“阿呆”正傳

8月初，以“中國(guó)夢(mèng)·科學(xué)夢(mèng)·青春夢(mèng)”為主題的第28屆全國(guó)青少年科技創(chuàng)新大賽在南京舉行。此次比賽中，共有400多名來(lái)自全國(guó)各地的青少年選手展示了他們的創(chuàng)新作品。

北京市第八十中學(xué)初三學(xué)生楊東麟帶著自己設(shè)計(jì)的“路面積水遠(yuǎn)程報(bào)警及自動(dòng)排水系統(tǒng)”，自信滿滿地來(lái)到了比賽現(xiàn)場(chǎng)。兩根傳感器，一個(gè)太陽(yáng)能板，再加上一塊LED屏，看似不起眼的簡(jiǎn)單系統(tǒng)卻具備了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)積水深度、迫近提醒、遠(yuǎn)程報(bào)警、自動(dòng)排水等功能，這個(gè)作品一經(jīng)亮相便吸引了眾人眼光。

比賽結(jié)束，楊東麟憑借該作品奪得了工程學(xué)類初中項(xiàng)目組的一等獎(jiǎng)。

生活中的楊東麟不愛(ài)說(shuō)話，也不像同齡的孩子那樣喜歡與別人打打鬧鬧，他習(xí)慣一個(gè)人靜靜地思考，難免給人“悶”的感覺(jué)，于是有同學(xué)給他取了個(gè)綽號(hào)叫“阿呆”，楊東麟對(duì)此既沒(méi)有反駁，也沒(méi)有辯解，依舊“我行我素”。如果你因此認(rèn)為他真的很“呆”，那就大錯(cuò)特錯(cuò)了。

“我不愿意多說(shuō)話，這是性格決定的，有時(shí)不說(shuō)話，是因?yàn)槲以谒伎?。我認(rèn)為什么事情都應(yīng)該理清頭緒再開(kāi)口?！睏顤|麟說(shuō)。

“阿呆”楊東麟不僅不呆，在學(xué)習(xí)上還很有自己的一套方法。作為物理科代表，楊東麟比其他同學(xué)更愛(ài)創(chuàng)新，有疑問(wèn)非要打破砂鍋問(wèn)到底，遇到新鮮事物更像打了雞血般激動(dòng)，思索著為什么是這樣？有沒(méi)有更好的解決方法？

自從迷上做實(shí)驗(yàn)后，楊東麟便把自己的房間變成了工作室，床上、書(shū)桌上堆滿了各種工具、模型、零件。物理、化學(xué)、生物課本上的實(shí)驗(yàn)，他幾乎都要親自動(dòng)手做一遍。“實(shí)驗(yàn)讓我對(duì)定理或公式有了更直觀的認(rèn)識(shí)和理解，運(yùn)用起來(lái)更靈活?！睏顤|麟說(shuō)。

對(duì)于愛(ài)出“怪點(diǎn)子”的楊東麟來(lái)說(shuō)，生活中任何細(xì)節(jié)都可能成為發(fā)明創(chuàng)新的源泉。

每年七八月份是北京的雨季，“看?！笔谴蠹覠嶙h的話題。2012年7月21日，北京遭遇特大暴雨，個(gè)別路段積水深達(dá)6米，造成了一定的人員傷亡。“這么深的積水，機(jī)動(dòng)車駕駛員竟然沒(méi)有收到任何明顯的預(yù)警信息?！毕肫稹?·21”事件，楊東麟總是充滿感慨。

受此次事件影響，他決定研發(fā)一套“路面積水遠(yuǎn)程報(bào)警及自動(dòng)排水系統(tǒng)”，用于解決道路的積水監(jiān)控預(yù)警問(wèn)題。

確定研究目標(biāo)后，楊東麟開(kāi)始收集、觀察北京立交橋、高速路預(yù)警設(shè)施的情況。他發(fā)現(xiàn)，原有的積水深度警戒線、積水深度標(biāo)尺根本不能提前預(yù)警，在惡劣天氣條件下，司機(jī)很難注意到這些警戒線和標(biāo)尺。

如何讓來(lái)往車輛、行人在形成積水的第一時(shí)間獲悉險(xiǎn)情？如何最大范圍地告知即將或可能前往積水路段的人員、車輛及時(shí)繞路行駛？這些都成了楊東麟思考的核心問(wèn)題。

在指導(dǎo)教師陳宇紅的幫助下，楊東麟查閱了大量資料并最終確定了研究重點(diǎn)：集中多種，感應(yīng)裝置以提升系統(tǒng)整體的可靠性，在迫近預(yù)警的同時(shí)進(jìn)行短信遠(yuǎn)程報(bào)警，增加自動(dòng)排水功能，確保制作出一個(gè)較為完善、可靠的系統(tǒng)。

要實(shí)現(xiàn)持續(xù)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)顯示深度，單片機(jī)需不斷計(jì)算深度：水深從1cm到40cm，每個(gè)單位的變化都要通過(guò)LED屏顯示。這樣，單片機(jī)內(nèi)至少要存儲(chǔ)40條指令代碼和其他內(nèi)容指令代碼。

為了增強(qiáng)單片機(jī)數(shù)據(jù)內(nèi)存的使用效率 ，楊東麟將水深代碼分成四類并寫(xiě)入程序，讓每類代碼的不同部分通過(guò)單片機(jī)程序編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)顯示不同數(shù)據(jù)的內(nèi)容。

如何實(shí)現(xiàn)市電與太陽(yáng)能電池板之間的自動(dòng)切換？楊東麟設(shè)計(jì)的方案是通過(guò)單片機(jī)，先測(cè)試太陽(yáng)能電池板的負(fù)載（輸出電壓）：當(dāng)負(fù)載（12V）低于11.5V，對(duì)應(yīng)電源（5V）電壓模擬量低于4.8V，則立即切換為市電供電。

