實用無線田徑電腦計時系統

澳门特别行政区聖羅撒女子中學中文部

作者：李綺珊

辅导教师：李光越  李琦  趙瑞林

项目简介

1．項目摘要：實用無線田徑電腦計時系統由無線發令槍、起跑號、電腦計時啟動控制器、電腦和VB編寫的程式組組成。價廉物美(生產成本不多於MOP：500元，只相當於兩個秒表的價錢)，十分適合中小學運動會中的田徑比賽所使用。計時比用傳統方式更準確。

2．該專案的選題是怎樣確定的：今年適逢我校兩年一度的校運會，以往我校都是以傳統的方法計時－計時員手持秒表計時，由於這種計時方法存在較大的缺陷，例如：對計時員的反應快慢和專心程度有很高的要求，因此經常出現計時不準確。有好幾次我們同學也對計時的準確性提出質疑，以致校運會不能盡興。巿面上雖然有自動的田徑計時系統售買，但大都價錢昂貴並安裝繁複，不太適用於學校的田徑運動賽事。因此，我想設計一個價錢實惠，準確，方便安裝(只需配上學校己有的方便攜帶的手提電腦)的田徑計時系統。

3．設計(或研究)該專案的目的和基本思路：設計此計時系統的目的在於降低計時的誤差，使田徑比賽更具體育精神。並因價格實惠，相信會有更多人採取此系統以取代傳統的秒表計時方法，使體育比賽更加公平合理。

4．該專案的研究過程：第一步是把自己的想法寫下來，並做市場調研、搜集資料，找老師輔導和幫忙。寫好基本程式，購買元件，利用學校的實驗室和工具，再把硬體部份做好，並進行無數次的安裝調試。

5．該專案應用了哪些科學方法、科學原理：本設計主要使用了實驗方法。利用了visualbasic2008的語法，無線傳送編碼的發射接收原理。

6．該專案的主要貢獻(創新部分)：為中小學運動會中的田徑比賽提供一種價廉物美、安裝簡便、計時準確的系統。

7．他人同類研究的情況調查：田徑比賽的計時器多種多樣；但經過資料搜查後，並未發現與我的作品完全相同的田徑計時系統。

8．進一步完善該專案的設想：以感應器取代手動按鈕。

新型短距起降飞行器

北京市第四中学

作者：赵嘉珩

辅导教师：彭鹏黄振

项目简介

本设计为一种新型短距起降飞行器。采用连翼-鸭翼组合的新式机翼布局，结合连翼与鸭翼的各自优点，相互弥补，根本上解决了大型客机、运输机短距起降的问题，提高了飞机的整体安全性。文中着重对连翼-鸭翼组合式布局的相关性能与性质，在气动、结构等主要方面进行了分析。大型运输机对于机场跑道长度的依赖程度很高，紧急情况下大型运输机活动性受到很大限制。其次常规布局运输机并不擅长失速改出，会因为错误操作或剧烈的气流变化导致失速，引发坠机，因此我设计并制造样机来解决上述问题。

项目设计制造了3架样机，进行了大量技术测试，包括：试飞、模拟风洞测试、结构强度测试等，有效的证明了原始假设，并得出了相关结论。

本设计采用新型连翼-鸭翼组合式布局，结合机内电子系统，验证新型布局的可行性。全机内部结构遵循真实运输机，具有一定可比性。通过样机试飞证明其良好的短距起降能力和操纵安全性。

项目采用了试验法、对比法、理论推理等多种方法进行研究。

本项目的创新点：创新性的采用鸭翼连翼组合式新型布局，拥有较好的短距起降能力，易于退出失速，高结构强度、刚度使飞机具有很好的安全性能。

目前国内外没有成型的鸭翼连翼短距起降运输机，大多停留在连翼机的阶段。

今后该项目将在控制面、减阻等方面进行修改，继续优化鸭翼连翼机的设计。

智能追光系统

作者：北京市中国人民大学附属中学　赵若辰

北京市清华大学附属中学　金钰皓

北京市第十九中学　段梦琦

辅导教师：张文龙　李作林　郑晓

项目简介

人体检测与跟踪技术越来越引起人们的重视，当前的舞台聚光追踪系统多用人工进行操作，在自动化方面有很大的改进空间，受此启发，我们设计制作了基于人体检测与跟踪技术的一种智能追光系统。

