第十二組 運動傷害防治 + 空氣品質測量

小組成員

系級

學號

姓名

宅學習帳號

資工四乙

403262253

凌中漢

joelin51403

資工三甲

404261347

陳品翰

陳品翰

醫資三

404570231

李杰穎

Andy Lee

 

衛教網站

主題:運動傷害防治

連結:https://2679qwer.wixsite.com/wecoproject12

參考資料:

 

創新創業計畫

主題:空氣品質測量

計畫緣起:

動機

    從1760年代工業革命開始,社會工業化的速度越來越快,而相對的,空氣品質也每況愈下。或許對一般人而言幾乎感覺不到其影響,但對於有先天呼吸系統疾病或皮膚敏感的族群而言,就會感到極度不適。然而,在戶外活動的人們卻常常忽略空氣品質對於健康的重大威脅。另外,在人很多的教室,學生常常會想睡覺,當去除人為因素時,其原因往往是因為在室內密閉空間的空氣品質不良,抑或者缺氧。為了解決這些問題,我們提出的方案將致力於解決空氣品質所造成健康不良影響

 

目標客群需求分析

問題

    空氣汙染的問題日益嚴重,尤其到了冬天,東北風一吹,連帶讓中國大陸的空氣汙染物飄到台灣來。維護空氣品質,除了要工廠、汽車駕駛人,非再生能源發電廠,燒稻草的農夫,烤肉的人群、燒紙錢的人們及其他潛在的汙染製造者減少造成空汙的人為行為外,我們還要防範自然現象(如沙塵暴)所造成的霾害。因此,我們還有哪些以盡可能兩全其美的方式預防並改善我們的空氣品質呢?我們認為空氣品質偵測器可以預先提醒人們空汙的嚴重性,讓人們選擇是否要開窗或戴口罩出門等,以達預防的效果;而空氣清淨機可以讓人們過濾被汙染的空氣,並獲得較新鮮的空氣,以達改善的效果。

需求

    在這個環保意識抬頭的年代,空氣汙染的議題越來越受到重視。尤其冬天一到,無論是耳鼻喉科的看診人數或氣喘發作的事件總會增加,為了空汙抱怨甚至是集體抗議的人也越來越多,政府機關也為因應空汙問題而提出許多配套措施。由此可知,現代的大多數人都希望能夠找出能有效防治空氣汙染的最佳辦法。

目標客群

    由於空氣汙染,讓心肺疾病及過敏的人數變多。除外,大眾也會希望自己能呼吸到新鮮空氣,預防空汙造成的傷害。再者,有些人會想更方便的知道外面環境的空氣品質是如何。因此,我們的目標客群廣泛,有心肺疾病及過敏的患者,以及想預防空汙並改善空氣品質的人們。

 

調查分析

國內外現況

    1960年代,美國制定《空氣清淨法》,而台灣也在1975年制定《空氣汙染防治法》,空汙監測標準採空氣汙染指數 (Pollution Standard Index, PSI),監測對象包含懸浮微粒PM10、二氧化硫、二氧化碳等,但並不包含PM2.5。然而,PM2.5已被世界衛生組織承認為一級致癌物,美國早在1999年實施空氣質量指數 (Air Quality Index, AQI)新制,納入PM2.5及臭氧連續監測8小時的測量值;中國大陸、香港採用的則是API(Air Pollutant Index)指標,但具體標準有差異。

    經網路調查,國內外已經有許多輕巧型的多指標空氣品質偵測器,另外,也已經有許多能過濾粉塵、花粉、煙霧、氣味、黴菌孢子或寵物皮屑的空氣清淨機。由於細懸浮微粒(PM2.5)的體積小,對於人類的危害最直接,也因此靜電吸引的過濾方法逐漸興盛。

技術瓶頸

    但是,諸如纖維、具有多孔隙特質的活性碳或是靜電吸引過濾,沒有一項可以萬能的過濾各種造成空氣汙染的物質。

服務缺口

    另外,同一產品中,空氣品質偵測與空氣清新兩部分幾乎不會同時出現,推測應該是因為兩者所使用的技術有所差異(儘管它們都屬於空氣品質的領域)。

 

