老人儿童智能测温帽子研究与设计

史宇轩 钟丽霞

中图分类号：TM63;TP391.41;TH811DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2204-5640-6228

基金项目：论文由泰安市科技局项目支持（项目编号：2019GX022）。

作者简介：史宇轩（2002—），男，本科在读，研究方向为机器学习、创新创业、大数据智能算法及应用等。

通信作者简介：钟丽霞（1975—），女，硕士，副教授，研究方向为大数据智能算法应用、创新创业等。E-mail：zlx070111@163.com。

摘要：疫情期间，体温是人体健康程度的重要外在表现，老人和儿童在冬天需要戴帽子，他们的抵抗力也相对弱，所以在全员测温下，通过 TRIZ原理，研究了一款带测温功能的帽子，其中，数字温度传感器选用TSYS03，它是一款精准的温度传感器，可以提供0.1 ℃（摄氏度）的精准，健壮性也强。定位传感器可以取自带定位功能的老人手机中的定位传感器，反复实验选取合适的元器，完成老人儿童智能测温帽子的设计，通过本次创新创业研究，提高了创新创业的科学素养和实践能力。

关键词：智能测温   TRIZ创新    实践分离原理    分割合并原理   智能测温帽

Research and Design of Intelligent Temperature Measuring Cap for the Elderly and Children

SHI Yuxuan ZHONG Lixia*

（School of Computer Science  and Technology， Shangdong University of Technology， Zibo， Shandong  Province， 255000 China）

Abstract： During the epidemic period， body temperature is an important external manifestation of human health. The elderly and children need to wear a cap in the winter， their resistance is relatively weak. Therefore， a hat with temperature measurement function is studied by TRIZ principle under the condition of temperature measurement for all staff.  Among them， TSYS03 is selected as the digital temperature sensor， which is an accurate temperature sensor， which can provide accuracy of 0.1 ℃ （Celsius） and strong robustness. The positioning sensor can be taken from the positioning sensor in the mobile phone of the elderly with its own positioning function. After repeated experiments， appropriate elements are selected to complete the design of the intelligent temperature measuring cap for the elderly and children.  Through this research on innovation and entrepreneurship， the scientific literacy and practical ability of innovation and entrepreneurship have been improved.

Key Words： Intelligent temperature measurement; TRIZ innovation; Practice separation principle; Split and merge principle; Intelligent temperature measuring cap

大学生是社会创新创业的生力军，开展创业教育提高大学生的创新创业意识和创业能力，是现代高等教育的一项重要使命，目前，高校也是大学生创新创业的摇篮和孵化器，为大学生创新创业和培养高素质的、全面发展的人力资源提供保障。创业意愿具有行为导向的作用^[1]，同时也是大学生创业能力指标体系中的重要内容之一^[2]。在创新创业课程的学习过程中，通过循序漸进的方式，确定了创新方向和定位。具体准备从生活中的细微处入手，从疫情期间，老人儿童的防疫需求和日常生活需求入手，寻找切入点。

1老人儿童智能测温帽子

1.1 选题的原因

疫情期间，体温是人体健康程度的重要外在表现，在这次疫情期间，也成了最为重要的监测指标。按照体温检测的方式方法分，可以分为传统测温方式和电子测温方式。电子测温常有体温计、耳温枪、额温计等。常用的是额温计。老人和儿童在冬天需要戴帽子，他们的抵抗力也相对弱，所以在全员测温下，可否拥有一款带测温功能的帽子，并具有常规帽子的易洗涤等功能就显的尤为重要，这也是本文要解决的核心问题。

1.2 准备工作和分析表

目标：疫情期间，设计一款具有测温功能的帽子。

首先发现问题：用额枪温计测量戴帽子的儿童老人體温时，需要大冬天气温寒冷的环境下摘除帽子，容易感冒，进一步，可否有测量手部温度的仪器，或者带测温和保暖两层功能的帽子，既能满足疫情下的测量温度需求，又能满足气温低的环境中的持续保温问题。本文设计主要集中在后者即带测温和保暖两层功能的帽子。普通帽子如图1所示。系统分析如表1所示。

