iCAN2023：應用TDK產品的優(yōu)秀項目展示⑥：可視化大棚&智慧降塵

TDK作為iCAN大賽的合作伙伴，

本次為參賽選手們免費提供四種產品

用于作品創(chuàng)作研發(fā)。

以下為大家介紹2例

使用TDK產品的優(yōu)秀項目的內容！

學校：華北水利水電大學

成員：張芊鐿、王琬云、趙子毅、李一兵、陳婭萱

我國人口已經突破了十四億，在人口如此龐大的國內，殘疾人總數(shù)占到了百分之一，而在眾多殘疾人當中，盲人的數(shù)量超過了1730萬。實現(xiàn)多功能、智能化的導盲杖是解決盲人出行問題的首選方案。使得盲人在外出時不再感到恐懼，減少了他們的出行風險，并提高了出行的便利性。

本項目研發(fā)的智能導盲杖主要功能有：

1.基于STM32單片機的溫度語音播報系統(tǒng)：溫度傳感器可實時檢測周圍環(huán)境溫度，其溫度閾值可依據(jù)應用場景動態(tài)調節(jié),并設置有語音播報功能。

2.基于STM32單片機的智能人行橫道信號燈識別系統(tǒng)：在檢測障礙物的基礎上增添超聲波智能檢測上下臺階和振動提醒，使盲人群體更便于出行。

3.超聲波檢測系統(tǒng)配合震動模塊提示障礙物：在檢測障礙物的基礎上增添超聲波智能檢測上下臺階和振動提醒，使盲人群體更便于出行。

其中選擇了TDK的PiezoHapt執(zhí)行器，可以利用脈沖控制自由變化振幅，實現(xiàn)了薄型化，在低電壓驅動下即可獲得清晰的響應瞬時響應，豐富多彩的振動模式（振動頻率）相對應，經實踐測試，檢測到地面積水后語音播報準確率可達90%助力盲人群體平穩(wěn)度過障礙區(qū)域。

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4.北斗系統(tǒng)實現(xiàn)精準定位

5.基于大數(shù)據(jù)事故隱患分析的語音提醒系統(tǒng)：通過障礙識別、路線規(guī)劃、位置定位，實現(xiàn)更加快速、實時更新、更為精準的功能實現(xiàn)。

6.基于SIM800C模塊和定位模塊的一鍵求救系統(tǒng)：經實踐測試，按下按鈕后四個方向的經緯度信息誤差均可控制在±3度。

7.積水檢測系統(tǒng)：選擇物美價廉的電極式積水探測傳感器，符合大多數(shù)盲人的經濟需求。

8.夜間LED低耗能可巡航照燈自動開啟裝置：由于盲人無法辨別白天與黑夜，本產品設置自動開啟和關閉動作閥值，夜間LED燈自動開啟，以提示行人規(guī)避盲人，同時設有防瞬間強光干擾的功能。

當前方有障礙物時，超聲波探測系統(tǒng)配合語音播報系統(tǒng)開始工作，當檢測到前方有障礙物時，會播報具體方向有障礙物這個提示命令，同時震動模塊也會工作，可以很好的彌補盲人在嘈雜的環(huán)境中聽不到聲音而導致意外的發(fā)生。震動模塊采用TDK的PiezoHapt執(zhí)行器，實現(xiàn)了薄型化，可應用于各種用途。在低電壓驅動獲得清晰的響應。瞬時響應,豐富多彩的振動模式(振動頻率)相對應。

1.本產品依靠北斗定位系統(tǒng)，可精確定位，當盲人對自身位置感到迷茫時，按下相應按鈕，可語音播報當前位置。

2.本產品設計了一種能自動識別人行橫道信號燈的系統(tǒng)，顏色傳感器組成可識別人行橫道以及交通信號燈的顏色，并通過語音方式提醒盲人，幫助盲人安全通過人行橫道。

