1、1哈尔滨石油学院20162017 学年第二学期创新教育课程大作业所属学院： ；专业班级： 学 号： ；姓 名： 课程导师： 作品名称： 智能门锁 作品简介（150 字以内）：把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。设计的创新点：可再生；环境效益好；装机规模灵活；基建周期短。应用的 TRIZ理论：首先，我们通过功能分析，九屏图，资源分析等方法对存在的实际问题进行解剖和全面分析；再利用 TRIZ理论中的技术矛盾，物理矛盾，等工具对需要解决的问题提出可实施方案并通过参考 TRIZ相
2、关的发明原理制定了一系列的方案；最后，确定实现最终理想解的解决方案，找到问题的发展方向。 可再生：风是没有公害的能源之一。而且它取之不尽，用之不竭。我国风能资源丰富，可开发利用的风能储量约 10 亿 kW，其中，陆地上风能储量约 2.53 亿 kW（陆地上离地 10m 高度资料计算），海上可开发和利用的风能储 量约 7.5 亿 kW，共计 10 亿 kW。而个人照片22003 年底全国电力装机约 5.67 亿 kW。海上风电是可再生能源发展的重要领域，是推动风电技术进步和产业升级的重要力量，是促进能源结构调整的重要措施。我国海上风能资源丰富，加快海上风电项目建设，对于促进沿海地区治理大气雾霾、
3、调整能源结构和转变经济发展方式具有重要意义。环境效益好：风能对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带，因地制宜地利用风力发电，非常适合，大有可为。装机规模灵活：可根据资金情况决定一次装机规模，有一台的资金就可安装投产一台。可靠性高。把现代科技应用于风力发电机组可使风力发电可靠性大大提高。中大型风力发电机可靠性从 20 世纪 80 年代的 50%提高到 98%，高于火力发电，并且机组寿命可达 20 年实时查看：可通过网络交互协议查询锁体态。3TRIZ 理论应用情况本部分需要展现如下内容，请仔细阅读、认真领会!1、运用 TRIZ解决问题时的步骤；2、体现运用 TRIZ各种创新
4、工具解决问题时的自然诚恳态度；3、重要的不单是获得结果，而是运用 TRIZ的分析和思考过程；4、如实记录方案产生的思维过程以及附带产生的想法；5、发明问题可以有很多解决方案，因此展现你的评价技能和选择最佳方案也很重要；6、完美展现、诠释你的最佳方案。学会运用创新方法分析、思考、解决问题过程更重要！第一部分：问题描述1、项目概述当今旅游业火爆，相对于宾馆以及日租房的需求量加大。进入宾馆房间以及进入日租房都会使用房卡或者钥匙，一些人会在这个时候将房间卡或者钥匙进行复制，这使得房间安全系数下降；如今生活节奏的加快，使得我们经常会把钥匙遗忘在家中，这对于一些上班族来说是致命的。现在门锁只局限于钥匙或者
5、磁盘解锁，存在安全风险隐患。远房亲戚朋友探访时，对于没有钥匙的他们来说，等待只能成为最好的办法。随着互联网的普及，在新的信息化时代中，智能门锁将会成为这个时代的“潮儿”。因此我们把安全、简便、快捷结合在一起的智能门锁的想法应运而生，通过 Android，IOS 客户端软件及服务器软件，实现基于无线智能手机进行智能锁的开关、统计、查看及密钥的授权、撤销、管理等功能。带给人们诸多方便，便于推广使用。 便捷开门：手机 APP 可以通过两种模式对锁进行控制，即自动模式和手动模式。自动模式时，当手机从门外靠近门锁时自动进行解锁，远离门锁或手机不在通信范围内时自动锁定；手机模式，则是需要用户在 APP 上
6、点击开关按钮才进行锁定与解锁。 远程授权：手机 APP 有访客功能，即开启访客模式可以接收主人发送的临时密钥，密钥时效可设置，访客可以用临时密钥开门，数据全部同步。 安全保障：在蓝牙协议基础上，协助制定私有通讯交互协议，完成手机 APP 与蓝牙锁身份认证、绑定、解绑、开锁、关锁以及状态确定等功能的交互协议，手机 APP 与锁具蓝牙配对有密码，支持加密算法完成秘钥的加密（插件式支持后续升级）。实时查看：可通过网络交互协议查询锁体状态2、发明问题初始形势分析初始形式：当今旅游业火爆，相对于宾馆以及日租房的需求量加大。进入宾馆房间以及进入日租房都会使用房卡或者钥匙，一些人会在这个时候将房间卡或者钥匙
