公共路灯花盆精确补水系统

去年5月中旬的一天，在放学回家的路上，我看到绿化工人站在洒水车车尾掌控着水枪头给路灯杆上的花盆喷水，喷出的水量远远超过花盆中花草所需的水量，水流得满地都是，这多浪费啊。当时，我就决定发明公共路灯花盆精确补水系统。

在详细了解绿化工人对路灯花盆补水常用的方法和弊端后，我确定了公共路灯花盆精确补水系统需达到的预期目标，即在路灯下实现对花盆精确补水。

之后，我邀请同学、绿化工人、当地路灯管理所、路灯生产厂家的工作人员进行头脑风暴，探讨设计方案。再在科创老师的指导下，设计、制作作品，并进行实际场景应用测试。

作品结构：

公共路灯花盆精确补水系统由路灯主体、土壤湿度传感器、花盆、水泵、水位传感器、显示器、Micro：bit控制器和落地水箱等构成。

1.保留矿泉水瓶离瓶底7厘米以下的部分，模拟落地水箱，用热熔胶将其固定在控制箱的底部。

2.把水泵固定在“水箱”内底部，再把水泵的出水管从“水箱”中引出。

3.把水位传感器水位检测面背对瓶壁，垂直于瓶内壁，然后用热熔胶将水位传感器固定在“水箱”内。

4.把土壤湿度传感器、显示器、水位传感器、水泵接在Micro：bit控制器上，组成控制系统。然后，把控制系统固定在控制箱上部。

5.用电钻在模拟路灯杆距离底部约10厘米处、花盆紧挨模拟路灯杆的侧面分别打孔，把从“水箱”中引出的水管通过模拟路灯杆引入花盆，用热熔胶将水管固定在花盆内壁上部。

6.把从Micro：bit控制器2口引出的连接线通过控制箱和模拟路灯杆上预留的空位引到花盆，连接土壤湿度传感器，再把土壤湿度传感器插入花盆中央。

7.设计和编写系统程序。

作品运行过程中需要显示器实时显示水位值和土壤湿度值，所以新建“水位”和“土壤湿度”这两个变量。

根据多次试验结果，我这样设定落地水箱的容量程序：当落地水箱里的水小于或等于20%的时候，显示器显示“缺水，请加水”，并且以2秒为间隔闪烁；当落地水箱里的水大于或等于90%的时候，显示器常亮，并显示“水位正常”。

我再设计花盆中的土壤湿度传感器程序：如果土壤湿度传感器检测到湿度小于或等于30%，那么水泵开始工作；如果土壤湿度传感器检测到土壤湿度大于或等于90%，那么水泵停止工作。

操作方法

绿化工人日常巡检的时候，如果看到显示器显示“缺水，请加水”并以2秒为间隔闪烁，可立即往落地水箱加水，加注到显示器显示“水已满，请停止加水”。

创新点

公共路灯花盆精确补水系统可以解决以往绿化工人靠经验给花盆中花草补水的弊端——浪费大量的水、无法判断用水量，实现科学补水，节约水资源。

作品体现了联合国可持续发展目标，落实了“可持续社区”“水就是一切”“零浪费生活”的主题，让地球环境更美好。

改进设想

公共路灯花盆精确补水系统是独立的系统，需要绿化工人走到一盏盏路灯下，一个个地查看花盆下的落地水箱是否需要补水，这工作量无疑是巨大的。

如果该系统联网，并入中央控制系统，通过远程控制判断哪盏路灯旁的花盆缺水，实现一对一补水，那么不仅能做到给花盆精确补水，还可以最大限度地节省人力和物力，达到事半功倍的效果。

因此，下一步，我将和路灯生产厂家、路灯管理所深入交流，研发具有联网功能的公共路灯花盆精确补水系统。（指导老师：刘奎）

专家点评

王耀祖同学的公共路灯花盆精确补水系统是一件创新实践作品。因为我们通过相关资料可以得知：2014年6月，一项名叫“太阳能马路花盆自动浇水系统”的项目，获得了国家发明专利证书；2015年，一篇关于“智能自动浇花系统的控制设计研究”的论文公开发表。然而，这个作品的完成，首先让我们感受到了王耀祖同学“科技创新，实践有我”的责任意识。当他看到工人用水枪给路灯杆上的花盆喷水会浪费水的现象，便立即想到亲自动手来解决这个问题。其次，整个创新实践的过程，体现了他具备良好的科研潜质。从发现问题、提出问题、分析问题、探索问题，再到解决问题，步步深入，一气呵成。再次，体现了他具有一定的技术学习与应用能力。

这个带有专业性质的作品需要用到相关的电子元器件和传感器等，对于一名初中生而言有些难度。希望我们的同学在创新成长的道路上迈出更坚定的步伐。