iCAN2023：应用TDK产品的优秀项目展示⑥：可视化大棚&智慧降尘

 

TDK作为iCAN大赛的合作伙伴，

本次为参赛选手们免费提供四种产品

用于作品创作研发。

以下为大家介绍2例

使用TDK产品的优秀项目的内容！

 

 

学校：华北水利水电大学

成员：张芊镱、王琬云、赵子毅、李一兵、陈娅萱

 

我国人口已经突破了十四亿，在人口如此庞大的国内，残疾人总数占到了百分之一，而在众多残疾人当中，盲人的数量超过了1730万。实现多功能、智能化的导盲杖是解决盲人出行问题的首选方案。使得盲人在外出时不再感到恐惧，减少了他们的出行风险，并提高了出行的便利性。

 

 

本项目研发的智能导盲杖主要功能有：

1.基于STM32单片机的温度语音播报系统：温度传感器可实时检测周围环境温度，其温度阈值可依据应用场景动态调节,并设置有语音播报功能。

 

 

2.基于STM32单片机的智能人行横道信号灯识别系统：在检测障碍物的基础上增添超声波智能检测上下台阶和振动提醒，使盲人群体更便于出行。

 

3.超声波检测系统配合震动模块提示障碍物：在检测障碍物的基础上增添超声波智能检测上下台阶和振动提醒，使盲人群体更便于出行。

 

 

 

其中选择了TDK的PiezoHapt执行器，可以利用脉冲控制自由变化振幅，实现了薄型化，在低电压驱动下即可获得清晰的响应瞬时响应，丰富多彩的振动模式（振动频率）相对应，经实践测试，检测到地面积水后语音播报准确率可达90%助力盲人群体平稳度过障碍区域。

 

   

 

4.北斗系统实现精准定位

 

 

5.基于大数据事故隐患分析的语音提醒系统：通过障碍识别、路线规划、位置定位，实现更加快速、实时更新、更为精准的功能实现。

 

 

6.基于SIM800C模块和定位模块的一键求救系统：经实践测试，按下按钮后四个方向的经纬度信息误差均可控制在±3度。

 

 

7.积水检测系统：选择物美价廉的电极式积水探测传感器，符合大多数盲人的经济需求。

 

 

8.夜间LED低耗能可巡航照灯自动开启装置：由于盲人无法辨别白天与黑夜，本产品设置自动开启和关闭动作阀值，夜间LED灯自动开启，以提示行人规避盲人，同时设有防瞬间强光干扰的功能。

 

 

当前方有障碍物时，超声波探测系统配合语音播报系统开始工作，当检测到前方有障碍物时，会播报具体方向有障碍物这个提示命令，同时震动模块也会工作，可以很好的弥补盲人在嘈杂的环境中听不到声音而导致意外的发生。震动模块采用TDK的PiezoHapt执行器，实现了薄型化，可应用于各种用途。在低电压驱动获得清晰的响应。瞬时响应,丰富多彩的振动模式(振动频率)相对应。

 

1.本产品依靠北斗定位系统，可精确定位，当盲人对自身位置感到迷茫时，按下相应按钮，可语音播报当前位置。

 

 

2.本产品设计了一种能自动识别人行横道信号灯的系统，颜色传感器组成可识别人行横道以及交通信号灯的颜色，并通过语音方式提醒盲人，帮助盲人安全通过人行横道。

 

 

3.本产品设计了一键求救系统，目的在于确保盲人群体在紧急情况下能在第一时间与家人取得联系，设计了一键求救系统，主要包括报警模块，盲人用户按下一键报警按钮，中央处理器将GPS芯片获取的位置信息转录为电子信息，然后将电子信息向信号传输端发送，信号传输端将电子信息转录为手机可编码信息，基站将其转化为字符信息，向预设好的家人手机发送。

 

4.本产品设计了积水探测系统，主要包括积水传感器，当有积水通过传感器时，积水传感器的探头形成通路，将电信号传递至中央处理器，进而通过语音播报系统提示盲人躲避积水。

 

 

5.本产品在导盲杖手柄前端设计了LED光电感应灯，内部设计了光控照明灯自动开关电路，词LED灯可在夜间自动点亮，提示行人对盲人及时进行规避。

 

6.本产品研发了一种事故隐患语音提醒系统包括数据分析模块和语音播报系统，数据分析模块对所选择的路线中的街景照片进行有效筛选，综合考虑街景照片的拍摄时间、可见度因素，以实现对数据集的精确和准确的挑选，采用目标识别算法对街景图像中的盲道被占用比率和盲道设置的合理程度进行分析，当占用比率超过一定阈值时，通过语音提醒的方式向盲人客户传达相关信息。

 

 

 

 

学校：山东华宇工学院

成员：王嘉宁、辛瑜、马腾鹏、马明宇、王海

 