我们设计的智能追光系统由底座、二自由度变速云台、Kinect视觉传感器、聚光灯和控制计算机构成。Kinect和聚光灯安装于云台上方，云台可以进行水平和俯仰两个方向的转动。我们还设计了人体检测的图像处理算法，实现人体跟踪的角度位置控制，同时为了提高系统的实用性，考虑并解决了多人干扰和遮挡问题，使追光系统能够准确跟踪人体目标。

本项目的研究过程包括：①受到舞台灯光控制的启发，确定题目，进行技术查新与检索，确定设计方案与研究方法；②设计云台及其控制器，实现上位机（计算机）对云台的控制，调试达到较好的实时性和精度；③设计基于Kinect传感器的人体目标检测提取算法。④设计追光系统的PID控制算法，实现单人目标跟踪；⑤考虑到系统的实用性，设计多人干扰和遮挡问题的处理方法，提高追光的跟踪准确度。

本项目综合运用了计算机视觉、计算机控制等科学工程技术，设计实现了智能追光系统，使其在舞台灯光控制、社区安防等领域都有很大应用前景。在舞台光控中，智能追光系统可以实现灯光自动跟踪舞台演员功能；而在安防监控中，当监控摄像头中出现人时，智能追光系统可以控制摄像头自动跟踪视野内人的移动，达到监控目的。

经检索，未发现与本项目相同的报道。

本项目计划在人体探测和跟踪问题上进行更深入的研究，如采用更好的传感器，使有效探测距离更远，达到真正的实用目的；设计更好的算法，处理更复杂的场景中的人体跟踪控制等。

本项目中，赵若辰负责追光系统的整体设计和云台控制方案设计；金钰皓负责基于Kinect的人体识别与跟踪算法的设计；段梦琦负责系统的结构设计和搭建。

太阳能手机充电站

澳门特别行政区濠江中学

作者：黄立宇

辅导教师：何忠亮  谭勇倡

项目简介

简介：本产品是为公众的手机、平板电脑等提供充电的设备，是由太阳能电池板，控制器，蓄电池，稳压电路，充电室照明电路，语音提示电路以及后备充电电路等组成的实用新型产品。适宜安装在学校、公园、商贸广场、机场、车站、码头等室外公共场所为途径的用户提供充电服务。其具备国内外同类产品的功能，依靠太阳能供电，减少对市政电网的依赖，节约了不可再生能源的消耗，并选用30w太阳能电池板，12伏/20ah免维护蓄电池，电量充足，能满足各类3G手机、平板计算机等数码产品充电需要。

本产品外形设计传统但不古板，色彩清新且稳重，易为公众所接受，并设有四个充电室，各配备钥匙，安全方便。本产品优化了整体电路，每个充电室都具有红外触发语音提示，充电电压电流显示，灯光照明等人性化功能，方便用户。产品提供稳定的5伏1500mA直流电源，供普通充电或快速充电选择使用，而且设计了多路控制开关，减少了各电路的静态能耗，是一款性能较完备，国内外尚无先例的产品。

思路：手机等电子产品已经十分普及，但非常耗电，其内置电池电量有限，需及时充电，才能维持正常工作。经网络查寻，国内外类似产品都有缺陷：有的轻便小巧，但电量有限；有的利用了太阳能，但属快充模式，不提供储存设备；更多是安装在室内，由电网供电的充电设备，……于是我选择了设计一款用于户外公共场所，利用太阳能的新型手机充电设备。

在老师辅导下，我确定了如下思路：1、产品应用好太阳能，不依赖市政电网，属清洁环保型；2、外形设计有特色；3、具备国内外类似产品所有功能，有充足的电量，能提供安全稳定的5V1500mah充电电源；4、采用“寄存箱型”结构，便于用户寄存充电；5、产品应体现人性化，包括不同人群设计不同高度的工作面，以及各种方便操作的功能。