公共路燈花盆精確補水系統(tǒng)

去年5月中旬的一天，在放學回家的路上，我看到綠化工人站在灑水車車尾掌控著水槍頭給路燈桿上的花盆噴水，噴出的水量遠遠超過花盆中花草所需的水量，水流得滿地都是，這多浪費啊。當時，我就決定發(fā)明公共路燈花盆精確補水系統(tǒng)。

在詳細了解綠化工人對路燈花盆補水常用的方法和弊端后，我確定了公共路燈花盆精確補水系統(tǒng)需達到的預期目標，即在路燈下實現(xiàn)對花盆精確補水。

之后，我邀請同學、綠化工人、當?shù)芈窡艄芾硭⒙窡羯a(chǎn)廠家的工作人員進行頭腦風暴，探討設計方案。再在科創(chuàng)老師的指導下，設計、制作作品，并進行實際場景應用測試。

作品結構：

公共路燈花盆精確補水系統(tǒng)由路燈主體、土壤濕度傳感器、花盆、水泵、水位傳感器、顯示器、Micro：bit控制器和落地水箱等構成。

1.保留礦泉水瓶離瓶底7厘米以下的部分，模擬落地水箱，用熱熔膠將其固定在控制箱的底部。

2.把水泵固定在“水箱”內底部，再把水泵的出水管從“水箱”中引出。

3.把水位傳感器水位檢測面背對瓶壁，垂直于瓶內壁，然后用熱熔膠將水位傳感器固定在“水箱”內。

4.把土壤濕度傳感器、顯示器、水位傳感器、水泵接在Micro：bit控制器上，組成控制系統(tǒng)。然后，把控制系統(tǒng)固定在控制箱上部。

5.用電鉆在模擬路燈桿距離底部約10厘米處、花盆緊挨模擬路燈桿的側面分別打孔，把從“水箱”中引出的水管通過模擬路燈桿引入花盆，用熱熔膠將水管固定在花盆內壁上部。

6.把從Micro：bit控制器2口引出的連接線通過控制箱和模擬路燈桿上預留的空位引到花盆，連接土壤濕度傳感器，再把土壤濕度傳感器插入花盆中央。

7.設計和編寫系統(tǒng)程序。

作品運行過程中需要顯示器實時顯示水位值和土壤濕度值，所以新建“水位”和“土壤濕度”這兩個變量。

根據(jù)多次試驗結果，我這樣設定落地水箱的容量程序：當落地水箱里的水小于或等于20%的時候，顯示器顯示“缺水，請加水”，并且以2秒為間隔閃爍；當落地水箱里的水大于或等于90%的時候，顯示器常亮，并顯示“水位正常”。

我再設計花盆中的土壤濕度傳感器程序：如果土壤濕度傳感器檢測到濕度小于或等于30%，那么水泵開始工作；如果土壤濕度傳感器檢測到土壤濕度大于或等于90%，那么水泵停止工作。

操作方法

綠化工人日常巡檢的時候，如果看到顯示器顯示“缺水，請加水”并以2秒為間隔閃爍，可立即往落地水箱加水，加注到顯示器顯示“水已滿，請停止加水”。

創(chuàng)新點

公共路燈花盆精確補水系統(tǒng)可以解決以往綠化工人靠經(jīng)驗給花盆中花草補水的弊端——浪費大量的水、無法判斷用水量，實現(xiàn)科學補水，節(jié)約水資源。

作品體現(xiàn)了聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標，落實了“可持續(xù)社區(qū)”“水就是一切”“零浪費生活”的主題，讓地球環(huán)境更美好。

改進設想

公共路燈花盆精確補水系統(tǒng)是獨立的系統(tǒng)，需要綠化工人走到一盞盞路燈下，一個個地查看花盆下的落地水箱是否需要補水，這工作量無疑是巨大的。

如果該系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，并入中央控制系統(tǒng)，通過遠程控制判斷哪盞路燈旁的花盆缺水，實現(xiàn)一對一補水，那么不僅能做到給花盆精確補水，還可以最大限度地節(jié)省人力和物力，達到事半功倍的效果。

因此，下一步，我將和路燈生產(chǎn)廠家、路燈管理所深入交流，研發(fā)具有聯(lián)網(wǎng)功能的公共路燈花盆精確補水系統(tǒng)。（指導老師：劉奎）

專家點評

王耀祖同學的公共路燈花盆精確補水系統(tǒng)是一件創(chuàng)新實踐作品。因為我們通過相關資料可以得知：2014年6月，一項名叫“太陽能馬路花盆自動澆水系統(tǒng)”的項目，獲得了國家發(fā)明專利證書；2015年，一篇關于“智能自動澆花系統(tǒng)的控制設計研究”的論文公開發(fā)表。然而，這個作品的完成，首先讓我們感受到了王耀祖同學“科技創(chuàng)新，實踐有我”的責任意識。當他看到工人用水槍給路燈桿上的花盆噴水會浪費水的現(xiàn)象，便立即想到親自動手來解決這個問題。其次，整個創(chuàng)新實踐的過程，體現(xiàn)了他具備良好的科研潛質。從發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、探索問題，再到解決問題，步步深入，一氣呵成。再次，體現(xiàn)了他具有一定的技術學習與應用能力。

這個帶有專業(yè)性質的作品需要用到相關的電子元器件和傳感器等，對于一名初中生而言有些難度。希望我們的同學在創(chuàng)新成長的道路上邁出更堅定的步伐。