去年5月中旬的一天，在放學(xué)回家的路上，我看到綠化工人站在灑水車(chē)車(chē)尾掌控著水槍頭給路燈桿上的花盆噴水，噴出的水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)花盆中花草所需的水量，水流得滿地都是，這多浪費(fèi)啊。當(dāng)時(shí)，我就決定發(fā)明公共路燈花盆精確補(bǔ)水系統(tǒng)。

在詳細(xì)了解綠化工人對(duì)路燈花盆補(bǔ)水常用的方法和弊端后，我確定了公共路燈花盆精確補(bǔ)水系統(tǒng)需達(dá)到的預(yù)期目標(biāo)，即在路燈下實(shí)現(xiàn)對(duì)花盆精確補(bǔ)水。

之后，我邀請(qǐng)同學(xué)、綠化工人、當(dāng)?shù)芈窡艄芾硭?、路燈生產(chǎn)廠家的工作人員進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，探討設(shè)計(jì)方案。再在科創(chuàng)老師的指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)、制作作品，并進(jìn)行實(shí)際場(chǎng)景應(yīng)用測(cè)試。

作品結(jié)構(gòu)：

公共路燈花盆精確補(bǔ)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(gòu)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(nèi)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(cè)面背對(duì)瓶壁，垂直于瓶?jī)?nèi)壁，然后用熱熔膠將水位傳感器固定在“水箱”內(nèi)。

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(cè)面分別打孔，把從“水箱”中引出的水管通過(guò)模擬路燈桿引入花盆，用熱熔膠將水管固定在花盆內(nèi)壁上部。

6.把從Micro：bit控制器2口引出的連接線通過(guò)控制箱和模擬路燈桿上預(yù)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(shè)計(jì)和編寫(xiě)系統(tǒng)程序。

作品運(yùn)行過(guò)程中需要顯示器實(shí)時(shí)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(gè)變量。

根據(jù)多次試驗(yàn)結(jié)果，我這樣設(shè)定落地水箱的容量程序：當(dāng)落地水箱里的水小于或等于20%的時(shí)候，顯示器顯示“缺水，請(qǐng)加水”，并且以2秒為間隔閃爍；當(dāng)落地水箱里的水大于或等于90%的時(shí)候，顯示器常亮，并顯示“水位正?！?。

我再設(shè)計(jì)花盆中的土壤濕度傳感器程序：如果土壤濕度傳感器檢測(cè)到濕度小于或等于30%，那么水泵開(kāi)始工作；如果土壤濕度傳感器檢測(cè)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(shí)候，如果看到顯示器顯示“缺水，請(qǐng)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(qǐng)停止加水”。

創(chuàng)新點(diǎn)

公共路燈花盆精確補(bǔ)水系統(tǒng)可以解決以往綠化工人靠經(jīng)驗(yàn)給花盆中花草補(bǔ)水的弊端——浪費(fèi)大量的水、無(wú)法判斷用水量，實(shí)現(xiàn)科學(xué)補(bǔ)水，節(jié)約水資源。

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

改進(jìn)設(shè)想

公共路燈花盆精確補(bǔ)水系統(tǒng)是獨(dú)立的系統(tǒng)，需要綠化工人走到一盞盞路燈下，一個(gè)個(gè)地查看花盆下的落地水箱是否需要補(bǔ)水，這工作量無(wú)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(guò)遠(yuǎn)程控制判斷哪盞路燈旁的花盆缺水，實(shí)現(xiàn)一對(duì)一補(bǔ)水，那么不僅能做到給花盆精確補(bǔ)水，還可以最大限度地節(jié)省人力和物力，達(dá)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(bǔ)水系統(tǒng)。（指導(dǎo)老師：劉奎）

專(zhuān)家點(diǎn)評(píng)

王耀祖同學(xué)的公共路燈花盆精確補(bǔ)水系統(tǒng)是一件創(chuàng)新實(shí)踐作品。因?yàn)槲覀兺ㄟ^(guò)相關(guān)資料可以得知：2014年6月，一項(xiàng)名叫“太陽(yáng)能馬路花盆自動(dòng)澆水系統(tǒng)”的項(xiàng)目，獲得了國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利證書(shū)；2015年，一篇關(guān)于“智能自動(dòng)澆花系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)研究”的論文公開(kāi)發(fā)表。然而，這個(gè)作品的完成，首先讓我們感受到了王耀祖同學(xué)“科技創(chuàng)新，實(shí)踐有我”的責(zé)任意識(shí)。當(dāng)他看到工人用水槍給路燈桿上的花盆噴水會(huì)浪費(fèi)水的現(xiàn)象，便立即想到親自動(dòng)手來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。其次，整個(gè)創(chuàng)新實(shí)踐的過(guò)程，體現(xiàn)了他具備良好的科研潛質(zhì)。從發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、探索問(wèn)題，再到解決問(wèn)題，步步深入，一氣呵成。再次，體現(xiàn)了他具有一定的技術(shù)學(xué)習(xí)與應(yīng)用能力。

這個(gè)帶有專(zhuān)業(yè)性質(zhì)的作品需要用到相關(guān)的電子元器件和傳感器等，對(duì)于一名初中生而言有些難度。希望我們的同學(xué)在創(chuàng)新成長(zhǎng)的道路上邁出更堅(jiān)定的步伐。