7、进行复制，这使得房间安全系数下降。 如今生活节奏的加快，使得我们经常会把钥匙遗忘在家中，这对于一些上班族来说是致命的。现在门锁只局限于钥匙或者磁盘解锁，存在安全风险隐患。远房亲戚朋友探访时，对于没有钥匙的他们来说，等待只能成为最好的办法。4发明问题：将安全、简便、快捷结合在一起的智能门锁的想法应运而生。通过Android，IOS 客户端软件及服务器软件，实现基于无线智能手机进行智能锁设计。最终理想解：设计一款实现基于无线智能手机进行开关、统计、查看及密钥的授权、撤销、管理等功能的智能锁设计。限制条件： 远程控制方案的设计；蓝牙安全协议的调整。第二部分：系统分析3、系统分析（可能用到的工具有：因
8、果分析、九屏分析、生命曲线、资源分析、功能分析等）（一）功能分析系统的名称：粉笔主 要 功能：通过磨损石灰留下痕迹存在的问题：腐蚀皮肤、产生的粉笔屑伤害人体健康、没用完的粉笔容易被丢弃造成资源浪费钥匙 （ 房卡 ）技术系统超系统人锁芯门锁芯钥匙 （ 房卡 ）门人系统组件框图分析 结构矩阵表示法人锁芯 钥匙 （ 房卡 ）支撑 使用打开门机械开锁系统组件模型提出的方案：（写出根据功能分析得出的解决办法）通过系统组件模型可以看出钥匙锁芯、人钥匙的作用都是不充分的，经过系统裁剪方法得到如下解决方案：（1）实施方案一：把锁换成智能锁，不需要普通钥匙进行机械开锁，比如通过指纹开锁、面部扫描开锁或声音开锁等
9、等；（2）实施方案二：互联网+时代的来临，可以制作用通过电信号控制锁芯的开与合；经分析|：方案一，虽然可以解决忘记带钥匙、提高安全度的问题，但是无法解决当人不在近距离时进行远程遥控开门的问题；但是方案二却可以解决，并且从技术上可以实现方案二比方案一成本更低。5（二）九屏图传统 带锁环的锁生物门等高科技材质门木门 ， 铁门简单锁芯 + 锁环现在嵌入门中的锁复杂防盗门复杂机械锁芯智能锁各种带智能传感器控制的锁芯（三）资源分析设备的外部资源包括：硬件设备、Android&ios 及 Arduino 开发软件。选择资源的顺序如下表：资源属性 程度价值 免费廉价昂贵数量 无限足够不足质量 有害中性有益可
10、用性 成品改变后可用需要建造利用资源类型：信息资源资源类型 价值 数量 质量 可用性Android&ios 中等 充足 中性 良好Arduino 中等 足够 中性 良好（四）运用得到的 TRIZ 原理提出的方案：（写出根据资源分析得出的解决办法）原理 2 ：提取法则：从物体中抽出产生负面影响的部分或属性。把钥匙功能从必须插入锁芯孔打开锁提取出来，用其它方式完成开锁功能。原理 3 ：局部质量改善法，物体的不同部分应具有不同的功能。蓝牙控制近距离开锁，WIFI 控制远程开锁。原理 5 ：组合法，把空间上相同或类似的操作联合起来。智能锁在开锁的同时完成了身份认证、绑定、解绑、开锁、关锁以及状态确定等
11、功能。原理 6 ：一物多用法，一个物体能够执行多种不同功能。通过在智能手机上安装一个 APP软件完成身份认证、绑定、解绑、开锁、关锁以及状态确定等多种操作。原理 10：预先作用法，预先完成要求的作用。在智能锁系统中预先输入编写好的控制程序。原理 11：预置防范法，以事先准备好的应急手段补偿物体的底可靠性。当智能锁系统出现异常或有人非法开锁时会根据事先设计规则进行提示或报警。原理 15：动态化法，将物体不动的部分变为动的增强其运动性。智能锁不再局限于直接接触开锁而是随时随地、何时何地都能解锁。6原理 18：机械振动法，利用无线信号和电磁场共同作用解决智能开锁问题。原理 23：反馈法。通过智能锁的
12、状态反馈信号判断其是否处于安全状态。原理 24：中介法，利用可以迁移或有传递作用的中间物体。利用发射无线信号连接锁与控制端。原理 27：替代法，保证功能可靠，选材上使用廉价。利用电子信号代替传统钥匙开锁。原理 28：机械系统替代法，用电场、磁场代替原来开锁的机械力。第三部分：运用 TRIZ 工具解决问题4、TRIZ 工具（可能用到的工具有：最终理想解、技术矛盾、物理矛盾、物-场分析等）（一）最终理想解提出的方案：（写出根据最终理想解分析得出的解决办法）方案 1方案 2方案 3（二）技术矛盾改善的参数：No.12 形状；No.31 物体产生的有害因素；No.33 可操作性；No.35 适应性及多
