11月24日,從廣州傳來喜訊,我校計量技術工程學院張文卓等同學的課外科技作品“新型智能灌溉系統中植物葉片水分信息精密診斷傳感器”榮獲第八屆“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽二等獎。這是此項作品自今年6月榮獲2003年浙江省“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽特等獎以來再次獲得殊榮。
今年6月獲獎后,《植物水分精密動態檢測技術》課外科技小組就開始積極為這次大賽做準備,在原有基礎上不斷改進作品并先后進行了多次試驗。指導教師李東升教授和同學們克服各種困難,抱著科學的態度不懈鉆研,力求使作品達到最佳效果。此外,分院領導也始終關心著研究的進展,并為同學們盡可能地提供幫助,鼓勵他們安心做好研究工作。今年9月,該作品順利入選了全國“挑戰杯”一千多個參賽項目的前六百項。
全國大學生課外學術科技作品競賽,從來自全國高校的一千多項作品中脫穎而出,榮獲二等獎,取得了我校學生課外科技競賽的歷史性突破。
附:“新型智能灌溉系統中植物葉片水分信息精密診斷傳感器” 項目簡介
目前我國的智能灌溉系統所用的反饋控制環節的傳感器有土壤濕度傳感器、環境溫度傳感器,當檢測到環境溫度過高或過低時,噴、滴灌系統的電控閥開啟,對植物進行灌溉。實際上,從控制論的角度看,植物是被控對象,所以說對植物而言現有方法并不是真正意義上的閉環控制。因此,控制精度進一步提高受到限制,其結果是造成一定程度上的灌溉水的浪費。另一方面,對植物而言,它所需要或能吸收水分的量是確定的,就是說不是越多越好,而是存在最佳值。若能對植物按需供水則可克服現有灌溉方法的弊端,將灌溉水的利用率提高到最佳程度,最直接有效的方法就是將植物列入控制系統中,利用植物本身的對水分的生理反應,即體現在其某些器官上的微增量(微小尺度)變化,并制成傳感器,由此組成全新概念的智能灌溉系統。
基于上述思想,在學校團委組織和李東升教授的指導下,植物水分精密動態檢測技術課外科技小組首先制作了植物葉片水分精密診斷傳感器(如下圖所示),同時申請了國家發明專利(受理號為:03150690.9),并撰寫科研論文一篇,被國家一級刊物《林業科學》錄用。
植物葉片水分精密診斷傳感器使用簡單,應用方便。使用前進行零位調整,就可以把傳感器夾在所選擇的葉片上,每隔一段時間要對傳感器零位進行一次校準。傳感器輸出的信號經轉換放大后,由單片機定時記錄葉片厚度的變化數據,該數據可以作為有關植物學科的科研人員的分析資料,也可以形成智能灌溉系統的控制指令,打開或關閉供水管路的電磁閥門,從而實現精量灌溉的智能控制,即對植物按需供水。該作品被稱為“植物水分聽診器”,在技術上代表當前國內外本領域研究的最新研究方向和水平。智能灌溉系統是在我國目前的灌溉管網不變的前提下,由被控對象植物本身構成反饋控制環節,組成閉環控制系統,控制精度高,帶來的優點是節水效果好。進一步產品化開發后,可以適用于我國大部分地區特別是西部和北部干旱半干旱地區以及城市園林綠化部門。因此,研究開發具有國際先進水平的植物器官微增量檢測傳感器具有顯著的社會效益及經濟效益。
(右圖為植物水分精密動態檢測技術課外科技小組制作的新型智能灌溉演示系統)