喜报 | 长沙市青少年宫培训一部发明创造培训班团队喜获两个国际奖项

    6月12日—6月14日，第七届中国（上海）国际发明创新展览会在上海世博馆举行，长沙市青少年宫培训一部发明创造培训班团队的2个作品喜获一金一银的优异成绩。其中：长沙市实验小学梅溪湖学校申博涵、申博宇和长沙市岳麓区滨江小学李宛麟学员的《智能家庭农场系统》获金奖，长沙市实验小学梅溪湖学校王鸣磊、长沙市天心区实验小学马筱茜学员的《闭环式大棚智能鱼菜共生体系》获银奖。

申博涵等学员发明的《智能家庭农场系统》可以更方便得在阳台进行蔬菜种植，由Arduino主控板、继电器、温度传感器、补光灯、土壤湿度传感器、水泵、喷头、语音模块、壳体等组成，具备智能浇灌、智能补光、水箱缺水检测等功能，可以适应快节奏的城市生活。

该系统通过编写程序进行智能控制，能够根据蔬菜种类、蔬菜盆周围以及盆里的湿度等实际情况做出智能化的浇水决策。当系统做出浇水决策时，通过控制继电器吸合启动水泵进行浇灌。例如，当智能农场中种植的是生菜时，由于生菜生长需要大量水分，因此我们需要适当提高浇水的土壤湿度阈值，在程序中我们定义了“喜水系数”的方法量化蔬菜种类对浇水决策的影响，“喜水系数”越大，系统的决策就越倾向于保持越高的土壤湿度；同时定义“温度系数”用于量化温度对浇水需求的影响，当环境温度降低时“温度系数”越大，系统决策就越倾向于延迟浇水，降低土壤湿度。浇灌过程中，多余的水可以通过管路回流至储水箱，以达到节约用水，同时保持土壤营养不流失的目的。

为使得蔬菜健康生长，系统能根据蔬菜的喜光特性、当前光照情况等进行智能控制，使得智能农场既能充分利用自然光，又能给蔬菜提供足够的光照。根据蔬菜的习性不同，定义了“光照时间系数”和“光照强度系数”，用于量化蔬菜对光照的需求，当系统判定当日光照不足需要补光时，通过控制继电器吸合，启动补光灯对农场内的蔬菜进行补充光照。

为了方便使用，智能农场还有智能蓄水池水位检测功能，通过贴在储水箱外壁的电容式液位传感器检测储水箱内的水位情况，当水位低于传感器位置时，由于水和空气的介电常数不同，传感器外壁与蓄水池之间形成的电容发生变化，传感器即可发出信号。如果系统检测到蓄水池水位不足，程序会通过Arduino控制板驱动蜂鸣器和LED灯发出声光报警，提醒用户及时给蓄水池加水，避免因缺水而导致蔬菜枯萎。

    王鸣磊等学员的《闭环式大棚智能鱼菜共生体系》是一个创新的鱼菜共生生态系统，它融合了无土栽培和鱼粪资源化利用技术，集成了智能化控制、鱼粪分离与资源化利用、精确营养浇灌等技术。该系统通过智能循环控制系统，实现鱼缸的水清洁和循环利用，并将分离出的鱼粪转化为植物可吸收的营养物质，提高了养分利用效率和资源利用效率，减少了对化学肥料和化石能源的依赖，实现了高效、可持续的农业生产。它有一个聪明的脑袋，可以自动给鱼缸加水，还能把鱼拉的粑粑变成植物的营养。这个系统采用生态循环模式让鱼排出的粪便作为蔬菜的营养液，蔬菜吸收过滤后，干净的水又排回发酵缸。水泵将鱼缸内的水输送到鱼粪分离器过滤鱼粪，让鱼和菜能够很好地生活在一起，鱼缸里的水可以循环用来浇菜，就不会浪费水了。

    长沙市青少年宫培训一部的公益科普培训活动由湖南省机器人科技教育学会组织，其中的发明创造培训班由秦有才科技创新名师团队承担培训，团队成员有肖荷花、刘任池、龙思苗、孙嘉彬、吴万紫、潘慧等老师。到目前为止，3年时间已承办共计10个班的培训，并取得了令人骄傲的成绩，从一期1个班几个人发展到现在的一期2个班20多个人的规模，共开设《发明创新基础课程》《项目式发明创新课程》《科学实验课程》《调查研究课程》《发明创新中级课程》等5个不同形式、不同要求的发明创新课程，涵盖科学研究的所有形式，得到了学员、家长的一致好评。目前共获得了国际金银铜奖12项、国家级奖5项、省市级奖23项。