开栏的话:
为聚力推进科普事业发展,普及科学知识,提升全民科学素质。即日起,县融媒体中心联合县科学技术协会推出《科兴少年志 逐梦启新航》专栏,聚焦第40届青创赛市级获奖作品,科普解读创新成果,拆解作品创作思路,阐释其中的科学原理。让更多青少年走近科学、了解科学、热爱科学,在探索实践中点燃创新梦想。
电表箱着火了怎么办?大多数人可能从未想过这个问题,直到它真实发生——高温天里空调持续运转,线路不堪重负,一阵焦糊味后,家中瞬间陷入黑暗,甚至窜出火苗。这一幕,武义县新纪元双语学校六年级学生金怀劼并不陌生。去年暑假,家里多台空调长时间运作,电路因过载突然跳闸,所幸没有酿成大祸。也正是那次的惊心一刻,让他开始琢磨:能不能做一个“聪明”的电表箱,在危险发生前就主动出手?
带着这个念头,他动手做了第一版模型——能在电流过载时自动断电。但金怀劼并不满足:断电之后呢?人不在家怎么办?故障排除了又怎么确认?今年,新闻里又报道了欧洲多国遭遇极端高温,空调大量安装导致电网负荷激增,电气火灾频发。远方的新闻再次触动了他——电表箱不就是预防火灾最关键的那道防线吗?他翻出去年的模型,重点完善了信息反馈功能。如今,升级后的装置不仅能切断电源、自动灭火,还能在恢复供电后向户主手机发送“已解除危险”的提示。从“断电”到“告知”,一年的打磨让发明真正实现了安全闭环。
从想法到模型,金怀劼遇到的挑战不小。编程代码怎么让单片机“听得懂”?传感器数据怎样才能精准?物联网信号又如何稳定发送?他利用课余时间反复查资料、看教程,一次次调参数、找bug。科技辅导老师得知后主动加入,帮他梳理逻辑、排查电路,帮他跨过了最难的入门槛。
那么,这个小发明到底“聪明”在哪里?金怀劼给传统电表箱装上了三样东西:传感器、控制器和执行器——相当于给它安上了“眼睛”“大脑”和“手脚”。
“眼睛”是火焰传感器和电流电压监测模块,它们24小时不眨眼地盯着电表箱里的温度、电流和电压,一旦发现数值异常升高,或者捕捉到一丝火苗的“身影”,立刻把“情报”传给“大脑”。“大脑”是一块叫Arduino-nano的单片机,别被这个名字吓到,你可以把它理解成一个微型电脑,它接收到“眼睛”传来的信号后,会迅速做一道“判断题”:情况危险吗?要不要出手?一旦判定“有风险”,“大脑”立刻给“手脚”下达命令。“手脚”包括电磁继电器、气泵、散热风扇等。继电器负责果断切断电源,气泵随即释放储气罐里的二氧化碳,对准火源喷射,风扇同步启动排烟散热。与此同时,报警短信会通过物联网平台,瞬间发送到户主和小区防火员的手机上——哪怕人不在家,也能第一时间知道险情。
值得一提的是,金怀劼选择了二氧化碳作为“灭火弹”,而不是水。电表箱里全是带电的线路和设备,用水去喷,不但灭不了火,反而可能引发触电或短路,造成二次伤害;而二氧化碳不导电、不腐蚀、不留下任何水渍和残留,扑灭火焰后,电器设备几乎毫发无损,专业人员排除故障后很快就能恢复供电。断电、灭火、降温、报警、提醒修复——一套组合拳打下来,原本可能酿成大祸的电气火灾,已然被牢牢扼杀在了萌芽状态。
凭借这项兼具实用价值与科学巧思的发明,金怀劼在今年3月的长三角(国际)青少年科创节上荣获一等奖。今年10月,他还将随中国创新代表团远赴德国,参加纽伦堡国际发明展(大赛),带着这个从生活观察中长出来的小发明站上世界舞台。
如今,这套装置的实用新型专利申请已获国家知识产权局受理,金怀劼正静待明年春天的专利批复,盼着它早日守护千家万户的用电安全。
从暑假里的一次跳闸惊吓,到如今被专业人士认可、国家知识产权局正式受理的创新发明,金怀劼用好奇心与行动力,完成了一个少年对生活问题的认真回应。科学的起点,往往就是一次好奇、一次追问。当少年开始用自己的眼睛观察生活,用自己的双手尝试改变,那些看似不起眼的念头,便有了实实在在的价值。
编辑:朱群慧
二审:徐策
三审:朱谢旻