1.3问题和描述和解决方案

描述问题：平时帽子要暖和，还要具备电子测温等的功能。但是洗涤时，需要水洗，电子测温等功能需要暂时屏蔽，保护元器件。

加关键词：帽子的平时功能要全，既要有保暖功能，又要有测温等功能。但洗涤时，不可以带测温功能。因为会破坏测温功能。这也是帽子所在。

分析：测温功能是否有，需要根据时间的不同来解决，在TRIZ创新方法中需要采用一种叫作基于时间分离的方法来解决。如同时需具备定位功能，则同样采用TRIZ方法解决。

解决方案：时间分离原理，洗涤时不需要测温，所以选用合适的可拔插的电子元器件。

说明：基于时间分离的方法中有5个发明原理（40个发明原理中的5个）与其对应，采用其中的动态化这个发明原理就可以得出带测温功能的帽子这种解决方案。时间分离指矛盾双方在不同的时间段上分离，以降低解决问题的难度。当关键字系统矛盾双方在某一时间段上只出现一方时，可以进行时间分离。找出最终理想解。

最终理想解（IFR）是通过理想度公式计算得来，理想度=有用功能/（成本+有害功能），理想度公式是从技术的角度对设计系统的有用功能和有害功能包括成本之间的综合评判。由公式知，即分子“有用功能”无限大，分母“成本加有害功能”无限接近于零时的结果。即系统输出只有收益，成本和有害功能可以忽略不计时的状态。最终理想解具有超前性，和时代环境耦合度高，实践性强等的特点。实践中，发明创造的结果是无限接近与最终理想解。最终理想解是解决问题的关键，能帮助设计摆脱惯性思维，甚至帮助设计者摆脱最初的设计。最终理想的分析首先要了解设计的最终目的，也就是产品服务的最终功能最终理想解帮助我们审视设计思路，从功能的角度出发，避免不必要的投入。

2 老人儿童智能测温帽具体实施方案

      2.1 TRIZ创新方法

TRIZ是发明问题的解决理论，是“发明问题解决理论”的俄文缩略词的英译，由原苏联的阿尔特苏列尔博士（G.S.Altshulle）于1946 年创立，被称为“神奇的点金术”。它关注并指出了创造发明通用的内在规律或者原理，它以解决最终问题为导向，着力点在完善解决最终问题的方案，或者能给出的最优方案之一。TRIZ理论来源于实践，它来源于世界近250万份高水平的发明专利，并总结出各种技术发展进化遵循的规律模式^[3]，目标着力于澄清和强调系统中存在的矛盾，其目标是完全解决矛盾，获得最终的理想解。它不是采取折中或者妥协的做法，而是基于技术的发展演化规律研究整个设计与开发过程，不再是随机的行为。实践证明，运用TRIZ理论，可大大加快人们创造发明的进程而且能得到高质量的创新产品。因此，TRIZ方法与传统创新方法的主要区别如下。

在传统创新和发明活动中，发明创造基本依赖于个人或团队的知识和经验。通常会碰到以下几大问题。（1）定位问题，即创新和发明的方向定位。（2）团队或个人已有的思维定式的限制，即思维习惯的框定。（3）个人或团队所拥有知识的局限性。（4）试错率太高，没有系统的可以借鉴的创新方法，只能用试错代偿。

传统创新的方向完全由个人的经验决定，没有任何系统的工具帮助，随意性大，因而其决策风险也很大;也因此，这种方法既不可靠、也不稳定，效果差;无法提供创新方法的共性，也就无法从已经有的多种创新作品中袭取方法、策略、方向、共同点。它同时也受到设计者经验、技巧和知识积累水平的限制。类似于大计算机专业编写的程序若虽然巧妙，但除了编程者无人能读懂程序，所以知识的共享性差。解决问题时，基本没有可以借鉴的方法，大都依靠个人的知识和解决问题的系统方法，因此试错次数多，试错成本也很高。