3.本產品設計了一鍵求救系統(tǒng)，目的在于確保盲人群體在緊急情況下能在第一時間與家人取得聯(lián)系，設計了一鍵求救系統(tǒng)，主要包括報警模塊，盲人用戶按下一鍵報警按鈕，中央處理器將GPS芯片獲取的位置信息轉錄為電子信息，然后將電子信息向信號傳輸端發(fā)送，信號傳輸端將電子信息轉錄為手機可編碼信息，基站將其轉化為字符信息，向預設好的家人手機發(fā)送。

4.本產品設計了積水探測系統(tǒng)，主要包括積水傳感器，當有積水通過傳感器時，積水傳感器的探頭形成通路，將電信號傳遞至中央處理器，進而通過語音播報系統(tǒng)提示盲人躲避積水。

5.本產品在導盲杖手柄前端設計了LED光電感應燈，內部設計了光控照明燈自動開關電路，詞LED燈可在夜間自動點亮，提示行人對盲人及時進行規(guī)避。

6.本產品研發(fā)了一種事故隱患語音提醒系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)分析模塊和語音播報系統(tǒng)，數(shù)據(jù)分析模塊對所選擇的路線中的街景照片進行有效篩選，綜合考慮街景照片的拍攝時間、可見度因素，以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)集的精確和準確的挑選，采用目標識別算法對街景圖像中的盲道被占用比率和盲道設置的合理程度進行分析，當占用比率超過一定閾值時，通過語音提醒的方式向盲人客戶傳達相關信息。

學校：山東華宇工學院

成員：王嘉寧、辛瑜、馬騰鵬、馬明宇、王海

本項目主要針對土方回填中產生大量揚塵，影響工人和周圍居民健康的問題，研究了一款檢測凈化系統(tǒng)。整套系統(tǒng)安置在工作區(qū)域周邊，用單片機作為主控芯片，通過檢測系統(tǒng)檢測土方回填區(qū)域的空氣 PM2.5 含量，噴霧系統(tǒng)進行噴霧降低揚塵，噴頭安裝在兩個舵機組成的二軸云臺上，通過檢測風速風向的數(shù)據(jù)改變噴頭方向，精確噴灑在工作區(qū)域內；空氣PM2.5 含量過高時，系統(tǒng)在操作界面發(fā)出警報并自動打開噴霧系統(tǒng)降塵。不同于目前工地上的檢測與凈化分開處理的情況，本設計集檢測與凈化于一體，設置手動自動兩種模式。一方面檢測到的數(shù)據(jù)可以通過屏幕直觀體現(xiàn)，另一方面可以通過得到的數(shù)據(jù)對執(zhí)行機構進行控制，實現(xiàn)手動自動自由切換。數(shù)據(jù)自動上傳到云端，可以隨時隨地進行查看并對整個系統(tǒng)進行控制，相對于傳統(tǒng)降塵設備更加智能化。

如今人們對于環(huán)境的要求越來越高，建筑工地的土方回填環(huán)節(jié)會產生大量揚塵，也是城市主要的污染源之一，因此對工作區(qū)域空氣質量的監(jiān)控和凈化變得尤為重要。現(xiàn)有的處理措施是高頻的灑水，通過增加空氣濕度來降低揚塵，但這種方式同樣存在著許多弊端，比如浪費人工、浪費水資源等。還有就是用機器持續(xù)灑水，為了節(jié)約水資源采用水霧的方式，但是都是固定位置噴灑水霧，沒有針對性，效率較低。目前工地中有檢測各項環(huán)境指標的設備，也有霧炮之類的降塵設備，但它們都是獨立工作，效率較低，效果不佳。分析現(xiàn)有背景，發(fā)現(xiàn)利用物聯(lián)網(wǎng)技術，讓二者配合運行可以提高降塵的效率，可以一定程度上減少揚塵對人體健康和環(huán)境的危害。所以施工中需要一套系統(tǒng)幫助人們凈化土方回填中揚塵的產生。

