高速公路紧急停车遥控警示装置

江苏省南京市第二十七高级中学

作者：任梦悦  李茵楠

辅导教师：刘海林

项目简介

摘要：《道路交通安全法》规定：车辆因遇故障难以移动，应当在故障车来车方向一百五十米以外设置警告标志。但是，当车辆出现故障后，要在其后方150M外设置警示标志难度大。我们的这项发明使用了可以遥控的带有中央电子控制装置的“高速公路紧急停车遥控警示装置”小车，本装置以警示小车为载体，以路边的护栏或者道路中央隔离树木为参照物，用遥控器设置警示小车要摆放的与故障车的实际纵向距离和警示标志与路边的横向距离，按下遥控器，此警示装置就会行进到指定的位置停止，当汽车故障排除后，只要按下返回键，此警示装置就会自动返回。

项目确定：汽车经常由于在高速公路上出现故障后没有按照规定在150米外设置警示标志，造成了追尾，发生了交通事故，我们确定要设计一个解决警示标志难以设置的问题。

目的：当机动车在高速公路上要紧急停车时，司机可以通过遥控的方式使警示标志自动行走到指定位置，并能够在机动车故障解除后自动返回。

思路：将警示标志安装在电脑控制的小车上，小车上安装超声波传感器，传感器的作用是能使小车在运行过程中始终保持与路边参照物所设定的距离。现场可设定警示标志所要摆放的实际距离，按下遥控器按钮，小车可以自动到达预定位置，当车辆故障解除后，车主只要按下同一按钮，小车会自动返回。

方法：超声波传感器测定方位的工作原理及其控制方法；软件控制技术；遥控技术贡献：将警示标志和警示灯与语音系统组合在遥控小车上，此小车装有超声波传感器，可自动调整小车在道路中的实际位置与路边参照物的距离和设定纵向行进距离，可遥控控制小车的往返运行，可折叠。

调查：未发现同类产品。

设想：小车运行到没有护栏或者参照物突然消失的地方后，还可以按照原定计划前进或后退。

分工：任梦悦同学主要负责机械设计与制造，李茵楠负责软件编程和遥控部分的功能实现。两位同学共同参与了前期问题的发现与相关信息的搜集与分析，模型的测试与改进及论文的写作。

齿轮半径可改变的自行车变速系统

海南省华侨中学

作者：谢组鹏

辅导教师：王小勇

项目简介

1、项目摘要：本项目的齿轮半径可改变的自行车变速系统是基于杠杆原理、滑轮原理、齿轮比和斜面原理等研制出来的一种由简单机械构成的复杂机械。该系统具有体积小，变速可选择性广，可由用户自由调节，可靠性高，操作简单，易于维护等特点。

2、该项目选题是怎样确定的：随着人们低碳出行以及运动意识的不断提高，近几年来，自行车以及自行车运动不断发展，提高自行车骑行速度与效率便成了当今自行车发展的潮流;基于人机交互的舒适性，机械的可靠性，我设计出了以齿轮比为核心原理的《齿轮半径可改变的自行车变速系统》。

3、设计（或研究）该项目的目的和基本思路：变速器的变速快慢是由齿轮半径的大小来决定的。我想出一种通过关节改变齿轮半径的新型齿轮方案，利用活动的关节连接自行车齿轮的内圈与外圈，内圈与中轴固定，外圈可以活动，由内圈牵引改变半径大小，《齿轮半径可改变的自行车变速系统》的创意以及主齿轮核心原理便基本定型了。

4、该项目的研究过程：2.1设计要求；2.2设计图纸；2.3方案设计；2.4提供参数的模型；2.5重要构造组件以及与其他同类机械的参数对比。

5、该项目应用了哪些科学方法、科学原理：运用了杠杆定理，滑轮原理，齿轮比，斜面等原理，希望点列举法等创造技法。

6、该项目的主要贡献(创新部分)：由多齿轮的塔状齿轮变速和行星内变速转变为可改变半径的单齿轮变速，有利于自行车变速体积的减小以及变速级别的增加；并在概念、原理、方法和结构方面都有创新。

7、他人同类研究的情况调查：无。

8、进一步完善该项目的设想：由于受地方工业发展因素的影响，没有足够的设备，完成我所想达到的设计目标，本课题所提到的方案有很大一部分是根据地方实际情况不得不简化的。因此，我希望有一天去到有着完善设备的地方，用更好的材料和方法完成这一创新项目。