解决发明问题被认为是在心理学领域研究人脑和创新之间的关联^[4]。若用P代表问题，解为S，则S在解的空间的范畴，但并不知道其在哪里，也不知道该如何找到。为了寻找解，必须首先确定指向解的方向。试着朝一个方向试探，很可能失败。通过不断地做尝试，随机性的尝试有可能结果是一样的，如果解碰巧出现在专家意见或经验的领域里，尝试的次数将相对较少。如果不是这种情况，寻找很可能是困难的。

TRIZ理论和传统的模式如头脑风暴法相比有鲜明的特点和优势。它源于现有的创新工作的共通之处，从现有创新发明的内在规律和原理中得来，帮助设计者快速明确目标（最终理想解），并找出矛盾所在，加关键字后快速确认的问题并解决系统中的矛盾。同时它是以技术发展进化中得出的，因此，运用TRIZ理论可大大的加快发明创造的速度，并提升产品的创新水平。TRIZ为解决创新性问题、创新性矛盾提供更好的创意和更合理的结局方案^[5]，有助于破除思维定式，激发创新活力，开阔思维视角。

40个发明原理是经典TRIZ理论的核心，同时也是解决问题的必要的系统性的工具，采用TRIZ原理可以在创新过程中有规可循，特别是在提升研究方案性能或改善系统缺陷方面，可以开拓思维方式，同时也使得泛化的问题聚焦或使得资源整合或从细微处拆解问题，从而解决问题。

2.2发掘原理

TRIZ理论善于资源整合。资源整合是对不同来源、不同层次、不同结构和内容的资源进行识别與选择、拆解并配置、从而有机融合不同的资源，使得具有较强的系统性、实用性、条理性和应用性，并设计出新的资源的一个复杂的过程 ^[6]。通过组织，把系统内部彼此相关又分离的资源及系统外部既参与共同使命又拥有独立更能的相关资源整合起来，但从效果层面，能够实现1+1>2的效果，并能够实现最终理解。老人儿童智能测温帽发掘原理如表2所示。

2.3老人儿童智能测温帽创新方案

将原帽子图做改进：去掉头后带部分，尾部做了改进，如图2和图3所示。

其中，数字温度传感器选用TSYS03，它是一款精准的温度传感器，可以提供0.1 ℃的精准，健壮性也强。定位传感器可以取自带定位功能的老人手机中的定位传感器，反复实验选取合适的元器件，如守护宝（上海中兴）K210中的定位部分。注意：该功能需要有开关键，打开需要佩带者权限。关于洗涤问题的解决：温度传感器采用可以拔插法安装，需要的时候放上，洗涤的时候传感器取下来，正常洗剂。

3 结语

在该项目研究和实施过程中，对TRIZ 理论有了逐渐深入的认识和了解，打破了创新和发明创造的神秘感，创新有规律和章法可寻找，TRIZ是一种高效的创新方法，时刻思考的问题是：最终理想解是什么？矛盾是什么？有什么可利用的资源？找到问题切入点，反复实践，重视“图解”在创新发明过程中的运用等。在反复实践过程中，需要考虑对产品的预测和评价问题，激发探究欲望，认识到创业学习在提高自身综合素质和学习能力、适应能力的重要意义。

参考文献

• 郑茹萍，刘旭.老龄化背景下运用TRIZ理论与设计思维的智能床垫研究[J].科技与创新，2022（6）：84-86

[2]  马立修.创新方法基础[M].北京：高等教育出版社，2021：50-55.

[3] 梁春晓，沈红.创业学习对大学生创业意愿的影响机制研究[J].大学教育科学，2022（1）：54-63.

[4] 罗兵，张建敏.基于TRIZ和AD理论的刺梨采摘机设计研究[J].农机化研究，2022，45（1）：24-29.

[5]黄振永，谢海军，唐佳林，等.基于TRIZ理论的大型粮仓中储粮害虫防治方法创新策略的研究[J].中国粮油学报，2022（3）1-11.

[6] 薛凯心.基于TRIZ理论的户外运动水杯创新设计研究[D].成都：四川师范大学，2021.