本設計整體分為兩部分。第一部分是檢測系統(tǒng)，通過各種感應模塊感應環(huán)境情況，然后根據(jù)不同的情況做出不同的響應。在土方回填過程中會產生大量揚塵，開工之前將設備安裝到位，粉塵傳感器檢測到揚塵濃度過高時或者濕度傳感器檢測到現(xiàn)場濕度過低時，將數(shù)據(jù)回饋給單片機，并在屏幕上進行數(shù)據(jù)的顯示，單片機做出響應，開啟噴淋裝置進行加濕降塵。

第二部分是執(zhí)行系統(tǒng)，通過水管連接水源，有水泵進行工作，根據(jù)檢測部分傳回的信息，在單片機中進行處理，達到噴淋條件時啟動。通過科學的管路及霧化噴頭噴出水霧，達到降塵的效果。并且霧化噴頭安裝在兩個舵機組成的二軸云臺上，噴頭會根據(jù)風速風向進行方向的調整。所有檢測模塊檢測到的數(shù)據(jù)都會在顯示屏上進行顯示包括工作狀態(tài)等。

1.該裝置采用 PM2.5 粉塵傳感器、噪聲傳感器、風向風速傳感器、溫濕度傳感器等檢測模塊構成檢測系統(tǒng)，可根據(jù)建筑工地當前風向、風力改變噴水角度。裝置通過各種感應模塊感應環(huán)境情況，然后根據(jù)不同的情況做出相應的響應。粉塵傳感器檢測到揚塵濃度過高時或者濕度傳感器檢測到現(xiàn)場濕度過低時，會將數(shù)據(jù)回饋給 Arduino Nano 芯片，開啟噴淋裝置進行加濕降塵。與人工噴灑相比，具有噴灑降塵時效性、高效性、準確性，能最大程度的減少空氣中大顆粒粉塵含量，實現(xiàn)節(jié)能減排這一目的。

2.通過屏幕將粉塵數(shù)據(jù)以及濕度數(shù)據(jù)風速風向等數(shù)據(jù)實時顯示出來，便于人們掌握空氣情況。TTL 轉 485 配合網(wǎng)關作數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)自動上傳到云端，可以隨時隨地進行觀看和對整個系統(tǒng)進行控制，方便對于該施工場所全天氣候的空氣質量監(jiān)測，裝置結構材料堅固且便宜，成本低，廢棄之后可回收利用，污染小，維護成本低。

3.相比較傳統(tǒng)降塵方式，克服了高空噴灑和霧炮的缺點，噴霧方向可調，噴霧時間可自由控制，當面對大風天氣時，通過幾臺裝置之間的配合，實現(xiàn)全方位噴霧，受大風天氣影響小，相較于人工全天候的巡邏噴灑，該裝置能更加節(jié)水、省力、高效，實現(xiàn)了對于水資源的節(jié)約和高效利用。

4.將TDK的PiezoHapt執(zhí)行器與有人云平臺相連，在輔助MCU中配置可穿戴化設備，當污染超標時進行震動反饋。

1.可根據(jù)建筑工地的即時風向、風力改變噴水角度。能對工地風向以及環(huán)境中 PM2.5 含量進行監(jiān)測，超出設定最大值后進行報警。

2.整個設計以軟件為核心、硬件為輔助，具有靈活性、自由性、可靠性的特點，能夠根據(jù)系統(tǒng)的需要隨時進行變化。

3.安裝操作簡單、降塵效果好，并且夏天還可以起到給工人降溫的作用，既經濟實用又環(huán)保，快速又高效，性價比高，可大幅節(jié)約人工及水資源的開支。

4.構造和運行成本低。在構造方面，選用模塊價格便宜常見，易獲得。運行及維護成本低，在運行過程中設定自動檔位，避免人力浪費，更貼合實際。

TDK的PiezoHapt執(zhí)行器是由積層壓電器件與振動板構成的超薄型振動模塊，其通過低電壓進行驅動，可在大范圍中傳遞皮膚感覺。該產品可通過脈沖控制自由變化振幅，因此可應對各類振動形式，可用于穿戴設備、觸摸板、屏幕、控制器等需要通過皮膚感覺進行反饋的各類設備中。

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