方崢 左景武

摘要：當(dāng)前全球溺水事故形勢(shì)嚴(yán)峻，為應(yīng)對(duì)青少年溺亡危機(jī)、并在意外落水時(shí)能夠及時(shí)提供救助，設(shè)計(jì)了一款可日常佩戴、具有報(bào)警功能的氣囊式救生項(xiàng)圈。該項(xiàng)圈較為輕便，日常佩戴時(shí)不干擾正?；顒?dòng)，落水遇險(xiǎn)時(shí)觸發(fā)開關(guān)即可通過化學(xué)反應(yīng)使氣囊充氣，將佩戴者頭部托出水面，同時(shí)啟動(dòng)報(bào)警裝置，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)、定位溺水者的位置，方便救援。

關(guān)鍵詞：戶外;溺水;救生;GPS定位;日常便攜;項(xiàng)圈。

1.研究背景

溺水是世界各地非故意傷害死亡的第三大主因，每年溺亡人數(shù)逾36萬(wàn)例。衛(wèi)生部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)每年約有5.7萬(wàn)人死于溺水，其中56.04%為青少年兒童，這一群體的主要遇難原因是，暑期放假無(wú)人看管，不幸落水，沒能及時(shí)得到救助。因而，需要重視溺水問題，為溺水兒童提供及時(shí)幫助的自助急救產(chǎn)品。

溺亡主要由淹沒或浸入在液體中造成呼吸受阻所致。人在落水后吸入大量的水，水直接灌入肺部，使人呼吸受阻、缺氧和昏迷，在短短4到6分鐘內(nèi)就會(huì)導(dǎo)致死亡。當(dāng)前的溺水急救產(chǎn)品主要集中于救生圈、充氣腰帶、救生背心、救生手環(huán)，救生浮筒等，但這些產(chǎn)品價(jià)格高昂、不可日常佩戴、不面向青少年兒童群體，都無(wú)法在暑期無(wú)人看顧的兒童意外落水時(shí)提供緊急救助。

因此，針對(duì)青少年群體設(shè)計(jì)了一款可日常佩戴、具有報(bào)警功能的救生項(xiàng)圈。當(dāng)佩戴者遇險(xiǎn)時(shí)，該項(xiàng)圈能夠打開氣囊、將溺水者的頭部托出水面，同時(shí)自動(dòng)報(bào)警，項(xiàng)圈將發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并定位溺水者的位置發(fā)送給家長(zhǎng)和警方，以更快的速度爭(zhēng)取到緊急救援。

2.總體設(shè)計(jì)

2.1救援思路

在意外落水時(shí)，使用者按壓2處開關(guān)，內(nèi)部玻璃管破碎，化學(xué)藥品混合產(chǎn)生大量氣體，使氣囊充氣，產(chǎn)生約3L氣體，

2.2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)了一款可日常佩戴、具有報(bào)警功能的救生項(xiàng)圈。當(dāng)佩戴者遇險(xiǎn)時(shí)，該項(xiàng)圈能一種氣囊式救生項(xiàng)圈，包括項(xiàng)圈連桿，項(xiàng)圈連桿設(shè)置有兩個(gè)，兩個(gè)項(xiàng)圈連桿的一端部與第一連接管的兩端固定連接，兩個(gè)項(xiàng)圈連桿的兩一端與第二連接管的兩端固定連接，項(xiàng)圈連桿側(cè)表面開設(shè)槽內(nèi)粘合固定有氣囊，項(xiàng)圈連桿的中部設(shè)置有控制室，項(xiàng)圈連桿的兩端設(shè)置有充氣室，充氣室的內(nèi)部設(shè)置有充氣組件，控制室的內(nèi)部設(shè)置有電控組件，第一連接管表面安裝有連接導(dǎo)管，且連接導(dǎo)管的兩端分別與充氣室和氣囊連通。

充氣組件包括充氣室內(nèi)部安裝的電動(dòng)液壓伸縮桿和玻璃管，玻璃管為空心圓柱狀。玻璃管的內(nèi)部填充有雙氧水溶液，充氣室的內(nèi)部放置有二氧化錳固態(tài)顆粒。

雙氧水與二氧化錳的化學(xué)反應(yīng)式：

2H2O2 ==2H2O+O2（MnO2）

其中H2O2物質(zhì)的量0.276mol（34g/mol），O2物質(zhì)的量0.138mol（3.1L），MnO2催化劑2g。

2.3硬件設(shè)計(jì)