但問(wèn)題也隨之而來(lái)，在電源切換的瞬間，整個(gè)系統(tǒng)沒(méi)有電能，單片機(jī)無(wú)法工作，所以要在單片機(jī)上額外安裝一節(jié)干電池單獨(dú)給單片機(jī)供電。但又會(huì)出現(xiàn)另外兩個(gè)問(wèn)題：干電池需及時(shí)更換，時(shí)間一長(zhǎng)容易失效；電能不足時(shí)，會(huì)出現(xiàn)基準(zhǔn)電壓漂移現(xiàn)象，導(dǎo)致系統(tǒng)判斷不準(zhǔn)。最后楊東麟設(shè)計(jì)了一個(gè)自動(dòng)切換電路：使用兩個(gè)繼電器自動(dòng)切換。太陽(yáng)能電池有輸出電壓時(shí)，切換至太陽(yáng)能供電；太陽(yáng)能電池?zé)o輸出電壓時(shí)，自動(dòng)切換至市電供電，由此徹底解決了系統(tǒng)的供電問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)半年多的反復(fù)實(shí)驗(yàn)與不斷改進(jìn)，楊東麟終于成功地設(shè)計(jì)制作出“路面積水遠(yuǎn)程報(bào)警及自動(dòng)排水系統(tǒng)”，它能對(duì)積水深度進(jìn)行實(shí)時(shí)、不間斷地監(jiān)測(cè)，并在第一時(shí)間通過(guò)LED屏顯示報(bào)警文字，提醒迫近該地區(qū)的機(jī)動(dòng)車駕駛員和行人。同時(shí)能利用通信技術(shù)將積水信息向指定的手機(jī)發(fā)送報(bào)警短信，提示積水位置、深度。還能通過(guò)控制卡向水泵發(fā)出指令，遠(yuǎn)程啟動(dòng)排水子系統(tǒng)。

在今年3月舉行的第33屆北京青少年科技創(chuàng)新大賽上，《路面積水遠(yuǎn)程報(bào)警及自動(dòng)排水系統(tǒng)》一舉獲得工程學(xué)一等獎(jiǎng)，并在8月舉行的第28屆全國(guó)青少年科技創(chuàng)新大賽上再次奪魁，受到了社會(huì)的廣泛關(guān)注。

和很多同齡的“小發(fā)明家”相比，楊東麟只能算“后輩”，因?yàn)樗嬲到y(tǒng)接觸科技創(chuàng)新是從初中才開(kāi)始。

小時(shí)候的楊東麟有著超強(qiáng)的好奇心和用不完的精力，貪玩、不愛(ài)學(xué)習(xí)的他沒(méi)少被老師、父母批評(píng)。

為了能讓他順利進(jìn)入初中，2010年，楊東麟的父母為他報(bào)了北京八十中學(xué)科技特招生。這次楊東麟可沒(méi)讓父母失望，憑借過(guò)人的動(dòng)手能力和廣博的知識(shí)積累，他順利通過(guò)學(xué)校的無(wú)線電定向測(cè)試，拿到了錄取通知書(shū)。

進(jìn)入八十中后，楊東麟似乎找到了釋放自己的舞臺(tái)。“在課堂上，我第一次接觸到樂(lè)高機(jī)器人，老師讓我們通過(guò)自行設(shè)計(jì)、制作機(jī)器人并進(jìn)行編程，使機(jī)器人在特定的任務(wù)場(chǎng)地按一定的規(guī)則完成任務(wù)。”談起那段經(jīng)歷，楊東麟津津樂(lè)道，“學(xué)習(xí)編程充滿樂(lè)趣，我們會(huì)設(shè)置不同的程序，改變機(jī)器人的動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)軌道，每次操作成功后，都會(huì)覺(jué)得很有成就感?！?/p>

在老師的幫助下，楊東麟還用可編程Lego磚塊、電動(dòng)馬達(dá)、傳感器等組裝成了一個(gè)可以行走的機(jī)器人。這次小小的成功觸發(fā)了他對(duì)機(jī)器人，特別是控制機(jī)器計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的興趣，自此他對(duì)科技創(chuàng)新醉心不已。

發(fā)明源于對(duì)生活的觀察，這是楊東麟常說(shuō)的一句話。在天安門游玩，看到地上的口香糖，他就會(huì)思考如何處理這些口香糖，聯(lián)想到垃圾桶數(shù)量稀少，游客不方便扔垃圾，他想到了發(fā)明口香糖盒；和同學(xué)聊天時(shí)，聽(tīng)說(shuō)醫(yī)院的輸液系統(tǒng)不好管理，輸完液需要護(hù)士手動(dòng)關(guān)閉，如果病人睡著了就會(huì)忘記叫醫(yī)生，于是他想到了發(fā)明輸液器自動(dòng)報(bào)警裝置，在輸液完成后，自動(dòng)提醒醫(yī)務(wù)人員。

如今，楊東麟已進(jìn)入八十中高中部學(xué)習(xí)。面對(duì)繁重的學(xué)習(xí)壓力，他最大的愿望是盡早適應(yīng)高中的學(xué)習(xí)生活。

對(duì)于未來(lái)，楊東麟準(zhǔn)備給自己一年的時(shí)間醞釀一個(gè)合適的選題，爭(zhēng)取明年參加美國(guó)英特爾國(guó)際科學(xué)與工程大獎(jiǎng)賽，并獲得好成績(jī)。他會(huì)一直用實(shí)際行動(dòng)證明，“阿呆”不呆。