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中山三名小学生 设计喷泉排水警示器

该项目获多个科技创新奖,可解决隧道积排水问题
 隧道入口上方的喷泉排水警示器LED屏可以显示涵洞内的积水深度。南方日报记者 王云 摄

    近年来,全国各大城市时有发生机动车在下穿隧道、涵洞里被积水淹没导致熄火、人员被围困或伤亡的事故,这引起了中山三名小学生的注意。在中山实地考察后,他们发现现有的警示设置效果不大,贴心而不实用。为此,他们设计出了一款“聪明的喷泉排水警示器”,利用喷泉来警示和排除积水。

    该项目于近日参加广东省青少年科技创新大赛并获得小学组一等奖,中山大学逸仙学院设立的逸仙英才奖,广东三友集团设立的优秀创新项目奖及聚德科技创新奖三个单项奖的优异成绩,是该比赛获得单项奖数量最多的项目。

    问题暴雨时地下隧道前警示线多失效

    2014 年8月22日,广东省广州市白云区棠乐路京广铁路涵洞一辆小车被水淹没,车上一家7口不幸罹难。看到新闻报道后,石岐中心小学的三名学生吴艳冰、黄俊峰、钟浩凯感到非常震惊。他们在网上查找资料发现,事发的涵洞每次下大雨都会有机动车熄火、被困的现象,而很多该地区的机动车驾驶员并没有接收到任何明显的预警信息。

    中山的地下隧道、涵洞安全情况如何呢?三名学生查找资料发现,从2013年开始,中山市有关部门在下穿隧道、涵洞的入口处划了警戒线,若水漫涉水线,表示车辆不要继续前行。在家长的带领下,他们实地考察了5个下穿隧道、涵洞。

    他们发现,上述警示方法贴心但不实用,很难起到预警作用。因为涉水线设在隧道内,车主在进入隧道前无法看到隧道内的情况,而且暴雨期间观察地面涉水线有难度,当发现积水漫过涉水线时,车辆已经被困。“我和爸妈就曾遇到过这个事情。这让我们觉得警戒线只是一种‘贴心摆设’,想着能否找一些更好的方法取代它。”黄俊峰说。

    探索远程控制设备可感应水深并警示

    怎样才能让来往车辆、行人第一时间就得知险情?如何更有效地提醒临近积水区域的人员、车辆立即止步,不要涉水前行?如何最大范围地告知即将或者可能前往积水路段的人员、车辆及时绕路行驶?如何在救援人员到达之前就先行排水,解除灾害隐患……围绕这些问题,吴艳冰和同学开始进行了科学探索。

    “在多次实地勘察,详细地调查研究、了解相关知识后,我们决定结合之前学过的电脑人马达控制知识等,试着解决这一问题。”钟浩凯说。在老师詹伟达、苏文辉的指导下,他们开始设计这套喷泉排水警示器。

    吴艳冰介绍,这个系统共有5个组成部分——电脑机器人、抽水机、LED图文显示屏、喷泉提醒系统、报警系统。其中,电脑机器人是整个系统的中央控制系统。它负责接收水位探测器测得的水位信息,控制LED显示屏显示信息、以及隧道入口的栏杆、隧道入口100米处喷泉。隧道内积水不同,电脑会发出不同的指令,喷泉也会进入相应警示状态。

    效果喷泉能阻止车辆进入并排干积水

    同学们称,这个设计有四个创新点:一是LED多媒体图文显示,让接近危险路段的人员、车辆也能提前感知危险,避免财产的损失;二是采用喷泉水幕的做法阻止车辆驶入隧道,起到阻止车辆进入和抽掉隧道积水的双重作用;三是自动排水系统设计,为抢险救灾赢得宝贵的时间;四是积水预警功能,让相关部门第一时间了解险情,从而最大限度地减少财产损失。

    “我觉得这个系统最大的特点在于喷泉提醒系统。”詹伟达说。根据系统工作原理,当地下隧道的水深达到20—29厘米时,系统同时启动两个水泵,并向相关部门发送警报。当水深30—39厘米时,led显示控制卡会提醒“小车禁止驶入”,一个水泵会将水排至隧道入口处的喷泉池中,喷泉开始喷水,以提醒小车禁止驶入。

    詹伟达称,如果将这个小系统放大,并进一步完善其稳定性和可靠性,应该可以在下穿隧道、涵洞积水问题上,对现有的中山市智能交通系统形成一个较好的补充。“是否真的能投用,仍要进一步检测。”