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摘要：本文旨在研究一个全身保护装置，整个装置是在高速行驶的时候（非机动车）为驾驶员提供一个保护，原理如下：装置在开启时会一直向核心CPU传输数据（加速度，身体仰角等）通过算法过滤噪声之后数值基本不会发生太大变化，在遇到意外时，穿戴者本身的加速度，身体仰角等数据会迅速变化，导致传输的数据发生突变，数据传输至CPU，根据预先设计的算法，启动装置。马甲迅速充气，起到缓冲保护作用。本设备主要控制模块采用单片机，型号为STM32F103C8T6，传感器模块为9250陀螺仪模块，就是通过传感器反馈回的数据进行动作。

关键词：自动保护系统、传感器、设计

非机动车主要指自行车、电动自行车、三轮车、残疾人使用的助力车以及畜力车等。在我国，非机动车尤其是自行车和电动自行车，一直是个人出行的主要交通工具之一，也是重要的民生交通工具。非机动车交通有很多优势。它主要采用清洁能源作为主要动力，几乎不会造成任何污染。使用非机动车能降低道路上的机动车数量，缓解道路交通压力。非机动车由于体型较小，灵活方便，使用时对道路条件的要求不高，在老旧城区的狭窄道路上更具有优势。

1.调研及数据分析

随着人民生活水平的快速提高，非机动车在居民日常代步和休闲娱乐生活中随处可见，因其低碳、经济、节能和便捷而深受欢迎，符合当今中国消费者的消费特征和需求。发展至今，中国已成为全球最大的非机动车生产和消费国。数据显示，2020年1-10月，全国自行车制造业主要产品中，两轮脚踏自行车完成产量3576.1万辆，同比增长21.9%；电动自行车完成产量2548.0万辆，同比增长33.4%。

虽然非机动车具有许多优点，但是城市的不断扩张，人们生活节奏的变快以及对出行时间和舒适度的要求都使人们对机动车出行的需求快速增长。因此，非机动车交通的发展正面临着很多困难。在交通参与者方面，大多数非机动车驾驶员安全意识不足，在驾车时没有使用安全帽的习惯。许多驾驶人利用非机动车的机动性和灵活性，不遵守交通规则，超速行驶，随意变道，甚至会引发交通事故。而一旦遇上交通事故，非机动车驾驶员通常因缺乏保护措施而受到较严重的伤害。截止2020年，中国机动车交通事故发生数量为211074起，同比下降1.8%；非机动车交通事故发生数量为29969起，同比增长3.2%；自行车交通事故发生数量为2611起，同比增长14.4%。

非机动车事故高发将导致事故伤亡人数的增加。2020年中国汽车交通事故受伤人数为152276人，同比下降3.1%；摩托车交通事故受伤人数为53582人，同比下降0.2%；拖拉机交通事故受伤人数为1490人，同比下降17.7%；自行车交通事故受伤人数为2518人，同比增长15.6%。

2020年中国汽车交通事故死亡人数为43098人，同比下降0.7%；摩托车交通事故死亡人数为10463人，同比下降0.1%；拖拉机交通事故死亡人数为615人，同比下降12%；自行车交通事故死亡人数为511人，同比增长16.1%。

在机动车事故发生率和伤亡人数都在下降的情况下，非机动车的事故率在与年俱增，且事故伤亡人数不断增加，但反观市场，非机动车的防护用具种类较为单一，大多为头盔，且防护度不高，对于身体的其他部位不能进行有效的防护。在这种大环境下，非机动车全身防护装置的出现及应用将拥有广阔的市场空间。

2.设备价值

该设备是一种基于主动安全保护系统的防护用具，包括马甲、护膝、气囊、气体发生器、物联网控制单元、可充电电池。由于组成配件较为简单，该设备具有轻巧、便携的特点，在不妨碍非机动车驾驶员行动的同时，能够有效保护骑行者的肩关节、肘关节、膝关节。与日常生活中较为常见的头盔护具配合使用，能够在发生意外的交通事故时较为有效地保护骑行人员的生命健康。

在应急安全方面，安全背心通过传感器反馈回的数据进行动作，不同于汽车安全气囊等相关产品只在较大事故时进行动作，安全背心可以第一时间反馈意外产生的压力等参数而后作出反应，在人体发生突发情况而改变状态时能够迅速使身体的伤害降到最低，保证用户在行驶或徒步发生险情时的安全性。

在结构安全方面，安全装置采用充气环绕，避免了身体与地面或是其他物体的直接快速碰撞，且芯片等装置安置于背心内部，与人体有所隔离，在发生意外时，人体不会直接接触内部装置从而避免了穿戴产生的不适感，降低了内部装置尖锐边缘伤害人体的风险。

3.硬件发展趋势

单片机的发展趋势是朝着CMOS化：使单片机具有更低的功耗、更低的电压，从而可以使单片机产品变得便携。高性能化：采用精简指令集RISC，使单片机运算速度得以提高，并拓展了应用领域。高可靠性：采用新技术以提高单片机的抗电磁干扰能力，从而使产品能适应恶劣工作环境。大容量、多功能化：扩大片内存储器容量，把多种外围功能集成在片内，如A/D，D/A，LCD驱动等，从而使单片机外围电路得以简化等方向发展。

