防霉盲区动态监测霉变预警平台

欧子嘉　左可欣

谭迪熬 中国发明协会院士专家咨询工作委员会首任专家，中国发明协会中小学创造教育分会会长，科技创新教育特级教师，教育部国培计划专家库专家。

一次，我们在公交车上听到两位老人在讨论粮食的收成与储存问题。其中一位老人说，这两年虽然谷子丰收了，但家里的粮仓年代已久，有点渗水，导致储粮因霉变板结变质白白浪费了。在为他们感到惋惜的同时，我们不约而同地想要發明一个能自动监测粮食储存状况的装置。

在学校科技辅导老师的鼓励和帮助下，我们开展了研究。

一、前期准备

（一）搜索、查找资料

了解粮食储存的相关知识，以及粮食因储存不当造成的浪费情况。

（二）作品查新

通过上网搜索，查到与本课题相关的专利8项。经过比对发现，“防霉盲区”从未被提及，具有原创性，传感器综合技术也是新概念，因此，本项目的研究具有新颖性。

（三）成立研究小组

我们成立了粮仓防霉变研究小组，欧子嘉负责调查问卷的设计、研究报告的撰写，左可欣负责资料（包括拍照、上网查新等）的收集整理，联系作品的制作、调试与实验等事宜。

（四）实地调查与访谈

通过实地考察、访谈、上网查找资料，我们对粮食储存情况有了比较全面的了解。

大型的粮食储存仓库（如中央储备粮宁乡直属库）的设备、设施很先进，配备了复杂而又全面的粮情监测和管理、处理系统，智能化程度较高。储存在这里的粮食损耗率只有1%～2%。

小型粮库（如双江口金霞粮库）现代化水平低，主要靠工人眼观、鼻闻、手摸等方式了解粮情，因此储存在这里的粮食经常存在表面良好而内部已变质的现象，粮食损耗率达4%左右。

农户储存粮食时，主要将粮食堆放在粮仓、墙角，或将粮食装袋后堆在一起等。当粮食出现受潮、渗水、发热等现象时，人们不能及时发现，所以农户家中储存的粮食发霉变质的情况时有发生，损耗率达8%～10%。

我们决定针对储存粮食时不易被发现而又极易出现霉变的区域（我们称之为防霉盲区）进行研究，设计制作基于无线传感技术的防霉盲区动态监测霉变预警平台。

二、设计原理

在防霉盲区安放温湿度传感器，即时捕捉温湿度信息，并设置温湿度超标报警程序。相对湿度超过75%或温度超过30 ℃，传感器发出报警信号，巡查机器人实时监测、接收信号，数字显示屏显示出现异状的具体区域，同时语音报警器发出警报声，提醒管理人员及时采取降湿、降温措施。

三、技术方案

利用无线传感技术采集温湿度信息，设定温湿度异常的报警区间。将敏感元件放在防霉盲区，当温湿度都处于正常区间时，传感器进入休眠状态。当温湿度处于非正常区间时，传感器启动报警程序，发出报警信号。动态监测平台收到报警信号后发出语音警报，并显示异常位置。

四、装置设计

本平台由信息采集端（温湿度传感器、传感器信息采集处理器）、无线信息发送端、信息接收端（无线信息处理器）、监测控制器（温湿度信息显示端、温湿度超标语音报警）、电源及开关等构成。

信息采集端由DHT11数字温湿度传感器和检测、多路开关组成。信号分析模块由NRF24L01无线收发模块、STM32F4单片机控制模块组成。信号处理模块由STM32F4单片机、TTS文字合成语音模块、TFTLCD触控屏、FSMC接口等组成。

五、模拟实验

基于无线传感技术的防霉盲区动态监测霉变预警平台做成后，我们进行了模拟实验。

用嘴巴呼气，增加2号防霉盲区的湿度，利用湿度传感器测量湿度。当湿度达到75%时，动态监测预警平台发出报警信号，显示湿度异常的区域。

用电吹风热风加热1号防霉盲区，用温度计测量温度，当温度达到30 ℃时，发出报警信号，显示温度异常的区域。

测试达到了预期的效果，该平台能在防霉盲区实时自动显示温度和湿度，一旦监测数值超标则马上显示红色预警字幕，并发出语音报警。

六、创新点

（一）提出粮食储存中“防霉盲区”的新概念，并通过人工智能技术发现霉变盲区，为农户储存粮食提供新方法，帮助其升级改造家用粮仓。

（二）利用传感器技术，动态监测温度、湿度的变化，提高信息的可靠性与准确性，为及时处理粮食霉变问题提供了技术保障。（指导老师：康志良   严富军）

作者心声

尽管这项发明成果还存在诸多不足，但对此项目的探究仍提升了我们发现问题、解决问题的能力，还让我们初步掌握了科学研究的基本方法。在研究的过程中，我们遇到了很多的困难，比如，对制作装置时需要用到的传感器、编程等知识一窍不通，但在指导老师和专家的帮助下，我们也略知一二了。

感谢所有对这个项目的研究提供帮助的专家、家长、老师和同学、朋友，感谢指导老师康志良、严富军的指导与陪伴。这个过程虽有过艰辛，但我们更多的是感受到了成功的快乐。

专家点评

欧子嘉、左可欣同学的防霉盲区动态监测霉变预警平台，是一个富有动态视野的创新项目。这个项目的完成体现了两位发明人的爱心及其探索的热情。正是有了爱心与热情，才能成为创新发明的有心人，即具有创新意识的人。在公交车上听到老人讨论家中粮食的收成与储存问题后，他们找到了这个课题。从发明创造的选题方法来说，这种获得课题的方法叫作信息收集法。要通过这种方法获得课题，一定要有创新意识。该项目的完成还体现了两位同学较强的科研实践能力。他们准备充分，搜索、查找资料，特别是实地考察了小型粮库、农户的粮食储存情况。

提点建议：这个项目既然成立研究小组，为什么成果的应有人只有两位同学呢？从知识产权角度考虑，应对参与过的同学表示感谢。