類似產品

    以下將針對空氣品質偵測、改善兩方面各提出兩項產品與它們的特色。

 

表一 空氣品質偵測產品

方案

特色

Awair

圖一 Awair

  1. 監控空氣質量的五個主要因素: 粉塵、化學物質、二氧化碳、相對濕度和溫度
  2. Awair使用100%的天然材料—北美核桃(North American walnut) 製成。

Foobot

圖二 Foobot

圖三 Foobot-App通知

圖四 Foobot-App介面

 

 

  1. 監測揮發性有機化合物(Volatile Organic Compounds(VOC))、顆粒物質、相對濕度和溫度。
  2. 可以使用iOS或Android應用程式查看室內空氣質量分數,Foobot會將所有指標整合為簡單而全面的分數。
  3. Foobot提供了每筆資料的詳細資訊,方便使用者確認污染來源,並獲得改善的技巧。
  4. 即使沒有智慧型手機,Foobot上的LED燈也會通知使用者家中的空氣狀況。
  5. 使用IFTTTStringify等物聯網服務,就能連接Foobot到其他智慧型居家設備。

 

 

表二 空氣品質改善產品

方案

特色

Honeywell True HEPA 系列

圖五 Honeywell HPA-300APTW 空氣清淨機

  1. 使用經美國材料和試驗協會(American Society for Testing and Materials(ASTM)) 提出的鄰苯二甲酸二辛酯煙霧測試(Dioctyl Phthalate (DOP) Smoke Test)通過的高效率空氣微粒子過濾網(High-Efficiency Filter) 。
  2. 使用高效率空氣微粒子過濾 (High-Efficiency Particulate Air(HEPA)) 技術,針對灰塵、黴菌、寵物皮屑、毛髮、花粉、二手菸、特定細菌、特定病毒、非肉眼可視過敏原、PM2.5、PM10可有效過濾。

3M Slimax系列

圖六 3M Slimax 超薄型空氣清淨機

圖七 3M Slimax 超薄型空氣清淨機-濾網架構

 

 

使用四層式架構:

  1. 第一層進風口使用網狀結構濾除顆粒較大的灰塵與雜質等超大分子。
  2. 第二層使用奈米銀光觸媒濾網,快速將附著的異味氧化分解為無味的二氧化碳和水,同時吸附大粉塵和毛屑,有效去除病毒與細菌,達到濾淨效果。
  3. 第三層使用3M超感應微粒濾網,利用3M特有的靜電空氣濾網、活性碳以及縐摺型設計,可集塵面積加大,濾網使用壽命更長,同時有效過濾吸附煙塵、粉塵、花粉等空氣中的細微粒子,對於小至0.3微米的粒子懸浮物有極高的捕捉效能。
  4. 第四層使用的活性碳濾網,是具有毛細管結構的多孔性純化碳粉素,進行吸附作用,有效脫臭。

 

 

競爭者

    國內外致力於空氣品質的相關產品很多,換言之,市場上有很多競爭者。許多電器公司(如Panasonic、Hitachi、Honeywell、小米等)都有出產它們的空氣清淨機,而空氣品質監測器的品牌數更是不勝枚舉,連國際製造業的龍頭之一3M公司也研發並推出相關產品。可見這是一個現代的、具有競爭性的趨勢,各家廠商主打多功能、多面向且獨樹一格的相關產品,就是為了在這蓬勃的市場上嶄露頭角。

 

計畫內容:

解決方案與價值

    市面上多數的產品,在空氣品質監測部分,講求多種物質的監測;而在空氣清新方面,力圖過濾多種有害物質,或與除濕功能結合。然而,由監測與清淨兩者結合的產品卻很少。因此,我們的產品結合了空氣行動監測與改善的功能。但是,地面上附著的髒汙也是降低空氣品質的原因之一,卻不是空氣清淨機所能克服的,因此我們的產品也附加吸塵的功能。簡言之,我們的產品是空氣品質監測器、空氣清淨機、除濕機與吸塵器結合的物聯網智慧型設備,讓大家只要一機在身邊就能闔家身心健康,並感到清新舒暢。