陀螺仪模块呈现出高精度、小型化、可靠性强的发展趋势。

而微型气泵技术成熟，目前在全国都有所使用，发展为可移动形式。因为微型气泵的设备重量比较轻、从体积方面来说也比较小，所以这两个优点让大家更方便携带。微型气泵在调节细小流量、小压力过程中更具有显著的效果。不过现在市面上所销售的微型气泵很多都是产品功能单一、寿命短、只能抽取常温介质温度，使用性能远不能满足用户的使用要求。但是在未来研究者们的努力和发展之下，微型气泵的会发展到可以随意移动且容易安装使用的模式。成为上游产业链的产品。在一些制造产业、零部件生产产业、还有蒸发器产业等上游产业都需要微型气泵，因此微型气泵会成为上游产业链的产品。市场潜力巨大。微型气泵的市场有很大的扩展空间，并且微型气泵的成本开始下降，早在几年前，中国微型气泵市场基调就已经完成，在控制功能方面有多种调速控制方法可选，用户可以根据自己的实际应用做选择。随着时代的发展，微型气泵开始大规模的被推广。环保节能模式将会被大大利用。大部分微型气泵商家都打折环保节能的模式去推行微型气泵，所以微型气泵的环保节能模式将会被大大利用。

总之，微型气泵的发展形势已经逐渐明了，它的未来从理论角度上来说前途无量。只需要再过几年，微型气泵就能成为家喻户晓的东西。近几年来，越来越多的人开始关注微型气泵，这让微型气泵的关注度被大大提升。现如今一些工厂还推出可以定制高温介质型微型真空泵的方案，这又满足不同客户需求。

充气气囊包装发展趋势：一直以来塑料都是包装产业中的主流，据相关统计，市场上塑料包装在包装产业总产值中的比例超过30%，在各个领域中发挥了不可代替的作用。但是传统的塑料包装造成很多废弃物，不利于环境保护。而现在的涌入市场的新一代绿色塑料包装，不但加强了塑料包装的科学管理和利用，最大限度地对废弃塑料进行回收利用，并且逐步开发、利用科降解塑料，成为解决了塑料污染环境的当务之急的最好方法。艾美森高级工程师介绍说，从绿色充气袋的出现，就说明了环保塑料，不仅一步步应用到各个领域，还在不断取代传统塑料应用的市场，如，缓冲包装几十年以来都以泡沫、EPE、纸塑等包装材料为主流，但随着绿色塑料材料的出现和新型塑料缓冲包装——充气袋的研发，缓冲包装市场中开始了全面改革的潮流风暴，如今充气袋缓冲包装的市场份额和市场扩展不断加大。

此外，随着人们对环境和环保素质的不断提高，以及企业竞争力的不断提升，企业对产品安全的不断重视，环保塑料充气袋包装越来越受到人们的推崇，使得充气袋向工业包装、医药、建材、日化、工艺品、陶瓷、化妆品、茶叶、食品包装等领域发展。

由此可见，充气袋的使用范围和前景越来越广阔。

4.安全保护装置的发展趋势以及市场需求

4.1相关行业发展情况

行业上游情况：安全保护装置行业的上游主要包括金属行业和各种零部件制造商，产品市场竞争充分。业内生产企业较多。市场货源供应比较充足、可以得到有效的保障。

行业下游情况：下游行业的市场需求情况对本行业的影响较为显著。下游行业需要的自动化装备产品种类繁多、型号规格各异、因此对下游行业具有高度依赖性的本行业的产品生产也是以非标产品为主。下游行业市场需求量的扩对工业自动化行业的快速发展产生巨大的推动作用；下游行业对安全保护装置制造水准的不断提升对行业产品的自主研发和技术革新起到积极的推动作用。

近年来、安全保护装置行业快速发展。机械设备产品更新换代速度越来越快。为安全保护装置产品行业带来了新的发展机遇，同时也带动了安全保护装置产品行业的不断增长。

4.2行业基本风险特征

a、受下游工业制造行业发展水平影响的风险

下游市场集中在工业制造行业、以锻压机械配套生产企业、汽车及家电配套生产企业以及使用自动化生产线的生产型企业为主。行业发展与工业制造行业的发展关联性较高、一旦工业制造行业进入萧条期。或出现重大技术进步、都将受到一定的负面影响。

b、市场竞争加剧风险

安全保护装置产品行业无市场准入限制、属干完全竞争状态。随着行业的快速发展、行业内产品种类及生产企业数量不断增加，同时行业技术不断提高，对行业内企业的规模和资金实力的要求也越来越高。企业面临着市场竞争加剧的风险，资金实力较小、缺乏业绩和技术支撑的企业将逐步被市场淘汰。

4.3 技术创新不及时风险

生产技术水平和产能是安全保护装置产品企业的核心竞争力、行业内企业需要不断率先发掘下游客户的需求变化、紧跟技术发展和变革趋势并保持持续的技术创新、才能在市场争中不断构建自己的竞争优势。行业内企业如果无法及时追踪行业发展动态，不能保证研发技术的先进性，将会面临因技术落后、创新不及时而被淘汰的风险。

5.结语

疫情常态化的当下，人们习惯了足不出户的日子，外卖、代取等服务业发展迅速，从事相关行业的人员多驾驶非机动车辆，基于非机动车的全身防护装置有着广阔的应用市场，能够在发生意外事故时一定程度上保护从业人员的生命健康。

对于老弱病残人士由于身边的朋友子女等也可能出于隔离或是在外工作等情况，不得不独自一人前往核酸检测或医院等地时，可进行有效安全保护，以免发生突发情况伤害到自己。

而对于一些骑摩托车、电动车或是自行车的人员，在路途上若是由于操作不当或压弯过度等情况出现摔跤等意外，也可以在第一时间保证自己的人身安全。

在疫情时代，人们对人群和个人空间变得更加敏感。当他们与门和出入口进行身体接触时，他们会更加意识到。随着大流行的消退，大多数人可能仍会保留这些习惯。利用安全背心在一定程度上能够有效保证个人安全距离，在面对过于接近或是对你的身体产生压力时，也能够快拉开你与对方的距离。