水上巡航救生船

黄子瑶 苏豪 陈奕滔

作品展示

水上巡航救生船的船体是在一个直径为45cm的铝盆的基础上进行改良的，两片弧形的铝片安装在铝盆的前部，还安装配备了泡沫圈、走马灯、防水罩和蜂鸣器，并使用鲜艳的色彩装饰船体外表。

水上巡航救生船处于工作状态时，可同时开启热释电红外传感器、声音传感器和超声波传感器，这三种传感器分工协作，循环获取各项数据指标，用以快速判断如何躲避障碍物和识别水中溺水者。当人体红外传感器检测到附近有溺水者时，会自动靠近溺水者，及时给予溺水者扶助。另外，水上巡航救生船配备了蜂鸣器，当检测到有人在禁止下水区域下水时，按照既定程序，蜂鸣器会发出警报，提醒岸上的行人帮助落水者或警示已下水者注意安全。

（指导老师：邹小宁 朱 穗 黎 骏）

创作日记

巡航救生船诞生记

黄子瑶

据统计，我国每年有近5万名14岁以下的儿童死于意外伤害，其中因溺水而不幸身亡的儿童多达2万名，大多数情况是儿童结伴到无人看管的江河、池塘等户外水域游泳造成的。在西江江畔长大的我想着，若是有一种水上自动机器人能全天候地担当起水上巡逻员角色的话就太棒了！为此，我找来苏豪和陈奕滔两位同学组成团队进行发明创造。

在前期调研中，我们从江畔巡逻人员处得知，大部分的救生机器人，一般都可用于水域的巡航，特殊情况下可起到协助救生的作用。我们三人商量后，确定了以“重在巡航，协助救生”为创作思路，打算设计一款水上巡航救生船，以减少溺水悲剧的发生。在发明的最初阶段，我们通过查询论文、与指导老师共同讨论、走访市场等方式，才最终确定了程序运行流程图，并决定采用常见的零部件制作。

进入实际制作环节后，由苏豪负责设计水上巡航救生船的程序，陈奕滔负责船体的制作，我主要负责画设计图和跟进组内工作，并协调队员与老师的意见。我们三人在商店采购所需的材料后，共同组装船体内部的重要零部件，如夹板、电池、电机、螺旋桨等，并在铅盆中放入蓄电池、电机、Arduino开发板等零件。

此外，我们还比较了市面上已有的傳感器装置的性能，决定综合使用三种传感器识别溺水者，分别是：热释电红外感应器，声音传感器和超声波传感器。

这三种传感器各有长处：热释电红外感应器的探测元件的波长正好可专门用作辨别人体辐射的红外线传感器，可有效识别出水中的人。

声音传感器的作用相当于一个麦克风，可接收声波，显示声音的振动图象，当识别到溺水者的呼救声后可快速进行定位。同时使用这两种传感器可使水上巡航救生船在动态水域（如河流）进行更好的定位与航行。这样的动态定位能缩短定位溺水者的时间，并向其靠近，提供攀扶。

超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射，并形成反射回波，碰到活动物体能产生多普勒效应，超生波便是以此判断船与岸边、船与人之间的距离，顺利进行巡航与救生工作。此外，在我们编写的程序的调控下，当发现溺水者或疑似溺水者时，水上巡航救生船会自动取消对河岸的巡航，转而配合其他传感器一同定位溺水者，辅助救生员的工作。

在性能检测环节，我们遇到多个问题：救生船吃水太浅，尾部略翘起，无法正常前行;测试环境嘈杂，声音传感器无法准确作出反应;传感器受温度和阳光反射影响较大……针对出现的问题，我们三人耐心排查问题，查找解决方法，如重新设计传感器的摆放位置;优化程序，提高声音传感器的工作性能;在救生船的前部安装两片弧形的铝片，并配备泡沫圈，以减少水对船体的阻力，增加水对船体的吸附力，降低翻船机率;船体甲板及两侧配备有走马灯、防水罩，蜂鸣器，并使用鲜艳的色彩装饰船体外表等，来提高实用性能，增强警示作用。

最终，水上巡航救生船各方面性能表现良好，当看到自己的创意变成实物时，我们三人都开心极了。