水污染源追踪系统

海南省万宁市万宁中学

作者：刘琼刚

辅导教师：王海鹏

项目简介

]水是一个国家经济体系运行中不可缺少的一部分，也是人类生存的必要条件，随着经济发展和城市化进程的加快，水污染严重问题也日益严峻，同时，污水偷排放也成了政府急待解决的问题。加大力度排查污染源头，是目前水污染问题上急待解决的重中之重。由于传统寻找污染源的方法效率低，耗费大，因此有必要研发一种高效追踪水污染源的系统。

本项目涉及到一种用于追踪寻找水污染源头的追踪系统，在于利用了污染水中的TDS值的不同间接导致单位水体的电导率值不同，两者间存在着一定的换算关系的联系点，结合多种技术，研发出一套“水污染源追踪系统”。

本发明主要利用了污染水中的TDS值的不同间接导致单位水体的电导率值不同，且两者间存在着一定的换算关系的联系点，通过了水平距位差的方法测量出追踪器在实时所处的水域内圆周处水平各个方向电导率的电导值，由水污染扩散现象可知与污染源的水平距离越小，水体内的TDS值越大，电导率值越大。追踪器时刻向着电导率值最大的方向运动，最终便可找到水污染的源头。追踪器利用GPS全球定位技术通过3G通信技术向陆基控制终端发回可疑污染源坐标、实时水体信息与实时三维全视网照片，陆基控制终端通过地理信息系统（GIS）进行结合分析，便可得出追踪器所在水域在地图上所处的地理位置，周边地理概况，水体污染程度。根据水域周边地理概况又可间接得出污染源的污染物类型（例如污染源水域处于一硫酸工厂旁，我们便可猜测污染源的主要污染物为SO^4-/SO^3-），从而达到追踪污染源的效果。

该项目的主要贡献在于：（1）创新性的提出了利用水体电导率的不同，通过科学性的设计以及多种新型技术的结合，设计出一套追踪水污染的系统装置，很大程度上提高了政府追查水污染源头的效率。（2）解决了多种技术结合带来的综合设计问题与操作不可过于复杂之间的技术难题。整套追踪系统追踪效率高，成本低，易操作，抗干扰能力强。

新型工厂化育秧播秧技术方案

海南省华侨中学

作者：蔡明柔

辅导教师：王小勇  吴瑜花

项目简介

1．项目摘要：本项目技术要点包括：在大棚内以水稻单株形式大面积育秧，再将单株按一定间隔固定在播秧条上，将播秧条安放在播秧机械上，再由播秧机械把稻秧播散到大田中。新技术方案有以下优点：一是进一步拓展了工厂化育秧的优势；二是以单株成片育苗取代成片育苗，这样做的好处是：减少了种子的用量，提高了出苗率和成活率，有利于机械作业和机械播秧；三是利用机械动力使秧苗顺承播秧条播于大田，降低了人工劳动强度，缩短了播秧过程，减少了秧苗在移栽过程中生长上受到的伤害。

2．该项目的选题是怎样确定的：传统的人工插秧和抛秧效率低下，而且劳动强度很大，且抛秧是倒伏的，疏密不均匀，产量很难提高；机械插秧虽然行列整齐，但过程中秧苗的再次移栽，秧苗需要再次返青。

3．设计(或研究)该项目的目的和基本思路：发展工厂化育秧的技术，改变育秧的形式，将繁重的劳动转化为机械化、标准化生产，简化播秧机械。

4．该项目的研究过程：（1）调查采访；（2）育秧试验；（3）培育秧苗；（4）模拟装条；（5）做播秧机；（6）模拟操作。

5．该项目应用了哪些科学方法、科学原理：类比研究法、缺点列举法、控制与设计、系统与设计。

6．该项目的主要贡献(创新部分)：①改成片育秧为单株成片育秧。（②将单株按一定间隔固定在播秧条上。③开发出新型播秧机械。

7．他人同类研究的情况调查：水稻工厂化育秧是利用现代农业装备进行集约化育秧的生产方式，集机电化、标准化、自控化为一体，是一项现代农业工程与农艺结合的技术。其核心技术是通过专用育秧设备在室内育秧，为机械化栽插提供规格化、标准化秧苗。

8．进一步完善该项目的设想：环保的材料，如稻草、秸杆等农业废弃物加工制作单株育秧容器、播秧条（绳），以及设计适合不同地形的播秧机械；增加导向槽，让所播的秧苗直接植根于水田中。