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第二十五届全国青少年科技创新大赛获奖作品集项目名称 多功能排水机组地区 河南省 作者 冯奕程 辅导教师 王艳红 刘朋宇 学校 郑州市第一中学 关键词 项目简介 1.项目借鉴电路串并联原理并利用水泵运行方程，通过管路和阀门将同性能水泵按照一定方式组合成一体化排水机组，泵组既可以串联运行又可以并联运行，并且可以快速转换，实现了单一排水机组多性能化，多用途化，运行高效化。 2.选题：我爸爸设计了世界上最大的矿用潜水电泵，功率能达到3200千瓦，但费用昂贵，我想用电路的串并联拓展原理告诉他，串并联泵组比造大泵要好，可以实现小机大用，一机多用。 3.构思：物理实验课上，电源串联，则电压相加；电路并联，则电流相加。通过咨询专家，得知：水泵串联，则扬程相加；水泵并联，则流量增大。将水泵的进水口和出水口通过阀门按照一定关系联接，就可以实现水泵的串并联快速变换，组成一个性能多变的水泵机组，以适应排水环境的不同要求，使运行更加节能，达到节约设备投资、降低运行能耗的目的，尤其可以代替超大型水泵。 4.研究过程：包括构思和设计串并联原理图、选择购买设备和材料、按照原理图制作水泵串并联模型、选择两种排水环境进行模拟实验、实验数据分析和项目产品的推广应用前景分析。以3台水泵组成的排水机组为例，有单台、2台并联、3台并联、2台串联、3台串联共5个高效工作性能。 5.科学原理：本项目借鉴了电路的串并联原理，并利用水泵运行方程进行构思设计。同时通过样机试验方法，进行优化改进。 6.创新点：项目通过管路和阀门将同性能的水泵组合成一体化排水机组，泵组既可以串联运行又可以并联运行，并且可以快速转换；实现了一机多用、小机大用，达到节约设备投资、降低运行能耗之目标，尤其可以代替超大型水泵。 7.查新表明：项目研究内容及关键技术新颖，检索中未见与本项目相同的文献。 8.进一步设想：拟采用单片机控制系统，并与上位机联网，实现远程控制；拟与有关单位联合，推出系列产品，在相关领域推广应用。 项目名称 基于人工智能的台风增水预报系统优化和应用研究地区 上海市 作者 胡亦知 辅导教师 娄维义 学校 华东师范大学第二附属中学 关键词 项目简介 摘要：该文在分析上海独特的地理位置以及台风水灾主要影响因子的基础上，从人工智能的角度提出了一种新的台风水灾预报方法，利用人工神经网络算法来模拟人工预报员的经验，并通过计算机实现上海地区台风增水的智能预报。在标准BP神经网络的基础上，对BP网络进行了改进并采用主分量BP网络来提高网络的泛化能力，减少网络的训练时间，加快网络收敛。结果表明，其预报客观、稳定，预报精度接近目前业务中使用的人工经验预报，可以在业务中应用。选题：由于地球变暖造成极端气候灾害增多已经成为不争的事实，针对直接关系到城市人民生命财产安全的台风水灾威胁，我想通过研究提出台风水灾智能预报方法，并为了提高预报的预见期和准确性，主要考虑在应用性上如何更加优化系统的智能效果，真正为台风水灾威胁做好准确预报， 设计：为更好更精地预报台风增水，利用主分量分析法对原先的模型进行改进和完善，对改进后的系统进行实际检验，对其应用性和实践性进行评价，验证系统的使用价值。基本原理和研究过程： 1、通过分析整理台风、水情历史资料计算参数，提出建立BP神经网络算法的数值预报模型，2、更新升级基于主分量的神经网络模型，构建了新的智能预报业务系统；3、再以2007-2008年台风水情数据对系统进行检验、评价，优化了系统训练效果；4、使用台风增水预报系统进行实践预报应用检验，成功预报了2009 年“莫拉克”台风水情。创新点：1、课题建立的预报系统采用神经网络代替人工经验，避免了人工预报的主观性和不稳定性，缩短了台风水灾预报所需要的时间，并提高了预报精度。具有自我学习、积累经验、不断自我优化的能力。2、系统化繁为简，实现了跨专业跨领域（气象、海洋、水文等）的台风增水预报，将台风引起潮、雨、洪、涝等各种增水因素综合到预报系统中，经过智能选择重要参数的方法，优化台风水灾预报结果。他人同类研究详见查新报告。进一步设想：1、研究合适的方法选择台风的参数进行台风增水预测。2、选择某一区域的台风进行预测，减小区域范围，增大预测精度，并推广至其他城市应用。3、将风暴潮预测与台风预测和区域内天气预报结合起来，加入专家知识和应对措施，建立灾害预测预警系统。 项目名称 毒隐翅虫提取液对皮肤损伤的观察及其应用探索地区 上海市 作者 程嘉颖 辅导教师 娄维义 万平 学校 上海市华东师范大学第二附属中学 关键词 项目简介 1、摘要： 本研究结果表明毒隐翅虫液对皮肤的损伤表现为斑片状，皮肤表皮层变松解体，真皮层变性；随着虫液浓度的加大，诱导CRL-7761人正常皮肤细胞总凋亡的作用逐渐加强。虫液能减低人白血病HL-60细胞存活率。高浓度的虫液对皮肤的损伤严重、不可逆，低浓度的虫液对皮肤的损伤可逆；毒隐翅虫液对人正常皮肤细胞有一定的抑制作用；毒隐翅虫液能抑制人白血病HL-60细胞存活。 2、该项目的选题是怎样确定的：去上海崇明岛游玩时，小虫飞到脖子上，用手拍死后，皮肤发红有痛感。医师诊断为“毒隐翅虫皮炎”。毒隐翅虫身上的毒素是否也可加以利用呢？因此，激发了我研究这个课题的兴趣。 