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基本信息
- 項目名稱：
- 高空采摘作業(yè)保護(hù)裝置
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本項目針對山核桃采摘中的采摘人員對移動便捷性和安全帶的矛盾，基于MEMS加速度傳感器檢測技術(shù)和安全氣囊原理，提出一種新型安全保護(hù)裝置。
- 詳細(xì)介紹：
- 本項目針對山核桃采摘中的采摘人員對移動便捷性和安全帶的矛盾，基于MEMS加速度傳感器檢測技術(shù)和安全氣囊原理，提出一種新型安全保護(hù)裝置。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的：山核桃是浙江的一種重要的農(nóng)副產(chǎn)品，山核桃樹一般高20多米，生長在比較陡峭的山上，很難通過機(jī)械方法進(jìn)行采收，至今農(nóng)民主要還是爬到樹上用竹竿打，極易造成墜落傷亡事故。本項目針對山核桃采摘中的采摘人員對移動便捷性和安全帶的矛盾，基于安全氣囊原理，提出一種新型安全保護(hù)裝置。本裝置的使用不會對使用者的移動產(chǎn)生阻礙，當(dāng)發(fā)生失足墜落時可自動彈開安全氣囊保護(hù)使用者。 基本思路：該裝置利用微型加速度傳感器和微處理器技術(shù)，判斷出墜落現(xiàn)象，發(fā)出信號觸發(fā)安全氣囊在幾十毫秒的時間內(nèi)張開。本裝置也可推廣到其他行業(yè)的高空作業(yè)人員保護(hù)中。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1、通過對三軸加速度的分析處理可以得到墜落者的姿勢，從而可以更好的選擇合適的安全氣囊彈出方法，從而提供最大保護(hù)。 2、相比于其他可能的手動式的保護(hù)裝置，自動式的保護(hù)裝置更安全。 技術(shù)關(guān)鍵： 1、利用MEMS技術(shù)的加速度傳感器來判斷失重。 2、安全氣囊采用3氣囊標(biāo)準(zhǔn)，即頸部（包括頭部）、背部（包括胸腹部）、臀部（包括腿部），三個氣囊的氣體發(fā)生裝置都在背部。因此氣囊張開時的具體大小和位置是設(shè)計的關(guān)鍵。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 使用者發(fā)生墜落最重要的特征為持續(xù)一定時間處于失重狀態(tài)（或近似失重），因而本項目以失重作為判斷發(fā)生墜落的依據(jù)。利用MEMS技術(shù)的加速度傳感器來判斷失重。 目前的保護(hù)裝置有安全帶、掛鉤等，不僅影響采摘效率，而且保障系數(shù)不高。我們的作品采用加速度傳感器判斷失重，從而在幾十毫秒的時間里自動觸發(fā)打開安全氣囊，提供有效保護(hù)。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2011年5月22日，“挑戰(zhàn)杯”浙江大學(xué)校賽三等獎
作品所處階段
- 實驗室研究階段，已有原理性樣機(jī)。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 模型；現(xiàn)場演示。視頻
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢：本作品利用MEMS技術(shù)的加速度傳感器來判斷失重，自動打開安全氣囊。既為采摘人員提供一定的安全保障，又不影響其采摘作業(yè)的效率。 市場背景：目前，中國山核桃主產(chǎn)于浙、皖交界的天目山區(qū)。臨安是中國山核桃產(chǎn)地之一，但由于山核桃樹的植株高大，采摘要求和條件特殊，需要在每年9月的上中旬就采摘完畢，所以作業(yè)強(qiáng)度大，危險系數(shù)高。每年因采摘山核桃跌落而致死的人數(shù)僅臨安一地便超20人，受傷人數(shù)更是有數(shù)百之多。 適用人群：主要對象為臨安等山核桃種植地從事高空采摘作業(yè)的果農(nóng)。其他高空作業(yè)者如在20米左右高度施工的房屋建筑工。 市場容量：2008年僅臨安一地便有9.2萬人從事核桃種植業(yè)，安徽省最大的種植地寧國市現(xiàn)有山核桃種植戶4000多戶。除去從事核桃加工制作以及其他周邊人員，保守估計浙皖兩地的市場容量為2萬套。 競爭優(yōu)勢：我們所設(shè)計制作的高空作業(yè)保護(hù)裝置則致力于在保護(hù)果農(nóng)的人生安全的同時保證其原有的采摘效率。
同類課題研究水平概述
- 一、國內(nèi)外山核桃采摘情況比較 國外： 山核桃對應(yīng)于英語是“pecan”或者“hickory nut”，一般等其自然落地后再拾起，很少有人直接上樹采摘，故其研究對象主要是能夠高效拾起落在地上的果實的器械。 國內(nèi)： 山核桃是浙江的一種重要的農(nóng)副產(chǎn)品，山核桃樹一般高20多米，生長在比較陡峭的山上，很難通過機(jī)械方法進(jìn)行采收，至今農(nóng)民主要還是爬到樹上用竹竿打，極易造成墜落傷亡事故。 二、國內(nèi)山核桃采摘方面的研究 防墜落裝置。主要是指給采摘人員佩戴的安全帶。 2003年山核桃開采期間，淳安死亡5人。2004年，淳安山核桃協(xié)會研究出“山核桃安全采摘安全帶”。該安全帶利用蹦極原理，在人體失衡的情況下，能讓人懸掛于空中，減少傷亡事故的發(fā)生?！鞍踩珟в媚猃埨K做成，經(jīng)過測試，可以承受2000公斤的拉力”。但是村民普遍不愿意使用這套安全帶，因為安全帶一解一扣很花時間，戴上安全帶，效率就會低30%左右。 三、國內(nèi)外安全氣囊的研究和使用 1、汽車安全氣囊簡介 安全氣囊主要由傳感器、微處理器、氣體發(fā)生器和氣囊等部件組成。傳感器和微處理器用以判斷撞車程度，傳遞及發(fā)送信號；氣體發(fā)生器根據(jù)信號指示產(chǎn)生點(diǎn)火動作，點(diǎn)燃固態(tài)燃料并產(chǎn)生氣體向氣囊充氣，使氣囊迅速膨脹，氣囊容量約在(50-90)L。同時氣囊設(shè)有安全閥，當(dāng)充氣過量或囊內(nèi)壓力超過一定值時會自動泄放部分氣體，避免將乘客擠壓受傷。安全氣囊所用的氣體多是氮?dú)饣蛞谎趸肌? 2、工作原理 雖然安全氣囊在結(jié)構(gòu)上會有所不同，但其工作原理基本一致。汽車行駛過程中，傳感器系統(tǒng)不斷向控制裝置發(fā)送速度變化（或加速度）信息，由控制裝置（中央控制器）對這些信息加以分析判斷。如果所測的加速度、速度變化量或其它指標(biāo)超過預(yù)定值（即真正發(fā)生了碰撞），則控制裝置向氣體發(fā)體發(fā)生器發(fā)出點(diǎn)火命令或傳感器直接控制點(diǎn)火，點(diǎn)火后發(fā)生爆炸反應(yīng)，產(chǎn)生N2或?qū)夤拗袎嚎s氮?dú)忉尫懦鰜沓錆M碰撞氣袋。乘員與氣袋接觸時，通過氣袋上排氣孔的阻尼吸收碰撞能量，達(dá)到保護(hù)乘員的目的。
