家有花木

草木春葳蕤，在這個萬物生長的季節(jié)，很多家庭種植的花草都會抽出嫩芽，或是綻放新花。美麗的花草需要精心呵護(hù)，但因?yàn)闂l件所限，很多人無法做到及時關(guān)心照料。譬如，忘記按時澆水;不知道應(yīng)該按照植物需水量澆水;外出一段時間，花草無人打理……

本期的幾位“未來愛迪生”提供了一些解決方案，你覺得怎么樣？

家庭智能魚菜共生系統(tǒng)

魚菜共生是一種新興的養(yǎng)魚種菜方式，魚的排泄物在微生物的作用下分解為植物所需的營養(yǎng)物質(zhì)，構(gòu)成一個封閉的養(yǎng)殖系統(tǒng)。這種技術(shù)一般用于養(yǎng)殖業(yè)，而我們設(shè)計(jì)了一個家庭智能魚菜共生系統(tǒng)，可以在家中同時養(yǎng)魚種菜。它既是觀賞用的水族箱，又能提供新鮮蔬菜，一舉兩得。

如下圖，它由植物生長床體和蓄水箱組成。植物生長床體最下面的海綿過濾層，會過濾蓄水箱中魚糞便的大顆粒雜質(zhì)，讓有機(jī)物通過，附著在第二層硝化床上，微生物在此將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為植物所需的營養(yǎng)物質(zhì)，供生長在植物限位板上的蔬菜吸收。

蓄水箱裝有智能控制系統(tǒng)，其中傳感器全天候檢測各種數(shù)據(jù)（如pH、氧含量、氮含量），傳送給單片機(jī)，單片機(jī)調(diào)控水泵，水泵通過上水管將蓄水箱底部帶有魚糞便的水輸送到植物生長床。這些水被植物生長床過濾后，通過下水管回到蓄水箱內(nèi)，完成一次循環(huán)。單片機(jī)還控制喂食器、氧氣泵、電加熱系統(tǒng)等，智能調(diào)控水質(zhì)環(huán)境，讓蓄水箱里的魚健康生活。

上海大學(xué)附屬中學(xué) ?陳斐揚(yáng) ?趙一凡 ?呂逍洋

專家說：作品構(gòu)思巧妙，實(shí)用性強(qiáng)，具有美觀、環(huán)保、節(jié)能、實(shí)用、省水等優(yōu)點(diǎn)。雖然目前社會上已有一些相關(guān)技術(shù)，但是該作品巧妙地應(yīng)用了智能控制系統(tǒng)，用傳感器、單片機(jī)調(diào)控喂食器、氧氣泵、電加熱系統(tǒng)等，能更好地滿足現(xiàn)代家庭的需求。

該系統(tǒng)需要大量氧氣，否則細(xì)菌的無氧分解會產(chǎn)生對魚有害的氣體（如硫化氫）。建議使用時放在陽光充足、通風(fēng)條件好的地方，還可以考慮利用太陽能供電。

濕度可視化花盆

我在蒔花弄草時，發(fā)現(xiàn)不同植物對水的需求量不同，但大多數(shù)人都是憑經(jīng)驗(yàn)決定澆水量的。我想，如果人們能一眼看出花盆內(nèi)土壤的濕度，不就可以依據(jù)植物的需水要求來澆水了嗎？所以我發(fā)明了一個濕度可視化花盆?；ㄅ璧慕Y(jié)構(gòu)如圖1，盆體用透明的玻璃或者塑料制成，盆內(nèi)側(cè)用厚不干膠粘貼一張六點(diǎn)無鈷空氣濕度試紙，再在花盆內(nèi)套上一層疏水透氣材料（可用呼吸紙），最后放入土壤。濕度試紙可顯示10%—60%的6個濕度（如圖2），如濕度為30%時，就會有3個點(diǎn)變色。主人可以透過花盆，清晰地看見濕度試紙的變色情況，了解花盆內(nèi)土壤的濕度。我還根據(jù)常見植物的濕度需求，制作了與之配套的濕度卡（如下表）。按卡決定澆水量，方便又科學(xué)。

上海市實(shí)驗(yàn)學(xué)校東校 ?甘蘇羽

指導(dǎo)教師 ? 陶 ?菁

專家說：甘蘇羽同學(xué)對于生活中的現(xiàn)象觀察仔細(xì)，慧心巧思，巧妙地利用了空氣濕度試紙，將本來看不見的土壤濕度可視化，方便人們在種植過程中把控好土壤濕度，達(dá)到理想的種植效果。

但是否可以對濕度卡作一些改進(jìn)，應(yīng)用到傳統(tǒng)花盆上呢？這樣更有利于推廣使用。其實(shí)還可以與自動灌溉裝置結(jié)合，通過濕度感應(yīng)器，按植物的需水量設(shè)定好澆水程序，根據(jù)土壤濕度變化，自動澆水。

家庭花房智能控制器

很多喜愛花草的家庭，會在家中設(shè)置一個專門的花房?；ú莘N類一多，人工照顧起來就比較費(fèi)事。已有的智能花房技術(shù)設(shè)備適用于大型花房，價格昂貴。于是我們就設(shè)計(jì)了一套家庭花房智能控制器，它采用Arduino Uno R3作為主控制板，通過光敏傳感器模塊、熱電偶溫度傳感器模塊、土壤濕度傳感器模塊采集花房的光照、溫度和土壤濕度數(shù)據(jù)。

