濕地鳥類智能化生態(tài)鳥巢

◆湖南省南縣第一中學 黃宸懿

本期點評專家

譚迪熬中國發(fā)明協(xié)會院士專家咨詢工作委員會首任專家，中國發(fā)明協(xié)會中小學創(chuàng)造教育分會會長，科技創(chuàng)新教育特級教師，教育部國培計劃專家?guī)鞂＜摇?/p>

湖南南洲國家濕地公園位于湖南省北隅的南縣境內(nèi)，這里氣候溫和濕潤，為鳥類尤其是水禽類動物提供了優(yōu)良的生存、越冬環(huán)境，是許多珍稀瀕危候鳥的重要棲息地、繁殖地與中轉(zhuǎn)站。

越來越多的鳥類選擇到濕地棲息繁殖，如果缺乏筑巢的材料與適宜的鳥巢環(huán)境，鳥類的繁殖難免會受到影響。可否制作戶外人工鳥巢為鳥類提供棲身之地？如果制作一個既能監(jiān)控鳥類生存繁殖又能提供適宜的飲食、溫度、濕度、光照等條件的智能化生態(tài)鳥巢裝置，有利于鳥類的生存繁殖，還能吸引更多的珍稀鳥類，實現(xiàn)人工招鳥。

我的想法得到了學校科技輔導老師的肯定，在他們的鼓勵下，我開始了實踐探究。

一、濕地鳥類最佳生存繁殖環(huán)境

通過查閱相關(guān)文獻和請教專業(yè)鳥類養(yǎng)殖戶，經(jīng)過多次實驗，我確定了適合濕地鳥類生存繁殖的影響參數(shù)，如表1。

表1 適合濕地鳥類生存繁殖的影響參數(shù)

二、設(shè)計方案

（一）系統(tǒng)組成

基于人工智能物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的濕地鳥類智能化生態(tài)鳥巢主要由鳥巢本體、各功能部件、傳感器、傳輸部分、控制部分和軟件監(jiān)控平臺組成。

（二）系統(tǒng)功能

1.溫濕度監(jiān)測及控制。物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)可24小時監(jiān)測鳥巢內(nèi)的溫濕度，當溫濕度高于或低于設(shè)定范圍時，系統(tǒng)自動報警，并將現(xiàn)場的情況通過短信發(fā)到用戶的手機上，監(jiān)控界面彈出報警信息。用戶通過重新設(shè)置，打開溫濕度控制設(shè)備，當溫濕度恢復正常值時，系統(tǒng)自動關(guān)閉。

2.光照監(jiān)測及控制。光照時間的長短決定了鳥類的繁殖周期和生存品質(zhì)，設(shè)置加熱燈的開燈時間即可保證充足的光照。

3.自動加水換水及控制?？刹捎米詣酉滤?，也可通過程序控制加水器自動加水、換水。

4.自動開關(guān)門及控制。通過程序控制電機實現(xiàn)自動開關(guān)門，方便鳥類進出，防止它們淋雨。

圖1 濕地鳥類智能化生態(tài)鳥巢設(shè)計圖

圖2 作品模型圖

5.糞便處理系統(tǒng)及控制。通過程序控制糞便清理系統(tǒng)實時清理回收糞便。

（三）軟件監(jiān)控平臺

1.用戶可登錄軟件監(jiān)控平臺，實時掌握鳥巢生存環(huán)境信息，獲取異常報警信息及預警信息，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果自動調(diào)節(jié)，給鳥類一個溫馨、舒適的環(huán)境。

2.控制模式分為手動模式和自動模式，可智能化調(diào)控，PC端可實時在線監(jiān)測界面，操作靈活。

3.自動模式下，設(shè)備根據(jù)上下限自動調(diào)節(jié)控制。

我將木箱加工成鳥巢本體，購置了加熱器、加濕器、水泵、減速電動機、控制芯片、攝像頭等，制作成基于人工智能物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的濕地鳥類智能化生態(tài)鳥巢。

三、創(chuàng)新點

1.在對南洲濕地鳥類生存繁殖環(huán)境研究的基礎(chǔ)上，針對鳥類巢穴不足的問題，提出基于人工智能物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的濕地鳥類智能化生態(tài)鳥巢的創(chuàng)意，并設(shè)計制作適合濕地鳥類棲息繁殖的智能化鳥巢模型，為鳥類提供良好的生存繁殖環(huán)境，也為飼養(yǎng)鳥類寵物提供了新思路。

2.通過傳感器、無線傳感網(wǎng)、無線通信、智能管理系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)等技術(shù)，對鳥類生存環(huán)境的溫度、濕度、光照時間、自動換水、喂食、自動監(jiān)測防盜等進行全方位的監(jiān)測管理以及遠程控制，有利于收集濕地鳥類的生存數(shù)據(jù)，為保護濕地鳥類作出貢獻。

3.通過共筑鳥巢踐行關(guān)愛鳥類，保護鳥類，善待大自然，引導公眾樹立人與自然和諧共處的理念，喚起更多人關(guān)注鳥類、保護濕地、熱愛自然的意識。

作者心聲

在研究和設(shè)計本項目的過程中，我的創(chuàng)新思維能力、動手實踐能力得到了提升。本項目中的實驗活動也讓我深刻體會到了實驗研究在科技創(chuàng)新中的重要作用。

參加科技創(chuàng)新競賽活動對我的學科學習和知識運用都有很好的幫助。從創(chuàng)意提出到項目完成的半年多時間里，我得到了很多人的幫助。感謝父母對我開展科技創(chuàng)新活動的理解與支持，感謝南縣鳥類保護協(xié)會工作人員為本課題的研究提供咨詢，感謝老師提供的指導。

從這次科技創(chuàng)新活動中，我收獲了成功的喜悅和極大的自信心，今后我也會更加積極探索，為社會貢獻自己的力量！

專家點評

黃宸懿同學的濕地鳥類智能化生態(tài)鳥巢是一項基于本地區(qū)濕地鳥類增多、巢穴不足的問題而設(shè)計制作出的發(fā)明作品。雖說這項作品還只是一個有待改進的模型，但它的積極意義是顯而易見的：

其一，因地制宜加獨具慧眼的選題方式讓人眼前一亮。南縣處于洞庭湖濕地的北端，在這個生物多樣性亟待保護的年代，黃宸懿同學能敏銳地抓住這個課題并堅持研究，說明他既有環(huán)保意識，又有科研潛質(zhì)。

其二，該作品通過無線控制模塊、糞便處理系統(tǒng)、食物自動喂養(yǎng)系統(tǒng)、遠程監(jiān)測控制系統(tǒng)等對鳥類生存環(huán)境進行全方位的監(jiān)測管理和遠程控制，為野生鳥類種群的快速恢復提供了較為有利的條件。同時也體現(xiàn)了作者STEAM理念的運用及應用跨學科知識解決問題的能力。

但應指出的是，該作品還要進一步有針對性地完善與提高。首先，研究對象是“鳥巢”而不是“鳥屋”。其次，洞庭湖濕地生活著多種鳥類，生活習性各有不同。再次，不同鳥類的鳥巢樣式與所處的位置也是不同的。