 

功能設計

商標設計與理念(如圖一)

圖八 本公司商標

 

    本公司的商標最多的色彩元素是綠色,而綠色有健康、清新的意象。兩個由左往右的箭頭中,都是左紅右綠,而紅色有警戒、危險的意思。換句話說,我們公司的產品都是將被汙染的有害空氣轉變成清新自然的優良空氣,上下兩個箭頭,表示由空中到地板都是我們要清潔的範圍。藍、白相間組成的漩渦狀圖形,代表將環境中的髒汙吸入產品中,只留下最良好、清潔的環境給我們的顧客。黃色部分的圖形,代表我們的產品能透過無線通訊與使用者互動,並加入物聯網智慧型裝置的一份子。

 

介面設計

 

圖九 介面設計(歡迎畫面)

圖十 介面設計(功能選單)

圖十一 介面設計(手動操作)

圖十二 介面設計(手動操作-選擇機器)

圖十三 介面設計(自訂排程)

圖十四 介面設計(自訂排程-新增排程)

圖十五 介面設計(自訂排程-更動排程)

圖十六 介面設計(空氣監測)

圖十七 介面設計(功能設定)

圖十八 介面設計(功能設定-推播通知)

圖十九 介面設計(功能設定-機器管理)

圖二十 介面設計(功能設定-機器管理-新增機器)

圖二十一 介面設計(功能設定-機器管理-管理選單)

圖二十二 介面設計(功能設定-其他設定)

圖二十三 介面設計(操作說明)

 

機器本體設計

 

圖二十四 機器內部架構(使用手繪)

 

機器功能

  • 監測: 含氧量、粉塵、化學物質、二氧化碳、相對濕度等。
  • 過濾: 粉塵、化學物質、異味等。
  • 改善: 空氣品質、相對濕度、居家清潔、生活模式等。

 

關鍵功能

  • 模糊理論(Fuzzy Logic):

    模糊理論源自於美國加州柏克萊大學的Lotfi Aliasker Zadeh教授(扎德,1921 - 2017)在1965年於資訊與控制學術期刊上所發表的論文模糊集合(Fuzzy Sets),是一種不需經過精密繁雜的計算過程就能做出正確判斷的數學理論。

    模糊理論講究的是近似推理而非精確計算為手段,作用是根據不清晰的資訊,透過較模稜兩可、差不多的推論過程而得到精確的結果。

    本計畫採用模糊控制(Fuzzy Control),就是一種模糊理論的應用。在古典的邏輯中,一切都是二元化且對立的存在(如圖二),然而,在模糊理論應用在機器控制時(如圖三),我們能定義某個範圍(而非單一精確值)代表某一個指標,這些指標的用詞可以含有非精準的形容詞,如近乎、有些、大概、可能等。運用模糊控制,我們就能用較為人性化的方式進行品質監測、改善與事件紀錄。

 

 

圖二十五 古典邏輯(Classical Logic)

 

圖二十六 模糊理論(Fuzzy Logic)

 

  • 人工神經網路(Artificial Neural Network):

    人工神經網路 最早由Warren Sturgis McCulloch (沃倫·麥卡洛克,1898 - 1969)與Walter Harry Pitts(沃爾特·皮茨,1923 – 1969)提出,也稱作類神經網路,是一種模仿生物神經網路(如圖四)的結構和功能所產生的數學模型,用於對函式進行評估或近似運算,是目前人工智慧最常使用的一種「模型(Model)」。

