新农村智能田园人家模型 |
第七届扬州市青少年科技创新市长奖评审会昨日举行，全市数十名中小学生带来各类作品43件参加专家评审。经过现场答辩及专家评议，“基于GSM网络的隧道水位安全智能监控系统”等4件作品拟授予市长奖，具体获奖名单将于近期面向社会公示。
今年水准有较大幅度提升
力图解决日常生活中的难题
据悉，相比较于往年，今年的作品水准有较大幅度提升，很多学科种类、新兴的科技方向都有所涉猎。“现在的科技发展非常快，无人机、机器人等新技术层出不穷，不少参赛选手将实际与这些新科技结合起来，力图解决日常生活中遇到的问题。”经过几年赛事培育，我市青少年科技创新的基础与水平正迈上一个新台阶，部分作品已经达到国内顶尖水准。
本次大赛评委、中国科协“做中学”科学教育改革实验项目教学中心（东南大学）常务副主任周建中说，这次比赛也展现了全世界科学教育的发展方向——接地气。“科学不仅是象牙塔里所学的知识，更是与我们的生活息息相关。”
周建中担任了多届扬州青少年科技创新市长奖的评审，他认为，扬州对于学生的科学发明创造能力非常重视，这在各个学校的硬件设施配置升级和更多地开展实验课程中能够体现，但他更希望教师们能更多地带领学生去发现和解决生活中出现的实际问题，而不仅仅局限在套用模型、模拟虚拟场景。
隧道水位安全智能监控系统
暴雨后及时了解隧道水位
扬州中学教育集团树人学校张路同学的作品“基于GSM网络的隧道水位安全智能监控系统”看上去很复杂，却源自他对生活的观察。
“随着我国道路交通的迅速发展，近年来穿山而过的隧道、立交桥下的地下通道有很多，它大大缩短了两地的距离，减免了交叉路口的停留时间。但另一方面由于隧道的地势低，如果排涝能力设计不足，当暴雨来临时，这里往往变成了地下河，车辆从地面向下驶入隧道时，无法迅速判断水位情况，极易造成人员伤亡。”张路介绍，他曾对部分下穿式立交、隧道对突发性暴雨时的车辆行驶安全方面进行调查了解，发现下穿通道入口处设置了电子提示屏或是积水警戒线、警示牌，但是针对隧道积水，能及时警示车辆安全行驶的智能装置几乎空白。
张路发现了这一问题后，希望能设计出一款防止车辆在隧道被淹的水位安全提醒装置。“最初我考虑釆用类似抽水马桶的浮球+杠杆原理, 一琢磨发现其结构较复杂, 还容易受水中杂物影响。后来联想到生活中常见的传感器系统，如雨滴传感器、声控传感器等，便考虑加装传感器，根据雨水导电的原理，对水位进行检测。”张路现场演示了他的设计模型，设想在隧道入口处装上红绿灯和电动栏杆，当隧道内无积水时，安置于隧道两端入口处的交通信号灯显示绿色，表示允许车辆通行；当隧道内有少量积水时(水位低于汽车排气口)，信号灯显示黄色，表示车辆应谨慎通行；当隧道内积水严重时(高于汽车排气口)，信号灯显示红色，表示禁止车辆通行。“为了使相关部门能及时掌控各隧道的水位情况和进行排险处置，我们还加装了基于GSM网络的通信模块, 与控制电路联动，当水位发生变化时会发出短信及时通知管理人员。”
新农村智能田园人家模型
让农村生活更加智能化
邗江区蒋王镇中心小学的学生夏瀹箬和王昱展示的创意项目“新农村智能田园人家模型”，创意来源于我们城市中“智能家居”体验馆。“农村生活宁静安逸，小桥流水，田园生活悠然自得，如果再加上一些智能化设备，现代与传统紧密结合，以此来方便人们生活，提升农舍品位和生活水平，那就更好了。”
“在设计中我们运用了以下设备：智能浇灌系统，动手改造了小水泵，我们还给小屋安装了柔性太阳能光电转换设备。”夏瀹箬介绍，在模拟小屋中，RFID模块和舵机配合，模拟智能门锁，当RFID模块检测到正确刷卡，确认身份，程序控制舵机将门打开，同时录音模块播放“欢迎回家”，显示屏显示“WELCOME”。
“新农村智能田园人家模型”还装上了光线传感器和人体红外传感器配合控制室内灯光。当天色近晚，室内光照值低于一定数值时，主人进入室内，红外检测传感器检测到人的动作时，点亮室内的照明灯。“而温度检测传感器和PM2.5检测模块配合实现室内新风和恒温。当空气中的PM2.5颗粒大于每立方米75微克时，或者温度值大于30摄氏度，或小于12摄氏度时，启动相应的风机。输入新风，或启动空调系统。”王昱介绍，他们的湿度检测模块控制连接了潜水泵，当菜地中的湿度不足时自动启动水泵给菜地浇水。湿度达标准值时，水泵关闭。“我们还给新农村模型安装了太阳能光电转换设备，实现了对清洁能源的有效利用。”
