問題:
河流、湖泊的水面上經常會有漂浮的垃圾,現在往往采用人工駕船打撈的方式清除。但是在風景區(qū)的湖泊上采用這種方法往往會影響美觀。那么有沒有一種既不影響景觀,又能有效清除水面垃圾的方法呢?于是我就開始著手研制智能型水面垃圾搜集裝置。
途徑:
在這個模型的設計過程中,我遇到了不少的麻煩,其中自動搜集器采用哪種搜索技術是一個很大的難題。
水面漂浮垃圾有金屬和非金屬等不同種類,且非金屬垃圾大大多于金屬垃圾,所以在選擇自動搜索的方式上,應側重于搜索非金屬垃圾,兼顧金屬垃圾。
經過研究,目前可能應用的搜索垃圾方式可以有以下幾種:
1)人工駕船搜索方式:人工駕船搜索方式的優(yōu)點是能在最短時間內發(fā)現視野內的垃圾及其所處的位置、大致的種類等等,缺點是人在水面有潛在的危險性。
?。玻┏暡ㄋ阉鞣绞剑河捎谒薪饘倥c非金屬對超聲波都會產生反射波,因此對于探測垃圾,超聲波是有效的。但是,由于超聲波發(fā)射呈扇形,一般夾角在30°左右,在確定垃圾的方位時誤差較大(因為這樣的話只能確定在一個30°的范圍內有垃圾)。如果采用兩個裝置探測,其重合部分可以做到夾角僅10°左右,可以較精確定位垃圾,但是每個探測裝置的功耗較大,而模型船無法提供大量能源,所以本裝置的模型不能采用超聲波探測。
但是在本裝置放大實驗時,由于船體增大,浮力增加,發(fā)電設備就可以相應增加。那時采用超聲波探測器則將成為一種可行的方法。
3)微波雷達搜索方式:目前市售雷達僅有微型測速雷達,其他雷達無貨供應。測速雷達的工作頻在微波段,金屬對微波有反射,但非金屬對微波無反射;所以微波雷達在搜索非金屬水面漂浮垃圾時毫無辦法。因此微波雷達并不適用于我的這個模型。
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4)紅外線搜索方式:由于紅外線是直線傳播,且金屬非金屬對紅外線均有反射,能耗也較低,因此該搜索方式較適合本模型的需要。
經過多方面的調查和考慮,我決定使用紅外線的方式來搜索水面漂浮垃圾。
另一方面,我在對各種搜索方式進行分析的時候,發(fā)現雷達工作方式(左右掃描方式)非常值得玩味,它能不能借鑒到紅外線搜索方式中呢?經過反復試驗,證明這是一個很不錯的想法,應用了這種掃描方式的紅外線探測器能較有效地搜索水面漂浮垃圾。
啟示:
在研究過程中,我們會遇到各種各樣的難題。要克服研究中的障礙,首先取決于信息篩選的能力,要學會從各種途徑獲取相關資料,例如圖書館、網絡、有關專家等等;再者,要有懷疑的精神,不要迷信權威,要有獨立思考能力和自我決策的意識;最后一點就是要學會換個角度思考問題。例如,先前遇到的微波雷達技術雖然不能被用于搜集垃圾,但其搜索方式可以借鑒,因此要學會從各種可能性中拓寬思路,培養(yǎng)創(chuàng)新精神。