基本信息
- 项目名称：
- 高空采摘作业保护装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本项目针对山核桃采摘中的采摘人员对移动便捷性和安全带的矛盾，基于MEMS加速度传感器检测技术和安全气囊原理，提出一种新型安全保护装置。
- 详细介绍：
- 本项目针对山核桃采摘中的采摘人员对移动便捷性和安全带的矛盾，基于MEMS加速度传感器检测技术和安全气囊原理，提出一种新型安全保护装置。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：山核桃是浙江的一种重要的农副产品，山核桃树一般高20多米，生长在比较陡峭的山上，很难通过机械方法进行采收，至今农民主要还是爬到树上用竹竿打，极易造成坠落伤亡事故。本项目针对山核桃采摘中的采摘人员对移动便捷性和安全带的矛盾，基于安全气囊原理，提出一种新型安全保护装置。本装置的使用不会对使用者的移动产生阻碍，当发生失足坠落时可自动弹开安全气囊保护使用者。 基本思路：该装置利用微型加速度传感器和微处理器技术，判断出坠落现象，发出信号触发安全气囊在几十毫秒的时间内张开。本装置也可推广到其他行业的高空作业人员保护中。 创新点： 1、通过对三轴加速度的分析处理可以得到坠落者的姿势，从而可以更好的选择合适的安全气囊弹出方法，从而提供最大保护。 2、相比于其他可能的手动式的保护装置，自动式的保护装置更安全。 技术关键： 1、利用MEMS技术的加速度传感器来判断失重。 2、安全气囊采用3气囊标准，即颈部（包括头部）、背部（包括胸腹部）、臀部（包括腿部），三个气囊的气体发生装置都在背部。因此气囊张开时的具体大小和位置是设计的关键。
科学性、先进性
- 使用者发生坠落最重要的特征为持续一定时间处于失重状态（或近似失重），因而本项目以失重作为判断发生坠落的依据。利用MEMS技术的加速度传感器来判断失重。 目前的保护装置有安全带、挂钩等，不仅影响采摘效率，而且保障系数不高。我们的作品采用加速度传感器判断失重，从而在几十毫秒的时间里自动触发打开安全气囊，提供有效保护。
获奖情况及鉴定结果
- 2011年5月22日，“挑战杯”浙江大学校赛三等奖
作品所处阶段
- 实验室研究阶段，已有原理性样机。
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 模型；现场演示。视频
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点和优势：本作品利用MEMS技术的加速度传感器来判断失重，自动打开安全气囊。既为采摘人员提供一定的安全保障，又不影响其采摘作业的效率。 市场背景：目前，中国山核桃主产于浙、皖交界的天目山区。临安是中国山核桃产地之一，但由于山核桃树的植株高大，采摘要求和条件特殊，需要在每年9月的上中旬就采摘完毕，所以作业强度大，危险系数高。每年因采摘山核桃跌落而致死的人数仅临安一地便超20人，受伤人数更是有数百之多。 适用人群：主要对象为临安等山核桃种植地从事高空采摘作业的果农。其他高空作业者如在20米左右高度施工的房屋建筑工。 市场容量：2008年仅临安一地便有9.2万人从事核桃种植业，安徽省最大的种植地宁国市现有山核桃种植户4000多户。除去从事核桃加工制作以及其他周边人员，保守估计浙皖两地的市场容量为2万套。 竞争优势：我们所设计制作的高空作业保护装置则致力于在保护果农的人生安全的同时保证其原有的采摘效率。
同类课题研究水平概述
- 一、国内外山核桃采摘情况比较 国外： 山核桃对应于英语是“pecan”或者“hickory nut”，一般等其自然落地后再拾起，很少有人直接上树采摘，故其研究对象主要是能够高效拾起落在地上的果实的器械。 国内： 山核桃是浙江的一种重要的农副产品，山核桃树一般高20多米，生长在比较陡峭的山上，很难通过机械方法进行采收，至今农民主要还是爬到树上用竹竿打，极易造成坠落伤亡事故。 二、国内山核桃采摘方面的研究 防坠落装置。主要是指给采摘人员佩戴的安全带。 2003年山核桃开采期间，淳安死亡5人。2004年，淳安山核桃协会研究出“山核桃安全采摘安全带”。该安全带利用蹦极原理，在人体失衡的情况下，能让人悬挂于空中，减少伤亡事故的发生。“安全带用尼龙绳做成，经过测试，可以承受2000公斤的拉力”。但是村民普遍不愿意使用这套安全带，因为安全带一解一扣很花时间，戴上安全带，效率就会低30%左右。 三、国内外安全气囊的研究和使用 1、汽车安全气囊简介 安全气囊主要由传感器、微处理器、气体发生器和气囊等部件组成。传感器和微处理器用以判断撞车程度，传递及发送信号；气体发生器根据信号指示产生点火动作，点燃固态燃料并产生气体向气囊充气，使气囊迅速膨胀，气囊容量约在(50-90)L。同时气囊设有安全阀，当充气过量或囊内压力超过一定值时会自动泄放部分气体，避免将乘客挤压受伤。安全气囊所用的气体多是氮气或一氧化碳。 2、工作原理 虽然安全气囊在结构上会有所不同，但其工作原理基本一致。汽车行驶过程中，传感器系统不断向控制装置发送速度变化（或加速度）信息，由控制装置（中央控制器）对这些信息加以分析判断。如果所测的加速度、速度变化量或其它指标超过预定值（即真正发生了碰撞），则控制装置向气体发体发生器发出点火命令或传感器直接控制点火，点火后发生爆炸反应，产生N2或将储气罐中压缩氮气释放出来充满碰撞气袋。乘员与气袋接触时，通过气袋上排气孔的阻尼吸收碰撞能量，达到保护乘员的目的。
