家有花木

草木春葳蕤，在这个万物生长的季节，很多家庭种植的花草都会抽出嫩芽，或是绽放新花。美丽的花草需要精心呵护，但因为条件所限，很多人无法做到及时关心照料。譬如，忘记按时浇水;不知道应该按照植物需水量浇水;外出一段时间，花草无人打理……

本期的几位“未来爱迪生”提供了一些解决方案，你觉得怎么样？

家庭智能鱼菜共生系统

鱼菜共生是一种新兴的养鱼种菜方式，鱼的排泄物在微生物的作用下分解为植物所需的营养物质，构成一个封闭的养殖系统。这种技术一般用于养殖业，而我们设计了一个家庭智能鱼菜共生系统，可以在家中同时养鱼种菜。它既是观赏用的水族箱，又能提供新鲜蔬菜，一举两得。

如下图，它由植物生长床体和蓄水箱组成。植物生长床体最下面的海绵过滤层，会过滤蓄水箱中鱼粪便的大颗粒杂质，让有机物通过，附着在第二层硝化床上，微生物在此将有机物转化为植物所需的营养物质，供生长在植物限位板上的蔬菜吸收。

蓄水箱装有智能控制系统，其中传感器全天候检测各种数据（如pH、氧含量、氮含量），传送给单片机，单片机调控水泵，水泵通过上水管将蓄水箱底部带有鱼粪便的水输送到植物生长床。这些水被植物生长床过滤后，通过下水管回到蓄水箱内，完成一次循环。单片机还控制喂食器、氧气泵、电加热系统等，智能调控水质环境，让蓄水箱里的鱼健康生活。

上海大学附属中学  陈斐扬  赵一凡  吕逍洋

专家说：作品构思巧妙，实用性强，具有美观、环保、节能、实用、省水等优点。虽然目前社会上已有一些相关技术，但是该作品巧妙地应用了智能控制系统，用传感器、单片机调控喂食器、氧气泵、电加热系统等，能更好地满足现代家庭的需求。

该系统需要大量氧气，否则细菌的无氧分解会产生对鱼有害的气体（如硫化氢）。建议使用时放在阳光充足、通风条件好的地方，还可以考虑利用太阳能供电。

湿度可视化花盆

我在莳花弄草时，发现不同植物对水的需求量不同，但大多数人都是凭经验决定浇水量的。我想，如果人们能一眼看出花盆内土壤的湿度，不就可以依据植物的需水要求来浇水了吗？所以我发明了一个湿度可视化花盆。花盆的结构如图1，盆体用透明的玻璃或者塑料制成，盆内侧用厚不干胶粘贴一张六点无钴空气湿度试纸，再在花盆内套上一层疏水透气材料（可用呼吸纸），最后放入土壤。湿度试纸可显示10%—60%的6个湿度（如图2），如湿度为30%时，就会有3个点变色。主人可以透过花盆，清晰地看见湿度试纸的变色情况，了解花盆内土壤的湿度。我还根据常见植物的湿度需求，制作了与之配套的湿度卡（如下表）。按卡决定浇水量，方便又科学。

上海市实验学校东校  甘苏羽

指导教师   陶  菁

专家说：甘苏羽同学对于生活中的现象观察仔细，慧心巧思，巧妙地利用了空气湿度试纸，将本来看不见的土壤湿度可视化，方便人们在种植过程中把控好土壤湿度，达到理想的种植效果。

但是否可以对湿度卡作一些改进，应用到传统花盆上呢？这样更有利于推广使用。其实还可以与自动灌溉装置结合，通过湿度感应器，按植物的需水量设定好浇水程序，根据土壤湿度变化，自动浇水。

家庭花房智能控制器

很多喜爱花草的家庭，会在家中设置一个专门的花房。花草种类一多，人工照顾起来就比较费事。已有的智能花房技术设备适用于大型花房，价格昂贵。于是我们就设计了一套家庭花房智能控制器，它采用Arduino Uno R3作为主控制板，通过光敏传感器模块、热电偶温度传感器模块、土壤湿度传感器模块采集花房的光照、温度和土壤湿度数据。