3、基本思路和过程：在皮肤损伤方面，从整体、组织、细胞3个层面观察虫液皮肤的损伤。用虫液涂布小鼠背部皮肤，肉眼观察小鼠整体的外观皮肤情况；制作切片，用显微镜观察其皮肤细胞的病理情况；用虫液作用于离体人正常皮肤细胞（CRL-7761），观察细胞的调亡情况。既然毒隐翅虫液对皮肤对细胞有毒性，那是否能对已有“毒性”的细胞（癌细胞）起到以毒攻毒的效果呢？观察毒隐翅虫液抑制癌细胞生长的效果，用MTT法观察人白血病HL-60细胞存活率与毒隐翅虫液抑制率。 4、应用的科学方法、科学原理：（1）显微观察虫体形态；（2）用索氏提取器提取毒隐翅虫液；（3）病理切片观察虫提取液对小鼠背部皮肤影响；（4）流式细胞仪检测细胞察毒隐翅虫对离体人正常皮肤细胞影响；（5）MTT法观察人白血病HL-60细胞存活率与毒隐翅虫提取液抑制率。 5、主要贡献(创新部分)：（1）观察毒隐翅虫液对在体小鼠背部皮肤和离体人正常皮肤细胞影响以探索其机制；（2）观察人白血病HL-60细胞存活率与毒隐翅虫液抑制率以挖掘其应用价值。 6、他人同类研究见查新报告。 7、进一步研究：（1）进一步分离活性成分，即从目前的 “有效部位”上升到“有效成分”。（2）进一步研究毒隐翅虫毒素提取液对皮肤损伤的基因调控机制和主要影响因素。 项目名称 合肥市常见小家蚁负重能力和负重行为的研究地区 安徽省 作者 张阳 辅导教师 王慧 任青 学校 合肥市第三十八中学 关键词 项目简介 我在家中、院子里还有户外经常发现蚂蚁有单独搬运食物或集体拖拉食物的现象，仔细观察又发现蚂蚁搬运食物时的动作还不一样呢。这些让我很好奇，蚂蚁的力气到底有多大？在蚂蚁的负重能力方面此前没有实验性的报道，对蚂蚁力量的描述多出现在科普文章中。科普文章中常常引用哈佛大学昆虫学教授马克莫费特的观察数据即：蚂蚁一般可抬起自身重量的300-400倍以上的物体，拖拉自身重量1700倍的物体，但文章中都没有明确指出是哪种类型蚂蚁的力量，测定蚂蚁力量的方法也没有介绍。那么能不能设计一个实验来研究小家蚁的负重能力和负重行为呢？于是我选择合肥市常见的小家蚁（Monamorium pharaonis L.）为研究对象展开实验性研究。在研究过程中我先确定研究对象和研究地点，然后选择负重材料并制定研究方法。我制定了投食观察的方法和照片、录像分析的方法，在投食观察后详细记录结果最终分析得出研究的结论。创新部分：1.实际研究并测定了合肥地区常见小家蚁个体搬运食物时最大的负重能力。其上举重量的最大值约为5.5mg，是自身体重的14倍左右；而观察到的小家蚁个体在地面拖拉食物（非上举、食物在地面上）的最大重量约87.5 mg，是自身重量的220倍。2.发现 在不同重量的食物面前，小家蚁个体采取了选轻的策略，有关选轻策略未见报道。3. 发现小家蚁个体负重的方式中包含了一种行为信息，该行为信息影响到其他小家蚁的行为，有关蚂蚁的行为信息未见报道。4. 发现食物的重量决定了小家蚁负重行为的选择和搬运的速度。 5.发现集体搬运食物时小家蚁在食物的周围均匀分布。 项目名称 “窃热”泵探测狗的研制 地区 吉林省 作者 毕思达 辅导教师 李金华 学校 吉林省实验中学 关键词 项目简介 摘要：本项目利用一切发声的物体都拥有特定的频率这一特点，采用锁相环电路通过自行设计的压电式声音传感装置检测出声音信号的固定频率，研制成一种“窃热”泵的探测仪器。该仪器以电平显示及人耳听音共存的方式实现人机一体化，可在楼道管道井处探测居民家中是否有“窃热”泵存在。 选题的确定：新文化报09年11月22日报道：“长春上万户居民用循环泵窃热”，这种行为造成供暖系统严重失衡，加剧供暖矛盾。而目前检测手段落后引起了我的思考，我决定研制“窃热”泵探测狗。 设计的基本思路：将声学与电学知识相结合，采用检测声音固有频率的方法研制一种可以直观显示是否有“窃热”泵存在的仪器。 目的：有效探测居民家中是否有“窃热”泵运行，帮助政府解决供暖管理中出现的实际问题。 研究过程：经过多种声音采集方案的实践，最终选用压电陶瓷作为声音传感器、自制压电式声音传感装置，测得相关数据，确定放大电路单元，带通滤波单元，锁相频率检测单元，电平显示单元和声音功放单元等部分电路参数。经过调试成型，最后实地检验，不断完善。 科学原理及方法：1.为更好运用压电效应，利用一个探针装置实现声音固体间传导2.使用虚拟示波器及频谱分析软件分析所采集信号，得出循环泵运行的特征频率 3. 运用电子集成电路对采集信号放大，用锁相环、电平显示集成电路实现功能显示4. 运用数理统计原理，将装置实际测试数据绘制成图表，观察分析。 贡献：研制出一部“窃热”泵科学探测仪，弥补了该领域的空白。其中，自行设计和制作的压电式声音传感装置实现固体间直接传导及声电转换，属于技术创新。 同类研究调查：目前尚无“窃热”泵的专用探测仪。将压电式声音探测器与锁相环相结合应用于民用供暖管道的研究未见报道，该项目已申报国家专利。 完善设想：1.优化显示功能 2.增加充电功能。 项目名称 车载式浮尘高效捕捉装置 地区 湖南省 作者 蔡雅垠 李思珊 彭弋扬 辅导教师 彭世文 学校 湖南省长沙市长郡中学 湖南省长沙市长郡中学 湖南省长沙市长郡中学 关键词 项目简介 1摘要:本项目在研究城市浮尘特殊性和剖析传统吸尘装置缺乏适应性的基础上，以解决“空中捕尘”和“高效捕尘”问题为核心，研发出“车载式浮尘高效捕捉装置”，为“清扫天空”、净化城市提供技术支持。 