利用等位基因纯合培育全香稻
可与泰国香米相媲美
听说培育优质杂交水稻，你首先可能会想到，这是科学家正在研究的选题。不过，今年的评审会上，扬州中学李昊鹏的项目“利用等位基因纯合培育籽粒全香型优质杂交稻”，会让你对中学生的创新力、研究力等大吃一惊。
李昊鹏说，我国杂交稻的产量全球领先，但优质香型杂交稻品种很少，且其稻米呈现香味分离，限制了优质性能的提高。他的项目正是利用简化基因组测序技术（GBS）筛选高遗传背景回复率的个体，结合农艺性状筛选等技术，培育了籽粒全香型优质杂交稻“粤丰A/MYH557”。“经过大田试验和实验室评价，证实其全部籽粒均富有香味，产量水平与大面积推广杂交稻品种相当，且外观和食味品质特别优良，米饭香味浓郁、柔滑爽口、冷后不硬，可与泰国香米相媲美，具有重要推广应用价值。这一研究也证实了利用香味基因的等位纯合，可以培育籽粒纯香型杂交稻品种的理论推测。”
2015年9月下旬一个礼拜六的晚上，李昊鹏和父亲观看中央电视台的新闻联播节目，节目中报道了中国杂交水稻之父——袁隆平领衔的“超级稻”育种项目又取得了突破性进展，其培育的超级杂交稻新品种“超优1000”在湖南实现了百亩连片1014.7公斤的产量目标。这引起了李昊鹏对于“杂交稻香米”的兴趣。
“为了快速完成本次科研试验，我在市农科院提供的定向改良材料BC4F2分离群体基础上开展了研究。他们已做了4-5年左右的工作，我参与了两年，仅是初步选育出了苗头性材料，要成为品种，还需要3-4年的中间试验等多种程序，意味着要培育一个品种至少需要10年左右的时间。”李昊鹏表示，针对本次研究，他也发现虽然培育出了米粒全香、品质和产量性能优异的苗头性组合“粤丰A/MYH557”，但其稻瘟病抗性性能偏弱，在海南等稻瘟病高发区有发生危害的风险。“今后，如果时间允许，我想针对该组合，开展稻瘟病、稻飞虱等主要病虫害主效抗性基因的分子育种，进一步定向改良其多种抗性，使其不仅米好吃、产量高，而且抗病虫性能突出，减少农药使用，真正生产出绿色、优质、安全的无公害大米，造福百姓。”
简单薄钢板搬运工具
有了它搬运钢板会轻松很多
不少人都见过大型起重机吊运大量的钢板钢材，但是需要小而薄的钢板时，使用起重机“大材小用”，而且起重机的大手又夹不起钢板。一个科研题目便在扬州中学学生成轩达的脑海中诞生了，他要设计一种新型薄钢板夹具。
“对于一些小微企业，工厂里没有起重机械，搬运小薄的钢板是一件很头疼的事情：一个人搬不好搬，两个人搬又浪费时间人力；如果直接用手搬，由于钢板上的毛刺很锋利，即使戴着劳保手套，也会划伤手。”成轩达介绍，在科技老师谢晓石的指导下，他考虑用物理学原理来解决这一问题。“利用两个相同的圆盘，用钢杆连接、固定在圆盘的非圆心处，形成偏心圆。在重力作用下圆盘转动，两个圆盘之间始终会有一个相切的点，在偏心转矩作用下，紧紧相压；当把该夹具放在钢板上时，偏心轮会贴着钢板的两个边自动向上转动逐渐张开到钢板厚度的位置。钢板从下方进入两偏心轮间，提起该夹具时，偏心轮在重力、偏心转矩作用下产生的强大夹持力紧紧夹住钢板；为了增强摩擦力，在偏心轮圆周上做滚花处理，进一步防止钢板脱落；在两圆盘外侧与钢杆连接处设计了限位栓，避免偏心轮张开太大，重心偏移到顶端或另一侧而不能正常工作；在手柄抓手处采用螺牙结构，可以任意改变抓手方向。”
听起来很复杂，不过实际操作起来却很简单，成轩达现场为记者演示了夹具的抓握能力。“最薄的纸张也能夹起。”他表示，此次他还设计了另外一个稍大的版本，能抓起的钢板最大重量达到150千克，起重机也可以通过这一设备轻松抓起薄板。“解决了小型机械厂薄板搬运的实际问题，既节省了劳动力提高了生产率又增强了企业生产的安全性，有一定的实用价值和经济价值。”通讯员 王颖 刘悦 记者 邱凌
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