我们根据植物生长的要求，确定光照和温度的控制算法——這是我们发明中最难的部分，也是关键。应该增加光照的地方，要卷起遮阳帘，反之要放下遮阳帘;温度过高，要打开风扇，反之要关闭风扇。经过实验，我们设计好程序，将花房的光照和温度控制在一个合理的范围内。另外，考虑到自来水中残留氯气对植物有伤害，我们采用潜水泵从蓄水池抽水进行滴灌。因为自来水在蓄水池中放置一段时间后，氯气会释出，用这样的水滴灌更好。滴灌控制较为简单，我们根据植物特性，设置土壤湿度低阈值和高阈值。当测得的土壤湿度低于低阈值时，打开潜水泵进行浇灌，同时提高土壤湿度检测的频度，一旦达到高阈值，就关闭潜水泵，让土壤湿度保持在一个合理的范围内。

上海市嘉定区金鹤中学  樊欣雨  匡梓谬  吴  懿

指导教师  施  强

专家说：这个发明针对性强，技术含量高。其中传感器和智能系统的应用，将给家庭花房带来革命性的改变，大大提高种植效果。建议增加显示器，显示感应器获得的各种数据，让花房主人能够直观地了解花房的当前状况，从而更好地进行调控。另外，还可以考虑使用太阳能和雨水收集装置，这样更加环保。

多肉植物自动伸缩晾晒系统

我妈妈喜欢种多肉植物。这些肉嘟嘟的植物需要晒太阳，但又不能晒太久。妈妈早上出门前把它们放在外面，晚上再收回来，它们就晒伤了。我想帮妈妈解决这个烦恼，就发明了多肉植物自动伸缩晾晒系统（如右图）。在阳台或窗台上安装一个放置多肉植物花盆的可伸缩金属架，它可用光控装置和触控装置来控制。当光线达到一定强度的时候，光控装置控制金属架伸出，让多肉植物晒太阳。可以用计时装置设定时间，到时自动收回。如果下雨，雨滴滴到触控装置上，金属架也自动收回。也可用湿度感应器来感应是否下雨，控制金属架的伸缩。因能力所限，我不会设计程序，就用乐高做了一个光控和触控的展示模型（如左图）。我希望以后能设计App，通过手机或电脑远程控制晾晒架，这样妈妈就可以让自己心爱的多肉植物晒到合适的阳光了。

上海市江苏路第五小学  陆奕恒

指导教师  虞  姝

专家说：作品贴近生活，巧思妙想，具有很高的实用价值。远程遥控晾晒架的设想非常好地解决了阳光过于充分的问题。如果在市场上推出，一定会立刻受到种“肉”人士的追捧。建议可将这个系统和晾衣架结合起来，更好地利用阳台的空间，达到一架多用的效果。

他山之石

随意转向花盆

這款花盆的底部是尖的，因此可以轻轻拨动它，让花盆改变朝向。如果用它种植喜光的植物，可以让植物向着太阳，获得更多的阳光。反之则调转方向，背朝太阳，适应喜阴的植物。另外，风也能让花盆转动，富有趣味。

会长大的折纸花盆

植物会逐渐长大，而花盆不会，所以有的植物长大后，需要换到更大的花盆中去。但这一款折纸花盆会随着植物一起长大，它是用折纸材料制作的几何结构花盆。这些几何结构可以伸展开，使得花盆就像植物长大一样，变得容量更大。

专家说： 发明设计巧妙，制作简单，成本低廉。水肥一体不仅环保，还提高了种植效率。电子定时器实现自动灌溉，省时省力，适合家庭阳台种植。不过各种植物，种类、生长高度不同，滴灌可以考虑改为对植物根系的滴灌，结合上方喷淋浇灌，效果更好。

水肥一体阳台种植装置

阳台种菜是近年来流行的新风尚，但种植技术、成本投入等方面的限制，阻碍了很多家庭来尝试。我设计了一套水肥一体阳台种植装置，成本低，操作便捷。

水肥一体，是指把肥料溶解在水中形成水溶性肥料，再灌溉植物，这样可以发挥肥水协同效应，与传统施肥方式相比更高效环保，而且更适合家庭阳台的环境。我设计的装置如右图。针对绿叶蔬菜的需水要求，在花盆中部设置喷头用于滴灌，上方设置喷头用于喷淋。上方喷头可通过调节装置改变高度。水管连接潜水泵，通过潜水泵从蓄水池中取水肥灌溉。另外，我用电子定时器来控制潜水泵，从而控制灌溉时间，实现了自动灌溉，省时省力。

上海市川沙中学   王  喆

指导教师  褚  琼   张晓菲