    加拿大的心理學家Donald Olding Hebb(唐納德·赫布,1904  – 1985) 提出模仿人類大腦的神經網路的「赫布理論(Hebbian theory)」,用來解釋學習過程中大腦神經元變化的神經科學理論,突觸上一個神經元向突觸下一個神經元持續重複的刺激,可以導致突觸傳遞效能增加,也就是人工神經網路上的「權重(Weight)」。

    本計畫利用類神經網路的概念,讓我們的產品可以在運作的過程中進行機器學習,並展現人工智慧(Artificial Intelligence)的精神。透過運作前後的各項監測數值,我們的產品可以分析出在哪些情況下可以做出什麼最有效益的空氣品質改善方案,並作為之後的清潔方針。

 

圖二十七 生物神經網路

(圖片來源: 知識力科技股份有限公司官方網站,

https://www.ansforce.com/upload/posts/11/S1-p1080/59c92cefdd05c.jpg)

 

程式架構圖

 

圖二十八 行動裝置應用程式功能架構圖

操作流程圖

 

圖二十九 行動裝置應用程式操作流程圖

 

 

服務模式

 

商業模式

    我們的產品會以網路銷售為主,預計將在Amazon網路商店等各個平台銷售。除外,我們也會開一兩間直營店或百貨專櫃,讓顧客能夠在店裡親自體驗我們的產品。我們將提供顧客免運費送到府上的服務。

 

獲利模式

    我們的產品主要分成空氣清新機與應用程式。空氣清新機定價650美元(約等同新台幣19,500元)而應用程式的部分則以免費、無廣告的方式提供給我們的顧客。另外,我們也提供早鳥優惠,將給予客戶20%的折扣,其價格為520美元(約等同新台幣15,600元)

 

服務流程

    首先,顧客可以選擇線上購買或是現場購買。接著,它們能透過本公司的Facebook粉絲團、Line At生活圈、Google Plus等社交平台參加我們舉辦的活動,或與客服人員聯繫來取得技術上的支援。如果產品有問題,在三年的保固期間內,我們可以提供免費的到府維修

 

網路圖片來源:

 

 

F17_Telehealth_Team12_Proposal_01_Awair.jpg

 

https://images-na.ssl-images-amazon.com/

images/I/713k5ni5yzL._SL1500_.jpg

 

F17_Telehealth_Team12_Proposal_02_Foobot.jpg

 

https://cdn.makeuseof.com/wp-content/

uploads/2016/05/muo-reviews-foobot-setup.jpg

 

F17_Telehealth_Team12_Proposal_03_Foobot_Notice.png

 

https://cdn.makeuseof.com/wp-content/

uploads/2016/05/muo-reviews-foobot-app-knock.png

 

F17_Telehealth_Team12_Proposal_04_Foobot_UI.png

 

https://cdn.makeuseof.com/wp-content/

uploads/2016/05/muo-reviews-foobot-app-bad-air.png

 

F17_Telehealth_Team12_Proposal_05_HoneyWell.jpg

 

https://www.hengstyle.com/timthumb/timthumb.php?

src=upload/product/HW-CONSOLE_300.jpg&w=108&H=162

 

F17_Telehealth_Team12_Proposal_06_3M_Slimax.png

 

http://solutions.3m.com.tw/3MContentRetrievalAPI/BlobServlet?

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assetId=1180620735511&blobAttribute=ImageFile

 

F17_Telehealth_Team12_Proposal_07_3M_Slimax_Filter.gif

 

http://solutions.3m.com.tw/3MContentRetrievalAPI/BlobServlet?

lmd=1256874290000&locale=zh_TW&assetType=MMM_Image&

assetId=1180620735618&blobAttribute=ImageFile

 

F17_Telehealth_Team12_Proposal_27_ANN.jpg

 

https://www.ansforce.com/upload/posts/11/S1-p1080/59c92cefdd05c.jpg

 

參考資料:

 

監測空氣

空氣品質

室內空氣品質

空氣品質偵測器

溫/濕度計

 

改善空氣

空氣清淨技術

空氣清淨機

除濕

吸塵

 

關鍵技術

模糊理論

人工神經網路