2009年5月18日 星期一

計畫應用

計畫構想
本計畫是與特教系所所結合的跨領域技術,利用無線感測與感測器結合的技術結合,主要的目的是吸引學員們能夠主動去上廁所的如廁訓練。在特教老師的教學實務現場,通常最棘手的問題就學員們如廁的行為,想當然爾,老師們都會想出許多的對策去改善學員們的如廁問題,例如有為學員們包上尿布上課,或者定時的詢問是否有意要上廁所,另外還有手動記錄學員們如廁的情況及時間間隔來確認是否有規律如期的完成如廁行為,但是最後的結果顯示效果卻不是理想。然而孩子總是會隨著年齡逐漸的增長,伴隨而來的是孩子心理,生理及家庭的問題。如廁的障礙對學員們在生活的環境有莫大的影響,也是阻礙身障孩子成功融入班級的主要原因,所以我們構想為學員衡量如廁訓練的可行性,研擬適當的計畫,能夠有系統的訓練學員,使學員能夠很快建立如廁的良好習慣,這樣不僅可以改善教師們的煩惱,更能夠讓學員們順利的融入於一般的班級和不受世俗眼光的排斥。


系統說明
我們構想利用無線感測技術跟潮濕感測器做結合,並且利用zigbee的點對點的雙向傳輸的網路拓樸功能當作節點,並在老師或者指導人員設置接收端,當學員去上廁所的時候,觸發潮濕感測器,將訊號傳回Zigbee模組,再透過各個節點傳送將學員成功的完成如廁行為的訊息立刻回傳給接收端給指導老師們知道。當學員進行如廁訓練時,我們將會結合RFID身分辨識的功能,如此一來,使得學員上完廁所時可以即時的有個回饋的效果,例如說有個特定的音樂會出現,或者出現一段錄音的對話,藉此吸引學員的注意,進而可以誘發他們想上廁所的動機,讓如廁訓練可以不是那麼的制式且枯燥,因為朝著學員的喜好而去做改變能夠達到他們的需求得到回饋,也可以讓如廁訓練變得有趣,當學員不再抗拒如廁訓練,久而久之把上廁所變成是生活樂趣的一部分時,如此的循環下去它就會變成一種習慣,在以後有尿意的時候,自然而然的產生要去廁所的想法。此外,我們構想Zigbee能夠記錄學員如廁的次數,當經過某一段時間,指導老師們可以使用PC查詢學員們如廁的規律,一旦有不尋常的狀態發生,老師們就可以關心一下學員們是否有生病還是有別的原因導致記錄的失常,因為上廁所的次數也可以反應出一個人的健康狀況,所以說Zigbee也可以當作是一個指標,不過最重要的還是能夠訓練學員成功獨立的完成如廁行為。

系統概念
我們將利用無線傳輸技術Zigbee結合潮濕感測測器為主要架構,首先我們在廁所小便斗設置感測器安置好Zigbee模組的coordinator及RFID tag,另外外接一台音樂播放器或者其他設備,之後依照學校的環境分配其他zigbee模組的Router的位置,因為我們必須要知道廁所距離學員教室的距離,在這之間又有甚麼障礙物可能會干擾訊號的傳遞,所以我們必須設計Zigbee的網路傳送途徑,確保達到最好的傳輸效果,之後在指導老師的能見範圍內設置接收端,就能夠將接收訊息後顯現出來,如此一來就表示學員們如期的完成如廁行為。當學員上廁所時觸發到潮濕感測器形成一個迴路,使得音樂播放器導通因而播放音樂,在Zigbee模組方面因為感測被觸發而開始無線訊息的傳遞,直到接收端收到訊息為止。
以下我們將會介紹各個設備在本計畫案裡所扮演的角色。

本計畫所使用的設備
(1) 潮濕感測器。
(2) 完整的Zigbee模組。
(3) RFID tag & RFID reader
(4) PDA
(5) 音樂播放器or錄音機


各個設備在計畫應用裡的功能
(1) 潮濕感測器在應用的過程中可被視為一個開關,在感測的部分分成兩端,當兩端同時泡在水裡而導通,因此便形成了一個迴路進而啟動了整套裝置,所以在整個計畫中扮演非常重要的角色。
(2) Zigbee模組可分為三部分
協調器(Coordinator):在Zigbee模組裡扮演父節點的角色,可以利用40pin腳位外接感測器,並且定位為發射端,透過無線網路傳輸將感測器的訊號傳送給下一個子節點並且延續下去。
路由器(Router):在Zigbee網路中的一種網路設備角色定義,是用來採及以及轉發資料,並且延伸Zigbee的網路規模,可以實現多跳網路。而在此計畫裡,能夠將經由父節點傳送感測器所測得的資料透過無線將資料傳送到下一個Router或者是End device。
終端機(End device): 在Zigbee網路中的一種網路設備角色定義,做為網路的最終端節點。在此計畫裡可定位為接收端,當感測器感測成功了,系統將訊息傳達到終端設備。目前構想是當接收到訊息後最好能夠發出訊息給指導人員,或者是以LED燈為指標,當燈亮時代表感測成功,學員順利完成如廁行為。
(3) RFID tag為代表學員的身分辨識,目前的假設是可以依照學員的喜好去設定他們所想要得到的回饋,所以一個RFID tag的角色定位是代表一個人的身分,
在此計畫上設定為主動式移動端。
(4) RFID reader專載在PDA上,為固定端並設置在可令RFID tag可讀取的地方,之後將RFID與Zigbee做整合,能夠設定是能夠記錄學員上廁所的次數或規律。
(5) 音樂播放器或者裝載其他設備其運作模式是當感測器被觸發導通了,緊接著對於學員的喜好給予感官的刺激,像是被放一首好聽歌曲或者是錄製一段特別的話給學員,主要的功能是給學員們的回饋系統,藉以鼓勵學員們能夠使用這項系統,吸引他們想要如廁的動機,久了之後就能變成習慣,藉以改善教師的煩惱。



圖一 為計畫應用所採用的Zigbee模組


圖二 (PDA&RFID Reader)




圖三 (可利用的網路拓樸型式)

系統架構圖

情境介紹
目前是以高雄某大學的要求去架構,以目前的資料顯示他們是屬於獨立小班教學,而廁所就設置在教室後面,所以Zigbee的延長網路似乎就不會用到太複雜的網路拓樸,但是我們認為或許可以在更廣泛的應用,因為當Zigbee的節點設置的多,其效用可以涵蓋整棟大樓所以我們想可以不僅僅是用在特教班的學生,當初構想是否也試用在幼稚園的兒童,我們將會做更努力的測試,提升Zigbee的性能做最有效的利用

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