電控組件包括電源、觸發(fā)模塊、GPRS模塊、蜂鳴器模塊、LED模塊，電源、GPRS模塊、蜂鳴器模塊均固定在控制室的內(nèi)表面，觸發(fā)模塊和LED模塊固定在項(xiàng)圈連桿的外表面，且電源分別與觸發(fā)模塊、GPRS模塊、蜂鳴器模塊、LED模塊、電動(dòng)液壓伸縮桿電連接。通過由電動(dòng)液壓伸縮桿和玻璃管組成的充氣組件，同時(shí)玻璃管內(nèi)填充有雙氧水溶液，充氣室的內(nèi)部放置有二氧化錳固態(tài)顆粒，便于電動(dòng)液壓伸縮桿的輸出端刺破玻璃管，使得二氧化錳催化雙氧水反應(yīng)，使得化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣在充氣室的內(nèi)部聚集進(jìn)而通過連接導(dǎo)管注入氣囊的內(nèi)部，提高了充氣組件工作的穩(wěn)定性，同時(shí)二氧化錳催化雙氧水反應(yīng)溫和，且不產(chǎn)生有害物質(zhì)。

通過由電源、觸發(fā)模塊、GPRS模塊、蜂鳴器模塊、LED模塊構(gòu)成的電控組件，同時(shí)電源、GPRS模塊、蜂鳴器模塊均固定在控制室的內(nèi)表面，同時(shí)觸發(fā)模塊和LED模塊安裝在項(xiàng)圈連桿的外表面，便于用戶在水下通過按壓觸發(fā)模塊，使得電源對(duì)GPRS模塊、蜂鳴器模塊、LED模塊、電動(dòng)液壓伸縮桿進(jìn)行供電，便于GPRS模塊通電后進(jìn)行發(fā)送警報(bào)信號(hào)和定位信號(hào)，蜂鳴器模塊通電后發(fā)出蜂鳴，LED模塊通電后發(fā)光。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳文甫，陳雪.基于AT89C51主控芯片的導(dǎo)盲護(hù)腕設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代信息科技，2019，3（16）：155-157.

[2]鄒旭，廖鐘豪，王廷軍，范佳旸，曾順，張遠(yuǎn)飛.基于zigbee通信模塊的泳池防溺水智能泳帽的研究[J].科技風(fēng)，2018（34）：70.

[3]張以涵，羅磊，王學(xué)忠.防溺水游泳圈的設(shè)計(jì)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2018，14（29）：254-256+258

[4]邾立軍.公共場(chǎng)所對(duì)未成年人的安全保障義務(wù)探析——以未成年人溺亡為視角[J].青少年兒童犯罪問題，2014（02）：10-17.

[5]夏文，王斌，劉煉，王郁平.發(fā)達(dá)國(guó)家學(xué)生水上安全教育的經(jīng)驗(yàn)及啟示[J].湖北體育科技，2011，30（05）：502-504.

[6]戴興華，張艷瑋.防溺水預(yù)警機(jī)制建設(shè)的實(shí)踐與探索[J].科學(xué)咨詢（教育科研），2019（07）：24.

[7]李志剛.關(guān)于預(yù)防未成年人溺水事故的探討[J].管理觀察，2014（08）：139+142.

[8]蔡榮富，胡能成.中小學(xué)生溺水事故的對(duì)應(yīng)思考[J].平安校園，2008（3）：70-73.

[9]唐國(guó)憲，趙少雄，楊燁.游泳意外溺水事故原因探析[J].邵陽(yáng)學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，4（4）：116.

[10]王華友，孔瑜.近2年溺亡近200人今年已30人 閩江溺亡數(shù)據(jù)令人揪心[N].福建日?qǐng)?bào)，2009-07-21，第1版.

第一作者： 方崢 女 2001.11 漢族 江西上饒 本科 學(xué)生 工業(yè)化科技產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，產(chǎn)品與服務(wù)結(jié)合的體系設(shè)計(jì)

通訊作者簡(jiǎn)介：姓名：左景武 性別：男 出生年月：1981.08 民族：壯族 籍貫：廣西來(lái)賓市象州縣 學(xué)歷：碩士研究生 職位職務(wù)：工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)講師 研究方向：產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計(jì)，產(chǎn)品開發(fā)