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潇湘晨报 10-27

一次大堵车后,长沙三名高中学生制作出“永不停止的信号灯”

行车在路上,遇到因信号灯故障而导致的交通瘫痪,你会怎么做?长沙县第一中学三名高二学生的做法是,设计制作一个 " 永不停止的信号灯 "。

日前,在 2020 年长沙县中小学创客 · 创新 · 创造展示上,一个可翻转的智能信息号灯受到了广泛关注。这是长沙县一中高二学生王子烨、杨文韬和王俊杰共同研发制作的《基于 5G 网络交通信号灯故障智能更换预警装置》,目前已获得 2020 年全国青少年科技创新大赛长沙市一等奖。

一次大堵车让高中学子萌生创新想法

设计这套信号灯装置,源于王子烨在高一时的一次堵车经历。王子烨回忆:" 那次放假爸爸开车来接我回老家,半路遇到大堵车,我发现是因交通信号灯故障而引发交通事故,继而致使车辆积压交通瘫痪。我们在车上等了近两个小时,交通信号灯才被修好,道路通行逐渐恢复。"

在堵车的那两个小时里,王子烨除了焦急,更多的是开始思考 " 为什么交通信号灯会出故障,为什么修复起来要这么长时间,若每起交通信号灯故障都引发大堵车那会耽误大家多少时间 " 等问题。

也正是在那时,王子烨参加了长沙县一中开设的人工智能创客选修课的学习,课程指导老师是长沙县创客首席名师段贤清老师。在每周三下午的人工智能创客课堂上,段贤清经常跟大家讲:" 留心观察生活,发现人们有哪些困难,我们就想办法去解决困难,就是发明和创新。"

于是,经历了那次大堵车后,王子烨向段贤清提出了自己的想法,并找到了杨文韬和王俊杰两个组成了团队。

为解决备用灯被卡问题实验了上百次

段贤清介绍,作为指导老师,他重在引导学生了解研发过程,实际设计与操作主要考验学生的智慧。他建议三位同学在设计之前,先去调研采集数据,明确要解决的问题是什么。

说做就做,王子烨、杨文韬和王俊杰三位同学开始分工合作,每周末回家时,他们就开始留意各自路上经过的信号灯的状态。他们还选取了一些车流量较大的路口,花 10 到 20 分钟的时间观察那里的信号灯。为了深入了解车辆与行人的 " 痛点 ",他们还设计了调查问卷进行广泛的意见搜集。对于交通信号灯出故障之后的发现与修复工作,他们也走访了相关部门。

在进行充分地数据采集和分析后,王子烨、杨文韬和王俊杰开始着手设计与制作。10 月 26 日,三位同学在学校的创客工作室演示了他们的作品,这套红绿灯装置可以对故障进行智能检测,一旦检测到红黄绿哪个灯出现了故障,就会自动启动备用灯,同时能够通过物联网将故障信息实时传送到管理中心。

在日常生活中,交通信息灯有时还存在被汽车、在大风等外力作用而发生倾斜,致使驾驶员看不到红绿灯的情况。考虑到这一点,三位同学在这个信号灯装置的上下两端都加装了备用灯,如果在使用中灯箱出现倾斜,上下两端的信号灯将自动开启,以方便驾驶员和行人不论从哪个角度都能看到信号指示。

三位同学表示,这个信号灯装置的设计与制作用了几个月的时间,于今年 3 月初步完成。在设计与制作的过程中,他们不但运用了数学中的统计与分析、计算与测量等知识,也研究攻克了物理中的力学、电子学等应用,还接触学习了简单编程,其中最难的地方就是电路连接。" 备用灯被卡在里面转不过来是我们遇到的最大困难,为此我们调适、实验了上百次 ",杨文韬说。

不仅如些,这套成型的装置全部是三位同学自己动手组装的。从购买各种元件与材料,到安装调适,段贤清认为:" 这里面也体现了三位同学的工匠精神,要求他们的组装误差要非常精细。"

接下来,段贤清表示会帮助同学们申请发明专利。据了解,他已带领工作室学生申请发明专利 9 件,实用新型专利 15 件。

与此同时,段贤清表示创客工作室主要目的就是培养学生的创新精神,王子烨、杨文韬和王俊杰三位同学也不约而同地说:" 创新很棒,自己在创新中成长了很多。" 他们均表示通过这次实践,感受到生活中的很多不便可以通过创新来改变。对于未来,他们希望自己能够在创新之路上走得更远。

潇湘晨报记者 李楠

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