智能開關設計報告

2024-06-08

智能開關設計報告模板

　　（一）選題背景

　　隨著科學技術的日新月異和生活水平的迅速提高，人們對于身體健康保障的要求越來越高。當病人突出心臟并腦溢血、低血糖、癲癇病等突發性疾病時，病人的生命安危將在很大程度上決定于病人能否在最短時間內得到有效的救助。由此自然促進了急救業務的發展和常用急救知識的普及。但是在國內，整個急救體系還處于起步階段，存在的很多隱患可能在病人突發癥病后影響急救效率。例如，如果一個心臟病人在路邊散步時突然發病倒在路過該怎么辦？打電話？如果附近沒有公共電話呢？找人幫忙？一旦被非專業人員錯誤處理，導致延誤治療很可能弄巧成拙。打車送醫院？資料表明，當病人心跳停止后 5－10min腦細胞就開始死亡。換句話說：在這種情況下必須要讓專業急敵人員盡快到場才能保證病人的生命安全。從這個角度進行思考，我提出了這么一個設想：能不能設計一種裝置使得病人因突然發病而跌倒到醫生趕到救治的過程得到盡快的簡化呢？

　　我在專利局查閱有關資料之后，發現國內目前尚沒有此類產品的設計。一個類似創意的設計是：在一個瓶子內設置兩個金屬接點，瓶子內部灌一些水銀。當人站立時，水銀集中在一個接點處，電路斷開。當人倒地時，瓶子的傾斜使水銀同時接觸到2個接點，電路被觸發，瓶子內置的警報器發出警報，示意求助。這個設計顯然是很粗糙的。

　　（1）它只是通過身體傾斜的角度來決定是否報警，而不是按照真正的生理狀況，必然會出現很高的誤報率。

　　（2）它無非是在最短時間內引起了別人注意，卻并沒有使整個過程簡化，所以對于提高救護效率不會起到實質影響。

　　結合我自己的設想和現有設施的缺陷，我希望做出一套“倒地后急救體系”：當病人倒地之后，用一個監測裝置感知病人諸如血壓、脈搏等生理狀況并進行數值分析。一旦確定病人已經發病，就發出無線電信號給最近的急救站，急救站通過gps定位病人的位置并以最快的速度調度急救人員。

　　但是，經過兩個多月的探討，幾乎沒有任何進展，我幾乎到了要放棄的地步。但是，在老師不斷的鼓勵和啟發下，有一天，靈感幸運地光顧了我的大腦——聲光求助，有線、無線電話報警都是成熟的技術，關鍵在于沒有一個能判斷病人因其他原因跌倒與突然發病而跌倒的智能開關裝置。

　　一旦這個設計能夠實現，將會具有重大的實際價值和社會價值。首先它使病人在急救最關鍵的一個環節上得到了最大的保障，很大程度降低了突發性疾病的危險性；其次，它會使急救行業出現新的概念、新的運營模式，也會促進相關產品（如gps）的普及和推廣；另外，它可以使眾多患有突發性疾病的中老年人以輕松、樂觀的情緒面對生活，參與更多的社會活動，由此產生的社會效應將非常可觀。

　　（二）研究方案

　　1.縱觀整個設計思路，大致可分為三大部分

　　第一階段：到醫院進一步收集有關病人（尤其是老年人）發病摔倒時候的具體生理反應的資料，比如倒地姿勢，血壓、脈搏的變化狀況等。這一階段的關鍵任務就是要通過資料分析抓住普通狀況下摔倒和因病倒地的不同。而資料估計將以心電圖和血壓數值的收集為重點。

　　第二階段：選擇適當的方式接收所需的生理信號。這一階段的關鍵在于選擇適當的傳感器以接收相對微弱的生理信號。估計這一階段要考慮的問題是選擇什么性能的傳感器和如何分布傳感器，以達到最理想的試驗效果。

　　第三階段：設計分析電路。這一階段的任務就是要通過邏輯電路對傳感器接收的電信號進行分析以判斷使用者身體狀況是否正常。主要難點就在于如何找到一個適當的數學模型匹配實驗數據和如何把模型通過電路實現。目前主要有兩大實施方案：一是通過邏輯電路進行信號運算、識別；二是使用單片機編程識別。第一種方案的好處是處理問題直接，但當需要處理的信號相當復雜時，依靠單片機編程就顯得比較合適。選取哪種方案還要視具體情況而定。

　　第四階段：把以上各階段結果整合到一起，完成成品。

　　整個工程將主要由周慶林老師和周偉老師指導完成。大體時間安排如下：

　　XX年12月15日－XX年1月15日資料積累

　　XX年1月15日－6月1日模型完成

　　XX年6月1日－8月整個系統檢測、完善

　　2.預期研究成果

　　（1）得到具體的數學模型用來根據血壓、脈搏等生理參數判斷使用者身體狀況。

　　（2）完成“倒地后急救體系”中病人狀況監測／報警系統的具體設計和其他兩部分（gps和急救站的示意性設計），并能在演示中實現三大系統的協調工作。

　　預計主要困難將是經驗不足導致的工作前期的盲目和沒有頭緒。另外由于整個設計中涉及很多專業性很強的環節，我必須有很大的耐心和決心去一步步把所需的知識積累扎實。

　　（三）研究的可行性

　　（1）該課題研究所需要的知識和能力準備，通過我的努力應該可以達到。

　　（2）該課題研究所需要的指導老師和有關專家咨詢的途徑已經具備。