電動自行車安全頭盔佩戴提醒系統

道路千萬條，安全第一條！雖然電動自行車不屬于機動車，但為了騎行人的安全，交警部門還是倡議大家在使用電動自行車時佩戴安全頭盔。然而，只要在馬路邊觀察幾分鐘，就能看到很多騎行人并沒有佩戴安全頭盔。為了讓電動自行車騎行人的出行更安全，我打算制作一個騎行電動自行車佩戴頭盔的提醒系統，提醒騎行人正確佩戴安全頭盔。

研究思路

汽車的安全帶檢測裝置啟發了我設計電動自行車安全頭盔檢測系統的靈感。整個項目由頭盔佩戴檢測系統和電動自行車的Arduino單片機處理系統兩部分組成。騎行人如果沒有正確佩戴安全頭盔，電動自行車在行駛過程中會發出警示聲音。具體而言，安全頭盔內部裝有佩戴檢測裝置和無線電發射器，而電動自行車上則裝有無線電接收器和基于Arduino單片機的處理系統，二者合在一起可用于實施運動檢測及聲光警示。當騎行人正確佩戴頭盔后，發射器將發出無線電信號，電動自行車的接收器接收信號并處理。此外，無線電連接還具有對碼功能。電動自行車通電后，頭盔發射器與電動自行車接收器將進行對碼，對碼成功后，安全頭盔便可以與電動自行車連接。

研究過程

我利用一天的放學時間和一個周末在北海市某路口開展實地調研，每次持續觀察20分鐘。我記錄下了這期間沒有佩戴安全頭盔的電動自行車騎行人數。經統計，發現3次觀察的20分鐘內，平均每次有42人不佩戴安全頭盔。這一數據讓我感到意外，也強化了我做這個項目的決心。

為了實現該項目，我開始學習使用Arduino單片機。Arduino開發板可以讀取傳感器信息等各種輸入信息，并轉換為輸出信息，比如啟動電動機或執行監控控制指令等。這一功能非常適合我設計的智能化安全頭盔佩戴檢測及提醒系統。

我的項目總共包含6個主要部分：Arduino單片機、電容式接近傳感器、LED雙閃燈、語音提示器、霍爾效應傳感器和無線發射接收模塊。這些組件共同構成了一個綜合系統，能夠有效提醒電動自行車騎行人員佩戴安全頭盔。

工作原理

當電動自行車騎行人員插入車鑰匙并啟動電動自行車時，系統首先通過語音電路播放提示聲音“為了您的安全，請佩戴安全頭盔”，與此同時，Arduino單片機開始運行，檢測電動自行車的運動狀態并等待接收安全頭盔正確佩戴的信號。

當騎行人員正確佩戴安全頭盔，并將安全頭盔系帶的卡扣（也是本系統頭盔部分的電源開關）扣緊時，安全頭盔就會和電動自行車無線對碼。此時，安全頭盔內的感應器會檢測騎行人員是否正確佩戴安全頭盔：如果檢測結果為正確佩戴，則安全頭盔的無線電發射器會向電動自行車發送一個無線指令，電動自行車的無線發射接收模塊收到這個信號后，Arduino單片機的警示系統將不會啟動，電動自行車可以正常行駛；反之，如果電動自行車沒有接收到來自安全頭盔的已正確佩戴的信號就開始行駛電動自行車，Arduino系統將判斷為騎行人員未正確佩戴安全頭盔，這時電動自行車將持續發出“滴滴”聲提醒，并且自動打開雙閃燈，直到騎行人員正確佩戴安全頭盔為止。這個機制可有效提醒騎行人員在騎電動自行車時必須佩戴安全頭盔。

制作過程

電動自行車部分的制作：選擇Arduino單片機進行編程，實現對信號的接收與判斷，并發出相應的操作指令。使用霍爾效應傳感器來檢測電動自行車的行駛狀態。無線接收器選用433Hz頻率的接收模塊，用于接收來自頭盔的佩戴狀態信息。電動自行車內部的電源系統將電壓降至12V和5V，分別為LED閃光燈和Arduino單片機供電。

安全頭盔部分的制作：安全頭盔的系帶卡扣設計為電源開關，扣上卡扣時，安全頭盔的電源即被接通。當電容式傳感器感應到人體頭部時，頭盔上的無線發射器會發送“正確佩戴安全頭盔”的無線信號給電動自行車上的接收模塊。頭盔部分使用7.4V鋰電池供電，電池可通過電動自行車的充電系統進行充電。

建議與拓展

建議將安全頭盔設計為模塊化結構，電動自行車也采用模塊化的嵌入式設計。這不僅可以方便生產廠家在制造過程中進行標準化和規模化生產，還能提高設備的可維護性和兼容性。

此外，可以在電動自行車的坐墊處增加壓力傳感器，當騎行人員解鎖電動自行車并坐上坐墊時，系統會自動啟動，并提醒騎行人員佩戴好安全頭盔。這種設計能在騎行人員準備啟動電動自行車前提供及時提醒，進一步提升騎行安全性。

（本項目獲得第38屆廣西青少年科技創新大賽青少年科技創新成果競賽中學組二等獎 指導老師：劉平、陳寧寧、楊永鄧）