2、选题的确定:解决城市浮尘污染环境问题势在必行。由于城市浮尘的特殊性，传统的吸尘装置无法承担重任，因此有必要研发专门的捕捉浮尘的装置。 3、目的与基本思路:本项目的目的在于设计一种适应“清扫天空”的车载式浮尘高效捕捉装置。基本思路是围绕装置“高效”性能要求，在分析影响捕尘效果因素的基础上采取技术措施，设计性能可靠的新装置。 4、研究过程：（1）调查研究；（2）装置原理设计；（3）装置结构设计；（4）样机制作与试验。 5科学方法与原理:采用调查法、实验法、类比法、组合法。应用机械设计和环境科学的科技原理。 6主要贡献（创新点）:（1）提出“清扫天空”、捕捉浮尘的城市环保新理念，解决了在尘粒相对浓度低和车顶位置有限的特殊的室外环境里实现高效俘获尘粒的技术难题，并研发出相应的技术和装置。（2）围绕装置的“高效”性能要求采取了三项技术措施：一是研发聚丙烯塑料覆盖碳浆的电极单元，解决了缩小极间距与增加电击穿危险的矛盾，通过增加电极对数实现增效；二是用电极单元叠成类蜂巢结构，解决了车顶空间有限高度及宽度与增效需要扩大有效功能面的矛盾，从结构上保证了“高效”的实现；三是确定了蜂巢通道的合理长度，解决了捕尘通道中气流运动与微粒碰击运动之间的矛盾，从相对运动关系方面上保证了“高效”的实现。（3）依靠“车载式”相对运动产生的通道气流效应实现了装置自助式吸气以提供捕获尘粒机会的功能。安全、节电、环保，是城市环保设备与交通设备珠联璧合的有益尝试。 7他人同类研究情况:经科技查新及专利查新，未见有类似的研究成果。 8进一步完善的设想:设计捕尘量达到某一限度时具有自动报警和清除功能。 9工作分工:蔡雅垠：实地调查、查资料调查、方案设计、研究论文撰写等；李思珊：查资料、方案设计、实验和论文撰写等；彭弋扬：查资料、方案设计、实验和模型制作等. 项目名称 导向起页式翻页器地区 浙江省 作者 朱思涵 辅导教师 梁瑛 朱佩龙 学校 浙江象山丹城第二中学 关键词 项目简介 1、项目摘要：该项目选用便条纸粘在谱页背面右下角来引导翻页片准确起页，通过乐谱的底架使翻开的左右乐谱页面呈现一小的角度，使翻页片起页后顺利翻页。本项目可给练习或演奏乐器者或残疾者带来很大方便，只需用脚轻触电机开关，即能按演奏者需要实施准确翻页；操作简单、制作简易、成本低廉、应用广泛，具有很高使用价值。 2、该项目的选题是怎样确定的：我在练习钢琴和二胡时常因翻乐谱的页码而中断，想买一台能自动翻页的机器。可就是找不到能供货的商店，于是萌发了自己做一个的想法。 3、目的和基本思路：利用学生身边常见的物品设计一种结构简单、起页准确、制造成本低、适合大众化使用的翻页器。 4、该项目的研究过程：a、书签具有引导作用。经不断摸索，最后确定用自贴式便条纸来代替书签且粘在谱页背面右下角，钢质直尺代替手指，能可靠地插入待翻页的谱页下。b、翻页片起页后进行翻页时，要把所起页与下一页间抬离一些距离，否则翻页片平滑到书页中缝时受阻而翻不过去。通过不断试验，通过乐谱的底架使翻开的左右乐谱页面呈现一小的角度，这样就能顺利地把托起的页面翻过。c、开始时采用脚踏自行车的刹车拉索、复位弹簧等来实现翻页片的往返转动，但产生了较大的声响。后来改用玩具电动机来带动翻页片转动，后来在老师的指导下又增加了曲柄摇杆机构，这样电机旋转一周翻页片就往返一次。 5、科学方法、科学原理：用便条纸粘来引导翻页片准确起页，用曲柄摇杆结构实现翻页片往返运动。 6、该项目的主要贡献(创新部分)：选用便条纸粘在谱页背面右下角来引导翻页片准确起页，通过乐谱的底架使翻开的左右乐谱页面呈现一小角度，使翻页片起页后顺利翻页。 7、他人同类研究的情况调查：经过对网上查阅到的现有技术的分析，发现翻页器的关键的技术是如何准确起页，而关于起页技术可归纳为以下几种：1、粘页法；2、真空吸页法；3、摩擦轮搓页法；4、固定架转动法；5、卷筒型法；6、液晶屏幕显示法等。上述方法都有些缺陷：1、2、3 存在起页不可靠问题；4、5需要先经过复印，而后按顺序放入翻页器，不适合翻页成册的乐谱；6价格昂贵不适宜普遍推广。 8、进一步完善该项目的设想：a、翻页控制采用无线遥控的方式来代替有线控制；b、翻页器上集成其他功能，如电子节拍器、电子校音器、电子时钟等； 项目名称 多锥体组合轮全方位运动机构地区 辽宁省 作者 曹人天 孙浚桐 钟雅琼 辅导教师 唐彪 学校 辽宁省实验中学 辽宁省实验中学 辽宁省实验中学 关键词 项目简介 1.摘要：多锥体组合轮基于锥体侧边旋转运动和锥齿轮差速器原理而设计，由四个90度锥体球冠组成球形基本轮体。基本轮体的四个锥体组成了一个全封闭球形结构体，有效地提高轮子的刚度和强度。多锥体组合轮采用两个成45度交错布置的基本轮体组成，实现与地面的连续接触，并显著改善轮子的越障能力。由三个成120度布置的多锥体组合轮驱动的全方位运动机构可以实现任意方向的运动，具有很好的承载能力及越障性能。 2.选题：在广泛搜集各方面资料和调研的基础上，发现目前轮椅的运动灵活性还有很大不足。制作一种不仅能够前后运动，而且还能够实现侧向运动，原地转动等各方位复杂运动的机构很有意义。 