电动自行车安全头盔佩戴提醒系统

道路千万条，安全第一条！虽然电动自行车不属于机动车，但为了骑行人的安全，交警部门还是倡议大家在使用电动自行车时佩戴安全头盔。然而，只要在马路边观察几分钟，就能看到很多骑行人并没有佩戴安全头盔。为了让电动自行车骑行人的出行更安全，我打算制作一个骑行电动自行车佩戴头盔的提醒系统，提醒骑行人正确佩戴安全头盔。

研究思路

汽车的安全带检测装置启发了我设计电动自行车安全头盔检测系统的灵感。整个项目由头盔佩戴检测系统和电动自行车的Arduino单片机处理系统两部分组成。骑行人如果没有正确佩戴安全头盔，电动自行车在行驶过程中会发出警示声音。具体而言，安全头盔内部装有佩戴检测装置和无线电发射器，而电动自行车上则装有无线电接收器和基于Arduino单片机的处理系统，二者合在一起可用于实施运动检测及声光警示。当骑行人正确佩戴头盔后，发射器将发出无线电信号，电动自行车的接收器接收信号并处理。此外，无线电连接还具有对码功能。电动自行车通电后，头盔发射器与电动自行车接收器将进行对码，对码成功后，安全头盔便可以与电动自行车连接。

研究过程

我利用一天的放学时间和一个周末在北海市某路口开展实地调研，每次持续观察20分钟。我记录下了这期间没有佩戴安全头盔的电动自行车骑行人数。经统计，发现3次观察的20分钟内，平均每次有42人不佩戴安全头盔。这一数据让我感到意外，也强化了我做这个项目的决心。

为了实现该项目，我开始学习使用Arduino单片机。Arduino开发板可以读取传感器信息等各种输入信息，并转换为输出信息，比如启动电动机或执行监控控制指令等。这一功能非常适合我设计的智能化安全头盔佩戴检测及提醒系统。

我的项目总共包含6个主要部分：Arduino单片机、电容式接近传感器、LED双闪灯、语音提示器、霍尔效应传感器和无线发射接收模块。这些组件共同构成了一个综合系统，能够有效提醒电动自行车骑行人员佩戴安全头盔。

工作原理

当电动自行车骑行人员插入车钥匙并启动电动自行车时，系统首先通过语音电路播放提示声音“为了您的安全，请佩戴安全头盔”，与此同时，Arduino单片机开始运行，检测电动自行车的运动状态并等待接收安全头盔正确佩戴的信号。

当骑行人员正确佩戴安全头盔，并将安全头盔系带的卡扣（也是本系统头盔部分的电源开关）扣紧时，安全头盔就会和电动自行车无线对码。此时，安全头盔内的感应器会检测骑行人员是否正确佩戴安全头盔：如果检测结果为正确佩戴，则安全头盔的无线电发射器会向电动自行车发送一个无线指令，电动自行车的无线发射接收模块收到这个信号后，Arduino单片机的警示系统将不会启动，电动自行车可以正常行驶；反之，如果电动自行车没有接收到来自安全头盔的已正确佩戴的信号就开始行驶电动自行车，Arduino系统将判断为骑行人员未正确佩戴安全头盔，这时电动自行车将持续发出“滴滴”声提醒，并且自动打开双闪灯，直到骑行人员正确佩戴安全头盔为止。这个机制可有效提醒骑行人员在骑电动自行车时必须佩戴安全头盔。

制作过程

电动自行车部分的制作：选择Arduino单片机进行编程，实现对信号的接收与判断，并发出相应的操作指令。使用霍尔效应传感器来检测电动自行车的行驶状态。无线接收器选用433Hz频率的接收模块，用于接收来自头盔的佩戴状态信息。电动自行车内部的电源系统将电压降至12V和5V，分别为LED闪光灯和Arduino单片机供电。

安全头盔部分的制作：安全头盔的系带卡扣设计为电源开关，扣上卡扣时，安全头盔的电源即被接通。当电容式传感器感应到人体头部时，头盔上的无线发射器会发送“正确佩戴安全头盔”的无线信号给电动自行车上的接收模块。头盔部分使用7.4V锂电池供电，电池可通过电动自行车的充电系统进行充电。

建议与拓展

建议将安全头盔设计为模块化结构，电动自行车也采用模块化的嵌入式设计。这不仅可以方便生产厂家在制造过程中进行标准化和规模化生产，还能提高设备的可维护性和兼容性。

此外，可以在电动自行车的坐垫处增加压力传感器，当骑行人员解锁电动自行车并坐上坐垫时，系统会自动启动，并提醒骑行人员佩戴好安全头盔。这种设计能在骑行人员准备启动电动自行车前提供及时提醒，进一步提升骑行安全性。

（本项目获得第38届广西青少年科技创新大赛青少年科技创新成果竞赛中学组二等奖 指导老师：刘平、陈宁宁、杨永邓）