我們根據(jù)植物生長的要求，確定光照和溫度的控制算法——這是我們發(fā)明中最難的部分，也是關(guān)鍵。應(yīng)該增加光照的地方，要卷起遮陽簾，反之要放下遮陽簾;溫度過高，要打開風(fēng)扇，反之要關(guān)閉風(fēng)扇。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，我們設(shè)計(jì)好程序，將花房的光照和溫度控制在一個合理的范圍內(nèi)。另外，考慮到自來水中殘留氯氣對植物有傷害，我們采用潛水泵從蓄水池抽水進(jìn)行滴灌。因?yàn)樽詠硭谛钏刂蟹胖靡欢螘r間后，氯氣會釋出，用這樣的水滴灌更好。滴灌控制較為簡單，我們根據(jù)植物特性，設(shè)置土壤濕度低閾值和高閾值。當(dāng)測得的土壤濕度低于低閾值時，打開潛水泵進(jìn)行澆灌，同時提高土壤濕度檢測的頻度，一旦達(dá)到高閾值，就關(guān)閉潛水泵，讓土壤濕度保持在一個合理的范圍內(nèi)。

上海市嘉定區(qū)金鶴中學(xué) ?樊欣雨 ?匡梓謬 ?吳 ?懿

指導(dǎo)教師 ?施 ?強(qiáng)

專家說：這個發(fā)明針對性強(qiáng)，技術(shù)含量高。其中傳感器和智能系統(tǒng)的應(yīng)用，將給家庭花房帶來革命性的改變，大大提高種植效果。建議增加顯示器，顯示感應(yīng)器獲得的各種數(shù)據(jù)，讓花房主人能夠直觀地了解花房的當(dāng)前狀況，從而更好地進(jìn)行調(diào)控。另外，還可以考慮使用太陽能和雨水收集裝置，這樣更加環(huán)保。

多肉植物自動伸縮晾曬系統(tǒng)

我媽媽喜歡種多肉植物。這些肉嘟嘟的植物需要曬太陽，但又不能曬太久。媽媽早上出門前把它們放在外面，晚上再收回來，它們就曬傷了。我想幫媽媽解決這個煩惱，就發(fā)明了多肉植物自動伸縮晾曬系統(tǒng)（如右圖）。在陽臺或窗臺上安裝一個放置多肉植物花盆的可伸縮金屬架，它可用光控裝置和觸控裝置來控制。當(dāng)光線達(dá)到一定強(qiáng)度的時候，光控裝置控制金屬架伸出，讓多肉植物曬太陽?？梢杂糜?jì)時裝置設(shè)定時間，到時自動收回。如果下雨，雨滴滴到觸控裝置上，金屬架也自動收回。也可用濕度感應(yīng)器來感應(yīng)是否下雨，控制金屬架的伸縮。因能力所限，我不會設(shè)計(jì)程序，就用樂高做了一個光控和觸控的展示模型（如左圖）。我希望以后能設(shè)計(jì)App，通過手機(jī)或電腦遠(yuǎn)程控制晾曬架，這樣?jì)寢尵涂梢宰屪约盒膼鄣亩嗳庵参飼竦胶线m的陽光了。

上海市江蘇路第五小學(xué) ?陸奕恒

指導(dǎo)教師 ?虞 ?姝

專家說：作品貼近生活，巧思妙想，具有很高的實(shí)用價值。遠(yuǎn)程遙控晾曬架的設(shè)想非常好地解決了陽光過于充分的問題。如果在市場上推出，一定會立刻受到種“肉”人士的追捧。建議可將這個系統(tǒng)和晾衣架結(jié)合起來，更好地利用陽臺的空間，達(dá)到一架多用的效果。

他山之石

隨意轉(zhuǎn)向花盆

這款花盆的底部是尖的，因此可以輕輕撥動它，讓花盆改變朝向。如果用它種植喜光的植物，可以讓植物向著太陽，獲得更多的陽光。反之則調(diào)轉(zhuǎn)方向，背朝太陽，適應(yīng)喜陰的植物。另外，風(fēng)也能讓花盆轉(zhuǎn)動，富有趣味。

會長大的折紙花盆

植物會逐漸長大，而花盆不會，所以有的植物長大后，需要換到更大的花盆中去。但這一款折紙花盆會隨著植物一起長大，它是用折紙材料制作的幾何結(jié)構(gòu)花盆。這些幾何結(jié)構(gòu)可以伸展開，使得花盆就像植物長大一樣，變得容量更大。

專家說： 發(fā)明設(shè)計(jì)巧妙，制作簡單，成本低廉。水肥一體不僅環(huán)保，還提高了種植效率。電子定時器實(shí)現(xiàn)自動灌溉，省時省力，適合家庭陽臺種植。不過各種植物，種類、生長高度不同，滴灌可以考慮改為對植物根系的滴灌，結(jié)合上方噴淋澆灌，效果更好。

水肥一體陽臺種植裝置

陽臺種菜是近年來流行的新風(fēng)尚，但種植技術(shù)、成本投入等方面的限制，阻礙了很多家庭來嘗試。我設(shè)計(jì)了一套水肥一體陽臺種植裝置，成本低，操作便捷。

水肥一體，是指把肥料溶解在水中形成水溶性肥料，再灌溉植物，這樣可以發(fā)揮肥水協(xié)同效應(yīng)，與傳統(tǒng)施肥方式相比更高效環(huán)保，而且更適合家庭陽臺的環(huán)境。我設(shè)計(jì)的裝置如右圖。針對綠葉蔬菜的需水要求，在花盆中部設(shè)置噴頭用于滴灌，上方設(shè)置噴頭用于噴淋。上方噴頭可通過調(diào)節(jié)裝置改變高度。水管連接潛水泵，通過潛水泵從蓄水池中取水肥灌溉。另外，我用電子定時器來控制潛水泵，從而控制灌溉時間，實(shí)現(xiàn)了自動灌溉，省時省力。

上海市川沙中學(xué) ? 王 ?喆

指導(dǎo)教師 ?褚 ?瓊 ? 張曉菲