3.目的和基本思路：面对传统移动设备的灵活性不足，以及当前全方位移动机构的承载能力及越障性能差的现状，设计一种全面克服承载及越障性能等缺陷的新型全方位运动机构，促进该类机构的广泛应用。 4.研究过程：该项目经调研、小组讨论，并提出创新性想法。然后绘制工程图、下厂加工、组装和实验的研究过程。 5.应用了哪些科学方法、科学原理：应用了锥体的侧边旋转运动和锥齿轮差速器原理，采用组合和互补的方法实现了全封闭结构的全方位轮设计。 6.创新部分：在球形几何结构的基础上，利用锥体的侧边旋转运动和锥齿轮差速器原理解决了轮与地面接触过程中的运动约束问题。设计了新型的多锥体组合轮，具有力封闭的几何结构，提高了全方位轮的刚度和强度。提高了全方位轮的越障能力，解决了困扰全方位轮承载能力的瓶颈问题。 7.他人同类研究的情况调查：对该项目进行了查新及调研，本研究具有创新性。 8.进一步完善该项目的设想：在机构设计上完善细节，增加对本装置的控制方法的研究。 9.集体项目中申报者各自的工作分工：曹人天： 调研，设计，画图，记录，实验，分析； 孙浚桐： 调研，设计，记录，加工，实验，分析； 钟雅琼 ：调研，设计，记录，查新，实验，分析。 项目名称 辅助行进助手地区 广东省 作者 翁泽鸿 辅导教师 刘忠毅 李成该 学校 广东实验中学 关键词 项目简介 1、摘要：目前，老年人或病人均使用传统助行架。我设计的新型助行架前脚采用滑动式结构，后脚装上单向轮的结构，架子稳定、可靠。使用者只需轻轻一压，助行架就前移1020厘米，手一放，架子又恢复原状态。老年人或病人的身体重量始终由助行架承受，实现了省力，安全。 2、项目的确定：爷爷病卧在床，行动不方便。在电视上，我看到传统助行架，使用起来不方便。所以，我想发明一种不用提起又能前进的新型助行架。 3、设计目的：针对当前老年人或病人使用的助行架存在的缺点，研究和设计一种更适合老弱病残的人使用的方便、省力的新型助行架。基本思路：对现有的助行架改进，原老弱者每向前一小步，必需提起助行架往前挪一步才能走，现在仅用人手扶在扶把上靠身体自身重力轻轻下压，助行架就会往前一步，不用提助行架，节省了体力。4、研究过程：2008年10月，发现问题，产生研究动机 2008年10月12月，观察生活、体验助行架的使用，发现解决问题的方案 2009年1月3月，设计方案；4月6月，购买零部件、制作；7月10月，不断改进与调整；11月12月，试用、市场调查、分析，撰写报告 5、科学原理：1把划船前进的原理转接到助行架上来，实现助行架滑动前移 2前脚用扇形作为接触面，后脚用单向轮，实现平稳安全； 3利用扇形的弧面，使得将一个斜向下的压力改为一个水平的推力； 4利用弹簧的弹性势能使得扇形支架自动复位。 6、创新部分：1将原来必须提起助行架向前移动，巧妙改为向下压架往前移动。最大贡献和亮点是采用扇形活动套脚，非常巧妙利用助行架支撑人体的力转为助行架前移的动力，科学又新颖。 2助行架自始至终都不用离开地面，实现滑动前移的目的。更方便，省力，科学，人性化。 7、目前国内外只有两种助行架，一种是普通助行架，另一种是安装轮子单手用的助行架，但两种助行架都存在缺陷。 经查阅文献及专利，国内外还没有这种滑动式前进的助行架。 8、改进并完善新型助行架的同时，研究可以上下楼梯的助行架 项目名称 高效自动胶囊套合装置 地区 浙江省 作者 杜云婷 辅导教师 黄林 吕金辉 学校 浙江省新昌中学 关键词 项目简介 【摘要】现有胶囊套合机存在机构复杂、工作效率低、卫生程度低、破损率高、分选准确率低和无法实现成品自动筛选等缺陷，直接影响到胶囊生产和销售。本发明包括送料机构、排列机构、套合机构和筛选机构等，采用气缸和电机组合提供动力，具备自动输送、调头、套合、成品筛选功能。【选题确定】新昌胶囊发展已有60年的历史，产量近10个亿，占全国总量的40%，成为中国胶囊之乡。目前企业使用的大多数是半自动套合设备，生产效率低、套合成功率低、卫生达不到要求。由此，我产生了一个发明想法，能不能设计一种价格便宜、又能提高胶囊套合的自动化程度和套合成功率的装置，来提高胶囊生产质量和降低胶囊生产成本。【目的和思路】目的主要是设计出价格适中的高效自动胶囊套合装置，提高套合成功率、套合效率和套合质量，提高胶囊卫生程度。基本思路：以简单巧妙的设计实现复杂的动作，实现从胶囊自动转向到分离不合格胶囊；从半自动套合到全自动套合。【研究过程】在确定目标后，发现手动套合机由于人为因素存在平衡度差，出现废料多；而半自动套合机柔韧性低，效率低、卫生程度差、破损率高。在老师的指导下，先进行原理性研究，再进行结构设计，最后进行实物模型制作。【科学方法和原理】科学性：运用物理学、工程学等相关知识，巧妙而又简单地实现自动套合的目的。先进性：胶囊自动转向、自动套合、自动分离；安全卫生，有较高的准确度。实用性：套合效率高，成功率高，全自动化，破损率低。【创新点】实现了胶囊的全自动转向和套合，使胶囊不管开口朝向如何都能在一次输送过程中实现套合，成功率高，安全卫生，胶囊套合质量好；设置的筛选机构具备了剔除未套合的帽和体的功能，实现了成品筛选。【同类研究】目前国内使用的大多数是半自动套合设备，全自动套合设备有见报导，但市场上未见产品。