数字中国创新赛中小学赛道榕入围作品（二）

海峡教育报讯  2020数字中国创新大赛中小学生赛道于今年1月启动。本次大赛是由数字中国建设峰会组委会主办，福建省数字福建建设领导小组办公室、福建省教育厅、福建省科学技术协会、福州市人民政府、福州市教育局、福州市科学技术协会、商汤科技共同协办的一项面向福建全省中小学生开展的人工智能科技创新项目评比和科技人才的培养活动。旨在落实国务院有关加强人才培养的要求，布局省政府教育现代化发展格局，发现具有发展潜力的科技创新项目，以及具有科研潜质的优秀学生，进一步激发学生学习科学技术的热情，特别是人工智能相关的计算机科学、数学等相关学科，普及人工智能的科学知识，推动人工智能基础教育的发展。

本次比赛共有490个参赛项目、1807人（学生921人，老师886人）参与激烈角逐。其中人工智能大类293个项目，计算机科学100个项目，工程学84个项目，数学3个项目。在经历初赛、复赛选拔后，最终60支队伍获得了评委的推荐，晋级决赛。福州市参赛项目242个，27个作品入围。

今日开始，福州教育微信公众号将分期刊登本次大赛福州市入围作品。一起关注吧！

01

福州第十九中学 刘明翔：《利用单片机对传统物理实验设备的改进与探究》

创作说明

中小学都会学习关于单摆的实验，小学用单摆测量周期，初中用单摆测量机械能守恒、高中用单摆测重力加速度等，这些实验都会涉及到单摆。经过访谈物理老师和查找资料后发现，这些重要实验基本不会在课堂中实施，原因在于传统单摆实验使用秒表和铁架台，实验误差比较大，耗时比较长，处理数据麻烦，在短短的45分钟之内很难获得有效的数据，如下图所示。因此以本实验为例，使用micro:bit结合电磁铁等设备，采用数据化手段获取大量有效数据，使得单摆探究实验的实验效率和实验效果大大提高。

这个装置有四大创新点：1.可以支持有网络和无网络两种模式，在有网络时数据直接上传物联网，在iot物联网平台中直接获取周期的数值，直接形成数据统计图，免去了重新记录和绘图的麻烦；在无网络时，可以在串口监视器中获取数据，免去手动计算周期的困扰，使得实验效果得到提高；2.数字化手段，直接准确采集摆球运动的数据并进行数据处理，实验效率高；3.所有硬件装置都是开源硬件，可以重复利用，价格低廉，性价比高；4.采用电磁铁释放摆球，免去了摆球绕“8”字的困扰，实验结果更准确；具体如下图所示：

02

福州时代中学 冯啸：《Arduino超声波智能小车》

创作说明

本作品通过设计、制作，并使用基于ATmega2560处理器的Arduino Mega2560 R3开发板编写的超声波智能小车程序，研究复杂环境下无人驾驶与其他技术，防止小车撞向障碍物，实现全方位实时行驶状态监控、刷新并显示数据，提升行车安全，避免司机因疲劳驾驶等原因而产生交通安全问题，减少交通事故。

此Arduino 超声波智能小车作品分为两个阶段完成。

第一阶段，作者实现了超声波智能小车的基本功能：

1.识别障碍，显示距离：通过超声波云台实时测量前方的障碍物到小车的距离，实时将距离显示到液晶屏。

2. 准确测量，及时判断：当超声波云台获取的距离小于3cm或者大于450cm时会重新测量（超声波模块的测量规格）。

3. 发现危险，及时反应：当超声波云台测量前方距离小于30cm时，小车停止、后退、转弯，重新测量。

4. 判断左右，及时调整：超声波云台转动至180度（左），90度（正前），0度（右）测量距离保存到变量中。如果前方距离小于10cm，那么小车后退400毫秒（PWM转速220），以防止转弯过程中碰撞障碍。接下来比较左右：如果左边距离大于右边，且左边距离大于25厘米时，小车左转（右边距离大于左边相反）。并将左右两边测量到的距离打印到液晶屏上。