13、用性；No.38 自动化程度恶化的参数：No.22 能量损失；No.27 可靠性；No.36 装置复杂性。由矛盾矩阵表查得可利用发明原理为： 改善 恶化 能量损失 可靠性 装置复杂性形状 14 10、16、40 1、16、28、29物体产生的有害因素 2、21、22、35 2、24、39、40可操作性 2、13、19 8、17、27、40 12、17、26、32问题 分析结果设计最终目标？ 远距离遥控智能门锁，实时监控锁的状态理想化最终结果？ 智能门锁可以完全替代普通门锁达到理想解的障碍是什么？ 门锁的安全性出现这种障碍的结果是什么？ 门锁的 app与门锁互联的安全性和既时性不出现这种障碍的条
14、件是什么？ 制定通信协议创造这些条件所用的资源是什么？ Arduino&Android/ios7适应性及多用性 1、15、18 8、13、24、35 15、28、29、37自动化程度 23、28 11、27、32 10、15、24提出的方案：（写出根据技术矛盾分析得出的解决办法）*从上表中看到，解决这个问题可以从 2、10、11、15、18、23、24、27、28 中解决。采用的发明原理为：方案 1 原理 2提取法则 从物体中抽出产生负面影响的部分或属性。把钥匙功能从必须插入锁芯孔打开锁提取出来，用其它方式完成开锁功能。方案 2 原理 3局部质量改善法 物体的不同部分应具有不同的功能。蓝牙控制
15、近距离开锁，WIFI 控制远程开锁。方案 3 原理 5组合法把空间上相同或类似的操作联合起来。智能锁在开锁的同时完成了身份认证、绑定、解绑、开锁、关锁以及状态确定等功能。方案 4 原理 6一物多用法一个物体能够执行多种不同功能。通过在智能手机上安装一个APP 软件完成身份认证、绑定、解绑、开锁、关锁以及状态确定等多种操作。方案 5 原理 10预先作用法 预先完成要求的作用。在智能锁系统中预先输入编写好的控制程序。方案 6 原理 11预置防范法以事先准备好的应急手段补偿物体的底可靠性。当智能锁系统出现异常或有人非法开锁时会根据事先设计规则进行提示或报警。方案 7 原理 15动态化法 将物体不动的
16、部分变为动的增强其运动性。智能锁不再局限于直接接触开锁而是随时随地、何时何地都能解锁。方案 8 原理 18机械振动法 利用无线信号和电磁场共同作用解决智能开锁问题。方案 9 原理 23反馈法 通过智能锁的状态反馈信号判断其是否处于安全状态。方案10原理 24中介法利用可以迁移或有传递作用的中间物体。利用发射无线信号连接锁与控制端。方案11原理 27替代法保证功能可靠，选材上使用廉价。利用电子信号代替传统钥匙开锁。（三）物理矛盾1、朋友探访时，对于没有钥匙的他们来说，等待只能成为最好的办法，如何解决这一问题？空间分离：通过远程无线信号控制解锁2、如何控制智能锁的状态？时间分离：完成手机 APP
17、与蓝牙锁身份认证、绑定、解绑、开锁、关锁以及状态确定等功能的交互协议。8提出的方案：（写出根据物理矛盾分析得出的解决办法，略）方案 1方案 2方案 3（四）物-场分析针对常规锁与钥匙建立物场模型，发现钥匙必须接近距离触锁才能解开，如果丢失会造成很大的麻烦等缺点分析该模型属于效应不足的完整的物场模型，应用一般解法 4，改用新的场（F2）或场和物质（F2+S3）来代替原有的场（F1 ）或场和物质（F1+S2 ）。S 1 S 2F 1电磁场锁芯智能手机S 1 S 2F 1机械场锁芯 钥匙提出的方案：（写出根据物-场分析得出的解决办法，略）方案 1方案 2方案 3第四部分：技术方案整理与评价5、采用对
18、应的发明原理、结合资源产生拟解决的方案：（根据以上分析总结出几个比较可行的方案，进行分析比较）方案 1 把锁换成智能锁，不需要普通钥匙进行机械开锁，比如通过指纹开锁、面部扫描开锁或声音开锁等等；方案 2 互联网+时代的来临，可以制作用通过电信号控制锁芯的开与合；方案 3经分析：方案一，虽然可以解决忘记带钥匙、提高安全度的问题，但是无法解决当人不在近距离时进行远程遥控开门的问题；但是方案二却可以解决，并且从技术上可以实现方案二比方案一成本更低。6、最终确定方案通过 TRIZ 分析方法最终确定可实施方案，成功的完成了本次设计，通过 Android，IOS9客户端软件及服务器软件，实现基于无线远程遥控智能手机进行智能锁的开关、统计、查看及密钥的授权、撤销、管理等功能。带给人们诸多方便，便于推广使用。7、市场分析现在门锁只局限于钥匙或者磁盘解锁，存在安全风险隐患。远房亲戚朋友探访时，对于没有钥匙的他们来说，等待只能成为最好的办法。随着互联网的普及，在新的信息化时代中，智能门锁将会成为这个时代的“潮儿”。市场前景良好，应用广泛。