【完善设想】设计一个光学检测机，可以分辨出一些有色差的不合格的胶囊；或者分辨出一些形状变形不合格的胶囊。 项目名称 滑板电子助手 地区 辽宁省 作者 樊浩洋 辅导教师 龚鹏 学校 东北育才学校 关键词 项目简介 我喜爱滑板运动，但在练习中，我发现滑板运动中的许多技巧不易掌握，滑板手对自己的安全动作范围也无法控制。我设计了一套基于加速度检测的系统，可以记录下滑板运动员的运动状态，并予以检测与分析，之后再上传至计算机中，与其他滑板手的数据进行比较与分析，提供建议，从而达到提高运动技巧水平和提高安全的目的。 我设计了由STC5410AD单片机、MMA7260三轴加速度传感器与AT45DB161D数据存储芯片组成的加速度采集-转换-记录电路，来完成对数据的采集、分析与记录。将加速度采集部分安装在滑板下，运动时只需打开设备，它会自动记录运动中所记录下来的数据；之后又可以直接将数据发送到电脑上，进行进一步的分析，通过与高手间的比较来达到提高自己水平的效果。 MMA7260三轴加速度传感器可以敏锐地感知X、Y、Z三个方向的加速度，并以电压形式输出；STC5410AD芯片体积小，耗能少，片内自带的转换功能可方便地将MMA7260传感器所发出的信号转为数字量；AT45DB161D数据存储速度快，芯片内存2M，足够存储数据的需要。 经过测试，它可以精确记录下滑板的运动状况，达到指导作用，帮助滑板手提高自己的技术水平，让滑板练习不再困难。 项目名称 基于考勤信息的安全用电、节电智能控制系统 地区 四川省 作者 王路维 辅导教师 蒋燕 学校 四川省成都市玉林中学 关键词 项目简介 1、项目摘要 提出了利用员工考勤信息，通过自制的基于单片机的信息处理单元和控制电路，运用电力载波传输技术，实现对供电的智能控制即员工到岗供电、离岗自动断电。 2、该项目的选题是怎样确定的 2008年夏季的一个晚上，由于员工下班时忘记关电源，造成我家附近的一个办公楼发生了严重的火灾。这件事情对我触动很大，我实地走访了一些公司，发现要完全依靠人的自觉性很难做到人走断电，于是我就想发明一个装置，当人一下班，就帮助他自动关闭电源。从而既保证办公场所的安全用电又能节约电能。 3、设计(或研究)该项目的目的和基本思路设计一个小系统实现员工上班考勤后可以接通电源，下班考勤后自动断开电源，思路为通过考勤机实时提供的员工在岗信息作为信息输入，研制一个信息处理单元，在信息处理单元中建立一个和实体用电相配套的信息库，如有三人在一个办公室工作，则信息库中有一对应单元进行标记，当三人中有一人到岗上班，则信息单元为有标记，可通电；当三人全部下班时，对应信息单元取消标记，信息处理单元通过电力载波模块向办公室控制节点发出控制指令，在各办公室通过电力载波通讯模块、输出驱动控制信号控制电力系统的通断，达到人走断电，实现安全用电与节约能源的目的。 4、该项目的研究过程 研究过程分为7个阶段：筛选创意；建立项目研究路线图并明确目标；客户需求调研、查询资料与查新；系统设计；申请专利和书写项目总结报告并整理研究日志。 5、该项目应用了哪些科学方法、科学原理应用了行为科学、电子技术和计算机应用技术。 6、该项目的主要贡献(创新部分) 有效利用人的行为习惯，研制了一套包括考勤机信息处理单元的控制电路，用低成本实现了节电及安全用电。 7、他人同类研究的情况调查通过委托四川省科技情报所查新，未发现有相似的发明。 8、进一步完善该项目的设想进一步优化方案实现手段和技术，实现模块小型化，增加各控制点用电状态监测，降低成本使其能在3个月收回。 项目名称 模块式鞋底自动清洁、消毒机地区 北京市 作者 张林森 辅导教师 刘燚 学校 北京佳汇中学 关键词 项目简介 雪后的学校差点让我摔倒。几张纸板、几块破地毯，就成了清洁、防滑的装备。楼道内脚印一片，与整洁的校园环境极不协调。难道没有更好的设施吗？还是学校不舍得花钱？于是，我进行了一番调研，无论是高档商厦还是豪华宾馆、地铁的出入口、车站、机场、码头都是如此。通过网络搜索也没有发现理想的鞋底清洁器械。在查阅了一些资料后发现，鞋底的污物对环境卫生、人们的身体健康造成极大的危害，同时，它又是传播各种病毒、致命物质的重要载体。甚至某国机场对国际航班的旅客都要逐一地进行人工的鞋底消毒，以杜绝外来病菌、植物孢子等有害物的入侵。同时，鞋底所带的灰尘等也是精密电子、食品生产的致命杀手。而目前的鞋底清洁方法如：浸泡（偏重于消毒）、逐一吹扫（去除灰尘）、吸尘鞋垫（室内清洁）。或其它工矿企业自行设计的、针对性极强的设备，例如洁净室的粘尘纸、煤矿的扫鞋机、食品厂的平擦机。但他们都或多或少地存在各种不足，例如：对鞋和鞋底形状都有严格要求，否则会对人身造成伤害，且不能达到清洁的效果，不适合民用领域。因此，我要设计一款具有：1.清洁彻底；2.可即时消毒；3.清理方便；4.不会造成粉尘、水渍等二次污染；5.自动控制；6.既能适合人员较少的场合使用。又能将多套设备快速拼装（拆卸）成一个通道，满足人流较大场合的需求。7.对周围建筑与环境不会造成损害。8.不会危害人身安全。为此，我采用了如下几种设计方法：1、双刷臂、旋转式清刷方式（可两圆重叠没盲区、快速、拍打）；2、轴向间断式植毛，配合径向立板式支撑格栅；3、滴灌管式自消毒；4、清扫区负压；5、抽屉式污物托盘；6、远红外自动控制；7、模块式设计； 缺陷和不足：1、因机加工精度差，噪音大；2、材料选取得过于笨重；3、应选用可调速电机。