本项目主要针对土方回填中产生大量扬尘，影响工人和周围居民健康的问题，研究了一款检测净化系统。整套系统安置在工作区域周边，用单片机作为主控芯片，通过检测系统检测土方回填区域的空气 PM2.5 含量，喷雾系统进行喷雾降低扬尘，喷头安装在两个舵机组成的二轴云台上，通过检测风速风向的数据改变喷头方向，精确喷洒在工作区域内；空气PM2.5 含量过高时，系统在操作界面发出警报并自动打开喷雾系统降尘。不同于目前工地上的检测与净化分开处理的情况，本设计集检测与净化于一体，设置手动自动两种模式。一方面检测到的数据可以通过屏幕直观体现，另一方面可以通过得到的数据对执行机构进行控制，实现手动自动自由切换。数据自动上传到云端，可以随时随地进行查看并对整个系统进行控制，相对于传统降尘设备更加智能化。

 

 

如今人们对于环境的要求越来越高，建筑工地的土方回填环节会产生大量扬尘，也是城市主要的污染源之一，因此对工作区域空气质量的监控和净化变得尤为重要。现有的处理措施是高频的洒水，通过增加空气湿度来降低扬尘，但这种方式同样存在着许多弊端，比如浪费人工、浪费水资源等。还有就是用机器持续洒水，为了节约水资源采用水雾的方式，但是都是固定位置喷洒水雾，没有针对性，效率较低。目前工地中有检测各项环境指标的设备，也有雾炮之类的降尘设备，但它们都是独立工作，效率较低，效果不佳。分析现有背景，发现利用物联网技术，让二者配合运行可以提高降尘的效率，可以一定程度上减少扬尘对人体健康和环境的危害。所以施工中需要一套系统帮助人们净化土方回填中扬尘的产生。

 

本设计整体分为两部分。第一部分是检测系统，通过各种感应模块感应环境情况，然后根据不同的情况做出不同的响应。在土方回填过程中会产生大量扬尘，开工之前将设备安装到位，粉尘传感器检测到扬尘浓度过高时或者湿度传感器检测到现场湿度过低时，将数据回馈给单片机，并在屏幕上进行数据的显示，单片机做出响应，开启喷淋装置进行加湿降尘。

 

 

第二部分是执行系统，通过水管连接水源，有水泵进行工作，根据检测部分传回的信息，在单片机中进行处理，达到喷淋条件时启动。通过科学的管路及雾化喷头喷出水雾，达到降尘的效果。并且雾化喷头安装在两个舵机组成的二轴云台上，喷头会根据风速风向进行方向的调整。所有检测模块检测到的数据都会在显示屏上进行显示包括工作状态等。

 

 

1.该装置采用 PM2.5 粉尘传感器、噪声传感器、风向风速传感器、温湿度传感器等检测模块构成检测系统，可根据建筑工地当前风向、风力改变喷水角度。装置通过各种感应模块感应环境情况，然后根据不同的情况做出相应的响应。粉尘传感器检测到扬尘浓度过高时或者湿度传感器检测到现场湿度过低时，会将数据回馈给 Arduino Nano 芯片，开启喷淋装置进行加湿降尘。与人工喷洒相比，具有喷洒降尘时效性、高效性、准确性，能最大程度的减少空气中大颗粒粉尘含量，实现节能减排这一目的。

 

 

2.通过屏幕将粉尘数据以及湿度数据风速风向等数据实时显示出来，便于人们掌握空气情况。TTL 转 485 配合网关作数据通信，数据自动上传到云端，可以随时随地进行观看和对整个系统进行控制，方便对于该施工场所全天气候的空气质量监测，装置结构材料坚固且便宜，成本低，废弃之后可回收利用，污染小，维护成本低。

 

 

3.相比较传统降尘方式，克服了高空喷洒和雾炮的缺点，喷雾方向可调，喷雾时间可自由控制，当面对大风天气时，通过几台装置之间的配合，实现全方位喷雾，受大风天气影响小，相较于人工全天候的巡逻喷洒，该装置能更加节水、省力、高效，实现了对于水资源的节约和高效利用。

 

4.将TDK的PiezoHapt执行器与有人云平台相连，在辅助MCU中配置可穿戴化设备，当污染超标时进行震动反馈。

 

 

 

1.可根据建筑工地的即时风向、风力改变喷水角度。能对工地风向以及环境中 PM2.5 含量进行监测，超出设定最大值后进行报警。

 

 

2.整个设计以软件为核心、硬件为辅助，具有灵活性、自由性、可靠性的特点，能够根据系统的需要随时进行变化。

 

 

3.安装操作简单、降尘效果好，并且夏天还可以起到给工人降温的作用，既经济实用又环保，快速又高效，性价比高，可大幅节约人工及水资源的开支。

 

4.构造和运行成本低。在构造方面，选用模块价格便宜常见，易获得。运行及维护成本低，在运行过程中设定自动档位，避免人力浪费，更贴合实际。

 

 

 

TDK的PiezoHapt执行器是由积层压电器件与振动板构成的超薄型振动模块，其通过低电压进行驱动，可在大范围中传递皮肤感觉。该产品可通过脉冲控制自由变化振幅，因此可应对各类振动形式，可用于穿戴设备、触摸板、屏幕、控制器等需要通过皮肤感觉进行反馈的各类设备中。

 

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原文标题：iCAN2023：应用TDK产品的优秀项目展示⑥：可视化大棚&智慧降尘

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