基于一款防孩童坠楼系统的研究探讨

薄纯志，翟龙涛，于和群，宫晓艺

（德州学院 机电工程学院，山东 德州 253023）

基于一款防孩童坠楼系统的研究探讨

薄纯志，翟龙涛，于和群，宫晓艺

（德州学院 机电工程学院，山东 德州 253023）

防孩童坠楼系统是一款安装在窗户上用于检测孩童是否有坠楼风险的装置，它是基于正三角形现象，以STC12C5A60S2单片机为主控中心，以红外避障模块和警报器为执行系统，对窗户周围的信息进行采集，进而判断是否孩童有坠楼的危险。同时利用正三角形现象对装置进行改进，系统可以对孩童靠近窗户与成人靠近窗户进行甄别，以防止发生误报的可能。

防孩童坠楼；正三角形现象；STC12C5A60S2单片机

每个家庭孩子的出生、成长，都凝结着一家人无数的操劳与心血，每个孩子的父母都有“望子成龙，望女成凤”的愿望，希望把自己所有的一切都给孩子，让他可以开开心心、快快乐乐的长大。可是孩童坠楼问题一直是孩子成长路上的一个绊脚石，通过百度搜索会看到一幕幕触目惊心的报道，这些报道的背后都是一个个鲜活生命的夭折与一个个幸福家庭的悲痛欲绝。深思孩童坠楼事件的发生，大多都是由于孩子监护人的一时不慎而使得孩子靠近窗户危险边缘，最终引发孩童坠楼。为了解决现实生活中孩童坠楼事件的发生，文章设计了一款可以自动检测孩童靠近窗户危险边缘进行报警的装置，报警声可以引起监护人的注意，使监护人将孩童带离危险区。同时本装置还具有辨别成人与孩童靠近窗户的功能，当孩童靠近窗户则会接通报警电路，引发报警器报警；而成人靠近窗户时则无任何反应。

1 系统简介

本套装置是由STC12C5A60S2单片机为控制中心，通过对红外避障传感器和报警器的控制，利用正三角形现象对靠近窗户的人群进行检测，当检测到孩子靠近窗户时，红外避障传感器的状态由高电平转变为低电平，同时将电平变化信号传输到STC12C5A60S2单片机中，经单片机处理后，引发报警器报警。

2 传感器类型选择

在传感器模块选择方面，起初拟使用热释电红外线传感器和报警器作为检测是否由孩子靠近窗户的工具。热释电红外线传感器是基于热电效应的一款热电型的传感器件，是通过接受能量的变化来达到检测的目的，也就是说它可以检测到人员在一定的区域内移动时所引起的红外辐射变化，并将检测到的信号送达报警系统，引发报警，以达到自动检测孩子靠近窗户引发报警的效果。但经测试发现，无论是成人还是孩童靠近窗户皆会引发报警器报警，从而会引起报警器误报，达不到只检测孩子靠近窗户的功能。而且明显的温度变化和光照强度变化也会干扰运行结果，结合实际需求和传感器的工作原理，最终笔者选用了红外避障传感器来取代热释电传感器，以保证正确的检测结果。

3 红外避障传感器

红外避障传感器工作时的电压符合单片机电路电压，可以直接与单片机相连，方便简单，易于操作。并且传感器本身带有电位器距离调节按钮，可以根据实际需要自行调节它的检测距离和安装距离，因而笔者在电路检测方面选用红外避障传感器，再利用“正三角形现象”，将传感器安装在合适位置，即可极致的发挥出其自身的特性。

4 正三角形现象

通过比较发现，成人与孩童接近窗户的方式是不同的。由于身高的不同，成年人的身高会高于窗台的高度，儿童则恰恰相反，因此就导致他们靠近窗户所出现的现象是不同的：成人眺望远方时，常会双脚着地、双手置于窗台上，这便会与地面形成一个正三角形，也就是说，他们的头部以下会与窗台之间会有一段距离，给其命名为“正三角形现象”；而孩子身高低于窗台高度，当其接触窗户时，多采用往上攀爬的方式来满足他们的好奇心，而对于这种靠近窗户的方式，会使他们的身体紧贴着墙壁且垂直与地面，身体是不会与窗台之间是没有明显间距的，笔者称其为“垂直现象”。笔者正式基于这两种现象的特性，在窗台的中部安装有红外线避障传感器，传感器与窗户上下两个边框平行，以保证红外线可以左右两边发射。正三角形现象与垂直现象的原理图如图1所示。

图1 正三角形现象与垂直现象的原理图

5 作品的创新点

在作品构思上，仔细观察生活的每一个细节，根据成人与孩童靠近窗户的不同，提出了“正三角形现象”和“垂直现象”，并将这一理论运用于实践；作品在结构上简单实用，在灵活运用“正三角形现象”的基础上，仅仅利用一个红外线避障模块和STC12C5A60S2单片机以及报警器就可解决孩童坠楼事件的发生，而且整套装置价格低廉，易于操作，适合每一个有孩子的家庭，具有广阔的市场前景。

6 结语

孩子是每个家庭的希望，更是中华民族的未来，可是最近孩子坠楼事件频繁发生，造成了很大的社会影响，所以很受社会各界的关注。作为一款可以检测孩子靠近窗户危险边缘的装置，无论是从成本上还是实用性上来说，都是具有广阔的市场前景的。它在减轻监护人负担的同时，还可以从根本上解决孩子坠楼事件的发生，是一款不错的护婴装置。

［1］陈晶茹.预防孩童坠落，应注重细节保护［J］.生命与灾害，2013，（8）：18-21.

［2］桑海泉，王硕，谭民，等.基于红外传感器的仿生机器鱼自主避障控制［J］.系统仿真学报，2005，17（6）.

［3］杨黎，余胜.红外避障系统的设计［J］.湖南人文科技学院学报，

Research on a System of Children's Falling

BO Chun-zhi，ZHAI Long-tao，YU He-qun，GONG Xiao-yi
（College of Mechanical and Electrical Engineering，Dezhou University，Dezhou，Shandong 253023，China）

Theanti-childfallssystemisadeviceinstalledonthewindowtodetectwhetherachildhasariskoffalls.Itisbasedon the triangular phenomenon，taking STC12C5A60S2 microcontroller as the main control center,and the infrared obstacle avoidance module and the alarm device as the implementation of the system，as well as collecting the information around the window to determine whether the risk of children falling corners.At the same time，it improves the device by using positive triangular phenomenon. Thesystemcanscreenwhetherthechildrenoradultsclosetothewindowstopreventthepossibilityoffalsepositives.

anti-child falls；triangular phenomenon；STC12C5A60S2 single-chip

TP277

A

2095-980X（2017）04-0079-01

2017-03-07

薄纯志（1995-），男，山东东营人，主要研究方向：智能家居。