应用领域：需要鞋底清洁的各种场合。 项目名称 新型雾化除尘装置的探究地区 四川省 作者 吴长庚 辅导教师 宣耀文 学校 成都市实验外国语学校 关键词 项目简介 粉尘污染就是最严重的环境问题之一，它直接威胁着人们的生命，尤其身处粉尘污染的环境会引起矽肺等呼吸道疾病。针对湿法除尘现有装置的不足：一是现有文丘里湿法除尘装置水的雾化效果很差且效果因压力、流量而不稳定；二是对10m以下可吸入性粉尘（PM10）无根本治理；三是雾化水的直径大小与捕集粉尘效率的对应关系没有人进行研究。经过反复实验我最终成功研制了一种新型的雾化除尘装置，主要采用一端为圆柱形，另一端为锥形的文丘里管，并在文丘里管的咽喉出口处设置了能产生微米级雾化水的喷嘴，在此处水雾和灰尘及一些微粒型的污染物充分混合，产生水雾和灰尘微粒的吸附，最后沉降回收，并采用三次洗涤。带着粉尘的空气经进气道进入该装置后，先经过第一次洗涤，去除一部分直径较大的粉尘微粒，后进入文丘里管，喉管出口设有雾化喷嘴，喷出微米级水雾，对气流进行充分洗涤，此时能够将空气中剩余的粉尘微粒吸附，最后采用除雾喷嘴进行第三次洗涤，用直径较大的水珠来吸附直径较小的水雾，这样排出的空气的湿度降低，也不会带出粉尘微粒。工业中产生的粉尘污染较大，虽然有各种除粉尘的机器，但是要完全除净比较困难，目前采用的除粉尘方案效果都差强人意。因此我决定对这个问题展开研究。我从文丘里效应得启发，设计了一种新型雾化除粉尘装置，这种除粉尘装置将水雾化，利用文丘里效应与粉尘在管道内充分的吸附、沉降，沉降的污水经过过滤，净化水由水泵加压后再循环。这种新型雾化除粉尘装置的净化效果比传统的除粉尘机更高，具有广阔的使用前景。选择文丘里除尘为研究对象对现有的除尘方法进行分析设计装置的结构进行匹配测试、调节修改并确立最终方案查找并填写查新报告使用了组合创新法和文丘里雾化除尘的科学原理。在这个项目中主要的创新是采用了在文丘里管喉管出口安装微米级雾化喷嘴来除粉尘。经过查新，我没有发现有类似的作品。下一步，我将改进装置的结构，提高水的再利用率。 项目名称 主动型车用限速控制装置的研究地区 上海市 作者 赵心怡 辅导教师 朱守晨 徐锦 张平 学校 上海市延安中学 关键词 项目简介 项目摘要：本研究从饮酒的对立面被动“吸酒气”为出发点，重点对一些法律条文中没有涉足的饮酒范围进行探究和细化。首先，以小鼠的水迷宫试验类比，从侧面验证了“吸酒气”可影响驾驶员的驾驶行为。接下来，重点设计了基于单片机的车用分档限速控制装置。设计主要采用模块化的设计思想，结构简单，适合大众化推广。调试结果显示，酒精传感器能连续工作，且灵敏度没有降低，分档限速与报警装置均可很好执行，满足设计要求。最后，以两人为例，建立车厢内的酒精浓度模型，并进行MATLAB仿真，为进一步的研究提供理论依据。 选题确定：现在的一些条文中，在可正常驾驶和禁止酒后驾车之间无任何过渡。有必要对人体血液酒精浓度（blood alcohol concentration，BAC）20mg/100ml(饮酒驾车国家标准)的情况进行研究。另一方面，被动“吸酒气”是研究空白。 研究目的和基本思路：探索车内“酒空气”、驾驶员的被“吸酒气”和影响安全行车的关联度，为以后预警式的政策制定提供科学依据；提出基本解决方案基于单片机的车用限速控制装置，为预防和控制酒后驾车提供科学方法。 研究过程：以“吸酒气”为主线，首先设计小鼠试验进行类比推测；然后设计分档限速装置并制作调试；最后建立酒精浓度数学模型，预测具体影响。 科学方法/原理：提出问题分析问题解决问题类比思想、统计学原理、模块化设计 创新点：角度新研究车厢内酒气对驾驶者的影响；方法新采取国家标准线下分档限速的方法；设计新模块化设计限速控制装置；思想新类比思想，以小鼠水迷宫为例进行探究。 同类研究调查：现在的研究大部分是从饮酒个体出发，即主动情况下，分析饮酒后酒精浓度在体内的变化及相应的采集系统设计。 进一步完善的设想： 一、从医学和物理学的角度探索呼气吸入的酒精在体内的变化规律； 二、分档限速标准可更加细化，或尝试改为线性控制. 项目名称 泡桐叶消除恶臭污染研究地区 山西省 作者 贾朝 辅导教师 侯先槐 王俊堂 杨小峰 学校 忻州师范学院附属外国语中学 关键词 项目简介 摘要：该研究选取山西省忻州市凤凰山植物园的泡桐树叶为实验材料，经过乙醇浸提，石油醚、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇依次液-液萃取，大孔树脂柱层析分离，除臭效果检测，黄酮成分显色检验等一系列实验，得出了泡桐叶中的类黄酮物质确实能够消除硫化氢、氨、甲醛等恶臭有害气体的结论。并研究了配置泡桐叶天然植物除臭剂的方法及其实用性，为泡桐叶的开发利用和恶臭污染的治理提供了新的思路。项目由来：泡桐树叶大而茂密，但开发利用很少，秋天落叶后反而成了影响环境卫生的一害，在与老师交流和查阅资料后得到泡桐叶中可能有抗恶臭气体的成分，引起了我浓厚的兴趣，便展开了研究。研究目的：开发利用泡桐叶消除恶臭污染。研究思路：采摘并提取泡桐叶中成分，检测其除臭效果，如果有除臭效果，则将提取液分别用多种不同极性的有机溶剂进行液-液萃取，得到各萃取相并检测各相除臭效果，确定除臭成分的范围。