基本信息

第一作者姓名：苏洛瑶

性别：女

民族：汉族

第一作者学校：澳门培正中学

第一作者人所在年级：小学六年级

第一作者人所在年级：

性别：

民族：

第二作者人所在学校：

第二作者人所在年级：

辅导教师姓名：袁国展

作品摘要

*结构组成：

为了解决浮力问题，选用浮板作为「水质监测无人船」的船体，我选用了快船的马达，但是快船的马达不能浸泡在水中，所以我就运用三维建模去设计了保护马达的外壳。

我在船体的上方放置Arduino Uno、电机控制模块、抽水马达、锂电池、PS2接收模块、物联网模块，同作遥距控制无人船、收集水质样本和把收集的数据上传至云端；而船体的下方安装了PH值传感器、水温传感器和浊度传感器，用作收集水质数据。

*主要特征：

作品主要特征是：以浮板作为「水质监测无人船」的船体，运3D打印的工件保护快船马达，以免浸泡在水中，为了能够测量水质，我在浮板上钻了三个洞，令PH值传感器、水温传感器、浊度传感器可以测量水质数据。为了方便调试，上方有一个收纳零件的密实盒子，里面放置着开发板（DFRobot的Arduino Uno）、电机控制模块、锂电池、PS2接收模块、物联网模块，以保护电子零件，避免接触到水。

*主要用途：

「水质监测无人船」是用于测量水质和收集水质样本，它应用范围可以在泳池、湖泊和泳滩，可以在测量水中的温度，浊度，酸碱值，以物联网模式监测水质数据，并且可以测量远离岸边的水质，以取代传统的人手监测。此外，由于本项目的船体是由浮板组成，它也可以用于救援，就像水灾过后，当有人遇溺时，如果大型船只难以进入时，本项目就可以在这些狭窄通道的水面上并自由穿梭，找出遇溺的人及进行救援。

*创新点：

「水质监测无人船」的创新点是：可以利用遥距方式控制，除了测量岸边的水质外，亦可以测量远离岸边的水质，并把数据上传至云端，以供同家可以在物联网监测水质；传感器可以同一时间同一地点来进行测量水质，亦可以同时亦可以遥距收集水质样本；本项目以浮板作为船体，体积细小，可以在狭窄的位置用作救援。

作品说明

*问题提出：

*提出的问题和解决的问题：

我想设计这个「水质监测无人船」是因为泳滩的水可能含有细菌，需要定时检测；此外，在澳门每当遇到风灾时，低洼地区都会出现水浸的情况，有时候，大型的船只可能难以进入搜索和救援，设计一个可以测量水质及水上救援于一身的作品。在制作上要解决以下的问题：1.船体要怎样设计？2.怎样可以遥距收集水质数据？3.由于取代传统的人手测量，如果以机器的方式去测量，怎样解决防水的问题？

研究问题的原因和意义：

本项目可以取代传统的人手测量工作，以减轻人手负担；除了测量岸边的水质外，亦可以测量远离岸边的水质数据，以物联网模式把数据上传至云端，令水质数据更加全面，以及方便用家监测数据和了解不同位置的水质数据。它也可以用于救援，就像水灾过后，当有人遇溺时，它就可以进入不同的地方去进行救援工作。

*解决方案：

解决问题的办法：

设计方案，先考虑特点，第一体积不能太大；第二方便运作；第三船上面的盒子不能进水；第四解决浮力，第五把数据传到网上。第一和四点，要选择材料，解决浮力，要了解密度的概念，分析哪些物体能浮，初时考虑木板，但木板长期浸泡在水，会出状况，会滋生细菌、木材内藏水等，所以选用浮板当作本项目的船体，再是想如何令它运作，我选用快船马达，但快船马达不能浸在水中，要做好防水工作，我运用3D设计了保护马达的外壳，为了让动力装置能装在浮板，不进水，运用AB混合胶，把两者空隙封好。为了可以遥距控制，运用了开发板，配合电机控制模块和PS2接收模块，以达到遥距控制；为了遥距测量水质数据，我在下方放置了PH值、水温和浊度传感器，并配合物联网模块，把测量的数据上传至物联网。

发明研究的重点：

本項目研究的重點如下：

1. 遙距控制、測量及收集水質數據

2. 把數據上傳至物聯網

3. 探究本項目的防水及浮力

发明研究的难点：

要解决浮力，要了解密度的概念，分析哪些物体能浮，初时考虑木板，但木板长期浸泡在水，会出状况，会滋生细菌、木材内藏水等，不使用木板，下个选用浮板当作品的船体，再是想如何令它运作，我选用快船马达，但快船马达不能浸在水中，要做好防水工作，我运用3D设计了保护马达的装置。开始要装上传感器时，我就不知道要如何去接线及编写程序去测量数据，那我就在网上去寻找资源去学习。

发明研究的难点：

要解决浮力，要了解密度的概念，分析哪些物体能浮，初时考虑木板，但木板长期浸泡在水，会出状况，会滋生细菌、木材内藏水等，不使用木板，下个选用浮板当作品的船体，再是想如何令它运作，我选用快船马达，但快船马达不能浸在水中，要做好防水工作，我运用3D设计了保护马达的装置。开始要装上传感器时，我就不知道要如何去接线及编写程序去测量数据，那我就在网上去寻找资源去学习。

本发明使用方法、附图说明性文字：

先把本项目接上电源，然后就可以用PS2遥控手把去控制「水质监测无人船」驶去一个用家想测量的地方，如果你想它去测量水质，你可以按着手把的三角形的小按钮，他就会测量水质，测量到之后，就可以在物联网(https://iot.dfrobot.com/)去查看收集到的数据。如果你要它去收集水质样本，就按着圆形的小按钮，它就会用抽水马达去抽取水中的样本至样本瓶内，把它驾驶回来，便能够进一步化验水质样本。

*使用或试用效果：

为了测试本项目的成效，我在学校的水池和室外的湖泊做了测试，发现本项目—「水质监测无人船」能够在水中航行畅顺，并且其接收范围约18米，能够数集到特定位置的水质数据和样本，并且可以透过物联网监测到水质数据，十分方便。此外，我亦对比了岸边和远离岸边的水质数据，发现是两个位置的数据是有差别的，故此，本项目能够获得更全面的水质数据，以供参考。

*优点：

「水质监测无人船」有两大优点：

1. 可以遥距测量水质数据和透过物联网方式监测数据，取代传统的人手测量，以减轻人手负担，以及方便用家记录数据。此外，亦可以收集岸边和远离岸边的水质数据，令获得的数据更全面。

2. 本项目体形比较娇小，而且船体由浮板组成，能够在澳门每当遇到风灾时，低洼地区都会出现水浸的情况时，能够到狭窄的位置进行救援，可以减少遇溺的人死亡的机率。

*还需进一步研究的问题：

在后期改进方面，因为「水质监测无人船」目前是以人手遥距控制，在未来上想加入自动航行模式，可以自动航向特定的坐标，以监测特定位置的水质；此外，为了优化救援工作，我想在本项目加入镜头，并把图像传送到救援人员，以加快搜救工作，拯救生命。

作品图片

查新说明