5. 避免峡谷效应：当云台判断左右和前方都小于25cm时，小车就进入了“峡谷”，称为峡谷效应，小车原地左转（或右），使车头朝外。

第二阶段，作者在外观和功能上作了进一步调整。

1.利用建模软件和3D打印技术制作车辆外观，避免大量线路外露，使得外观更加简洁与美观，使得超声波与Led显示屏放置有序。

2.增加了2个超声波模块，使得前后左右四个方向都能随时监测障碍，避免了之前云台转向来不及反应的弊端，提升了识别速度，增强了小车的安全性能。

在此基础上，作者将继续研究超声波智能小车第三阶段及未来设想，继续完善和拓展Arduino 超声波智能小车的功能。例如新增遥控器，开发自动模式和备用手动模式，进行选择性驾驶，进一步保障行车安全；增加行车记录仪，记录行驶路线、障碍物位置以实现自主判断驾驶；增加导航功能，导入地图，让小车按照规定路线行走；增加更多避障模块，学习规避台阶、踏空等。

03

福州第八中学 谢嘉翰：《基于人工智能技术的5g网联无人机生态环境应用探索》

创作说明

新年伊始，新型冠状病毒肺炎席卷全球，为了预防新型冠状病毒肺炎疫情扩散，减少交叉感染，对公共场所的日常消毒显得尤为重要。特别是空间狭小密闭，人员进出频繁密集，极易受污染的电梯里的消毒不容忽视。传统的人力喷洒或涂抹消毒剂的方法，不但价格高、消毒不全面、每次消毒间隔时间长，消毒效果不够理想，设计出更加安全便捷的电梯消毒系统显得十分必要的。因此本人设计了“电梯智能紫外灯消毒系统”，首次参加数字中国创新大赛中小学生赛道（福建省中小学生人工智能作品展示会），很荣幸地进入了小学组决赛。为了展示此次参赛作品“电梯智能紫外灯消毒系统”的创意萌发、制作目的、制作过程，鼓励小创客们“善于思考，付诸行动，一切皆有可能”，创作了该视频作品。

视频故事的发生地点从电梯开始，根据时间顺序，记录了“电梯智能紫外灯消毒系统”的创作灵感来源、简单的制作过程及系统效果测试。视频中创意性地利用小动物进行该智能消毒系统的测试。整幅作品采用蒙太奇拍摄手法，充分运用改变视频速度、加文字、加贴图、加Logo、加背景音乐等视频编辑方式，形象生动地展示了创作故事。视频切合本次活动作品的创作主题——“星耀福建，启创未来”，整体风格轻松活泼、风趣幽默，令人印象深刻。

04

福州市台江第六中心小学郑晴天：《追本溯源——有“主人”的垃圾》

创作说明

作者本着对无人机的兴趣，在看到学校周边存在工地扬尘、垃圾等环境污染问题，萌发用无人机进行生态环境监测，并利用人工智能技术进行分析识别的想法。在指导老师和专家的指导下查阅相关资料，学习无人机、传感器、物联网和人工智能等新技术；在教练的培训下能够独立操控工业级无人机进行飞行监测，在老师和专家的指导下学习自己制作简易的机载监测设备模块，前期通过大量的建筑施工现场实地飞行调查，实现不同阶段的污染监测（土方施工阶段的金塘路地铁工地、前期准备阶段金塘路地铁2号工地、主体结构施工的收尾阶段的建发榕墅湾工地、建筑室内装修阶段的闽江道工地、闽江河流现场），验证了无人机作为一种新型的数据采集工具，结合无人机等新型工具、远程操控、５Ｇ移动通讯（高带宽、低时延）、人工智能等新技术，可实现移动式、立体化、自动化污染监测治理预防应用，探索生态环保领域监测与管理新模式。

本项目有以下三个创新点 ：

1.在现场污染情况的调查中，融入无人机和物联网新技术开展精细化管理。

2.结合5G相关技术，提出5G网联无人机航线规划功能在城市环境监测方面的技术路线。

3.建立完整的基于深度学习的生态环境治理流程，用AI技术赋能无人机行业应用能力。

（供稿：市教育局中教处）