然后采用柱层析分离的办法，再通过检测除臭效果分离出除臭成分，从而制定出提取纯化工艺并进行实用性研究。研究过程：采摘了泡桐叶，在通风干燥处阴干粉碎后，用70%的乙醇在6080下回流提取，用硫化氢气体检测管检测了提取液是否有除臭效果，确有除臭效果，用胺检测管检测也确有除臭效果，而且对两种气体的消除作用还很明显，所以，又依次进行了石油醚、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇对提取液浓缩液的液液萃取、除臭效果检测、大孔树脂柱层析分离、除臭有效成分的筛选、泡桐叶除臭剂的制备以及实用性研究等。主要创新点：发现了泡桐叶中含有能够消除硫化氢、氨、甲醛等恶臭有害气体的成分，这种有效成分是类黄酮物质。利用泡桐叶制成的“泡桐叶除臭剂”适用于室内、冰箱、畜牧场以及垃圾站等场所消除恶臭污染。该研究为泡桐叶的开发利用，为科学、有效地对恶臭进行控制和治理，提供了一种环境友好的、天然的、快速的、简单易行的、廉价的恶臭清除方法和技术。未见他人有同类研究报道。 项目名称 稻田微生物发电技术减排甲烷的探索性研究 地区 广东省 作者 游泽龙 吕梓滇 张子立 辅导教师 刘忠毅 吴宇 学校 广东实验中学 广东实验中学 广东实验中学 关键词 项目简介 我们读了一篇关于国际抨击中国甲烷排放量过大的新闻，由此萌生了减排甲烷的想法，并确定利用微生物发电原理来减排甲烷。项目的研究首次提出了在开放的水稻田环境下利用微生物发电技术减排甲烷的思路。所研究的装置制作简单、造价低廉、装配方便、运行稳定。其核心组件布阴极组为首创。经试验，方案不但能有效抑制稻田中甲烷气体的排放，而且能产生清洁电力，具有重要的环保意义，为节能减排提供了一种新概念。研究分为三个部分：（1）稻田微生物发电装置的设计、构建、安装与运行：“尖锥型”稻田微生物燃料电池的构造：以PVC管作为电池骨架、“布+镍基导电漆”阴极组，碳毡为阳极，钛丝导线。（2）阴极组的选择与优化：传统微生物燃料电池阴极组采用的是“质子交换膜+碳纸”。基于其制作复杂，成本昂贵等缺点，我们根据原阴极组的制作原理，制备出了具有同样性能的阴极组。使用了廉价的“透气防水布”，“镍基导电漆”，“MnO2催化剂”制备出了集催化氧还原与导电集流功能于一体的布阴极组。（3）稻田甲烷减排的理论推导、实际检测及效果评估：在整个水稻整个生育期内，经改进后的微生物燃料电池对稻田甲烷气体排放的抑制率可达33-48%。 在研究过程中我们应用了甲烷产生原理、微生物燃料电池等科学原理和对比试验法，控制变量法等科学方法。 我们的创新部分是：本研究首次提出基于稻田生态系统的微生物发电技术抑制甲烷气体产生；突破传统设计理念，设计出了新型的布阴极制备方法；制作出适用于在稻田开放环境下实验的第三代“尖锥型”插入式微生物燃料电池。在检索范围内，未见到国内有与本委托项目的上述技术特点相同的“稻田微生物发电技术减排甲烷的探索性研究”的文献、专利和成果报道。下阶段研究设想是：提高稻田MFC运行稳定性及对水稻田甲烷的抑制效果；设计、扩大MFC系统，促进MFC规模化应用；进行长期的野外田间试验，确定MFC的实际运行效果。分工：吕梓滇：实验操作；游泽龙：数据分析与效果评估；张子立：理论推导。 项目名称 防煤气中毒烟筒地区 河南省 作者 李建华 辅导教师 李高宇 李红波 张东江 学校 河南省济源市五龙口镇一中 关键词 项目简介 1、项目摘要： “防煤气中毒烟筒”可以防止煤炉烟筒的堵塞，有效预防煤气中毒的发生。造成煤气中毒的重要原因是烟筒用的时间长了会脱落一些碎屑堵塞烟筒和煤炉的接口通道，煤气不能顺畅地排出室外。 “防煤气中毒烟筒”轻松地解决了这个常被人忽视而又非常危险的问题，就是在烟筒和煤炉的接口处增加一个特殊的结构，给这些碎屑一个妥当的安身之处,使之不能堵塞煤气外排通道,从而保证煤气通道的畅通,有效预防煤气中毒的发生。这个特殊的结构就是一个弯曲带口的喇叭形弯管,它可以收集从烟筒中脱落下来的杂物,不会堵塞煤炉和烟筒接口处的排气通道,还可以方便地清理这些杂物。 2、项目的选题确定： 在农村，大部分家庭冬天仍然以煤炉取暖作为主要的取暖方式，煤气中毒事件时有发生，为了减少此类事件的发生,安全使用煤炉取暖,确定选这样一个课题。 3、设计的目的和基本思路： 煤气中毒事件发生的一个重要原因是烟筒和煤炉的接口处被从烟筒里脱落下来的杂物堵塞而使煤气不能顺畅地排出室外而引起的，所以设计一种能防止接口堵塞的烟筒保证煤气顺利外排，就能有效预防煤气中毒事件的发生。 4、研究过程： 1)、调查煤气中毒发生的原因。 2)、思考如何改造现实中的烟筒结构，使从烟筒中脱落的杂物不会堵塞烟筒。 3)、实际设计，给烟筒设计一个储存杂物的装置. 5、应用的科学方法、科学原理：在该项目的创作过程中，应用了“调查研究，以事实为基础，科学改进”的科学方法。在设计的过程中应用了“物体受重力下落”的原理。 6、主要贡献： 可以防止煤炉烟筒的堵塞，有效预防煤气中毒事件的发生。 7、同类研究的情况调查： 经在网上搜索和调查，市场上还没有出现设计类似的烟筒，该项目属于创新设计。 