(bào)警，對(duì)于夜晚的行人和司機(jī)來(lái)說(shuō)，閃爍的燈光能更好地發(fā)揮預(yù)警作用。

改進(jìn)方向

1.由于目前社會(huì)上的井蓋無(wú)法透光，在實(shí)際使用時(shí)須另外增加供電設(shè)備，代替太陽(yáng)能板。

2.裝置的結(jié)構(gòu)較為分散，后期可優(yōu)化結(jié)構(gòu)，減小體積，實(shí)現(xiàn)裝置一體化。

3.增加警報(bào)關(guān)閉功能。因工作需要打開(kāi)井蓋時(shí)，可由值班室的工作人員關(guān)閉警報(bào)，并設(shè)置重新開(kāi)啟時(shí)間。

4.將裝置納入智慧城市建設(shè)中，與市政監(jiān)管系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)更好的管理。

指導(dǎo)老師 鄭士青

老師推薦理由：

該學(xué)生關(guān)注社會(huì)問(wèn)題，經(jīng)過(guò)不斷思考和實(shí)踐，將編程知識(shí)和工程設(shè)計(jì)結(jié)合在一起，發(fā)明了智能井蓋報(bào)警裝置。該裝置有一定的創(chuàng)新性，但也有許多提升空間，學(xué)生能夠主動(dòng)反思，提出改進(jìn)方向，值得點(diǎn)贊。