8、进一步完善该项目的设想： 若在盖子上钻一个小孔，在正下方放一个广口容器，从烟筒内流出的水就会流入容器内，这样就避免了在烟筒出口处挂小筒接水的麻烦，即美观又方便。如果将该结构直接应用于煤炉会更适用。 项目名称 秸秆颗粒炭生产技术及其在农业上的应用 地区 辽宁省 作者 刘杭达 辅导教师 陈温福 赵锦 学校 沈阳二中北校 关键词 项目简介 1.摘要：秸秆焚烧不仅浪费宝贵的资源、破坏农田生态系统、引发火灾，还污染环境，给CO2减排带来压力。本研究针对秸秆焚烧所产生的一系列危害，从负碳技术角度，设计了一种适于秸秆炭化的半封闭式炭化炉。采用亚高温缺氧干馏分解工艺，逐次分层装入物料，在缺氧条件下热解炭化秸秆。秸秆炭化炉克服了现有类似炭化炉燃烧器成本高、多次使用易损耗、生产操作不便等不足，根据秸秆物料自身的特点，在炉体总体构造设计、技术参数、生产工艺等方面进行了优化设计与改进。该炭化炉无需电力与外源加热，操作简便，可实现秸秆就地炭化，生产成本低，符合低碳经济发展模式。炭化产品无“夹生炭颗粒”，产成品率高，可直接还田或作为缓释复合肥基质与土壤改良剂。本研究为废弃秸秆资源的合理、高效利用提供了重要而简便可行的技术途径，亦可作为一项CO2减排技术措施，对农业与环境的可持续发展意义重大，应用前景广阔。 2.选题：每年寒假回农村老家过春节，沿途经常看到田地里农作物秸秆在焚烧，便产生了把废弃的秸秆“变废为宝”的想法，这一想法得到陈温褔院士的肯定和鼓励。 3.目的和思路：受碳捕获与封存技术的启发，从负碳技术角度，通过独特的炭化装置，将农作物秸秆炭化。炭化产物施入并封存于土壤中，提高地力，促进农业可持续发展。 4.研究过程：了解生物质转化炭原理和制炭过程；改进炭化炉设计；调整、优化炭化炉生产技术参数；炭化物在农业生产中的应用试验。 5.方法原理：半封闭缺氧干馏热分解原理；热化学反应。 6.贡献：本质上改变了现有类似炭化炉设计理念，改变了燃烧器的形状、设置位置与材质，使其耐用性与炭化均匀度大大增强，同时减少了制造成本。燃烧器在底部的通透性设计，使点火更加容易，进气与排气通路更加通畅，提高了生产效率和产品质量。出料可操作性更强。 7.同类研究：除本课题合作单位申报的专利外，未见国内文献报道。 8.设想：研制适宜本炭化炉的制炭副产品收集与再利用装置。 项目名称 室内室外二氧化碳切换监测及室内污染空气置换智能装置 地区 黑龙江省 作者 朱宁 辅导教师 孙景文 严维亮 学校 哈尔滨市三发中学 关键词 项目简介 1、项目摘要；室内室外二氧化碳切换监测及室内污染空气置换智能装置，采用一个仪器可切换监测室内或室外二氧化碳浓度, 二氧化碳值高于设定PPm阈值时，室内污染空气排出，室外新鲜空气引入, 为防止室外冷空气或热空气进入室内，进风扇上电加装置或空气制冷装置, 该装置结构简单，操作方便，为提高人类生存环境, 降低室内二氧化碳浓度, 改善公共场所室内空气质量。 2、该项目的选题是怎样确定的；常常上着课就觉得困，注意力不集中，但窗户打开通风，就觉得不困了，吹精神了，后来很多类似的事件使我产生质疑：吃碳火锅，学校上大课，我明显感觉出空气不好，发闷。于是，我带着诸多疑问请教老师。了解到是室内CO2超标了，为了身体健康，室内也应提倡低碳，想设计一个室内污染空气与室外新鲜空气置换的智能装置。 3、设计该项目的目的和基本思路；采用一个仪器可切换监测室内或室外二氧化碳浓度, 看到一个手动三通球形阀，我头脑中闪出一个想法，通过阀门柄方向的改变，控制仪器监测室内或室外的CO2浓度，实现一机两用，达到智能控制排出室内CO2，又能引入室外新鲜空气的目的。 4、该项目的研究过程； (1)二氧化碳切换监测装置，分别将室内采气管, 室外采气管,二氧化碳监测仪采气管插入切换器三通阀各端上， 通过切换方式, 把采集的气体,送进监测仪进行测试, 控制空气置换。 (2),把室外采气管上安装微型引风机 (3),为防止空气置换二次污染，排气扇与进风扇间距要大于二米。 (4),为防止进入室内空气过冷，在进风扇上装有电加装置。 (5),为防止进入室内空气过热，在进风扇上装有空气制冷装置。 5、该项目应用了哪些科学方法、科学原理； (1),环境科学, (2),电学 (3),机械 (4),自动化 6、该项目的主要贡献； (1), 采用一个仪器可切换监测室内或室外二氧化碳浓度 (2), 研制出室内污染空气与室外新鲜空气置换智能装置 (3), 在进风扇上设有一个环型电加热装置。 (4), 在进风扇上设有一个空气制冷装置。 7、他人同类研究的情况调查；经黑龙江省科技中心查新,没发现同类技术 8、进一步完善该项目的设想；再想设计, 一个仪器可切换监测除室外,在室内分别监测(厨房,卧室,客厅)二氧化碳浓度。 项目名称 用改性活性炭净化室内空气的零耗能方案 地区 山西省 作者 王昊 张 濯 刘 栋 辅导教师 刘海龙 王 军 刘全香 学校 太原市第二中学校 山西大学附属中学 山西大学附属中学 关键词 项目简介 项目摘要：分析了各种治理空气污染方法后，选定吸附法并以典型污染物甲醛为代表物，在无需外加能量的前提下，使气态污染物也得到有效治理。首次进行了室内近窗处空气环流的成因分析、定性描述、定量测定，分析零耗能吸附和解吸附的最佳位置。进行了活性炭吸附和解吸附机理研究及实验，找到了提高物理吸附能力的定向改性方法。将经过改性