湿地鸟类智能化生态鸟巢

2022-03-11 07:44湖南省南县第一中学黄宸懿

◆湖南省南县第一中学黄宸懿

本期点评专家

谭迪熬中国发明协会院士专家咨询工作委员会首任专家，中国发明协会中小学创造教育分会会长，科技创新教育特级教师，教育部国培计划专家库专家。

湖南南洲国家湿地公园位于湖南省北隅的南县境内，这里气候温和湿润，为鸟类尤其是水禽类动物提供了优良的生存、越冬环境，是许多珍稀濒危候鸟的重要栖息地、繁殖地与中转站。

越来越多的鸟类选择到湿地栖息繁殖，如果缺乏筑巢的材料与适宜的鸟巢环境，鸟类的繁殖难免会受到影响。可否制作户外人工鸟巢为鸟类提供栖身之地？如果制作一个既能监控鸟类生存繁殖又能提供适宜的饮食、温度、湿度、光照等条件的智能化生态鸟巢装置，有利于鸟类的生存繁殖，还能吸引更多的珍稀鸟类，实现人工招鸟。

我的想法得到了学校科技辅导老师的肯定，在他们的鼓励下，我开始了实践探究。

一、湿地鸟类最佳生存繁殖环境

通过查阅相关文献和请教专业鸟类养殖户，经过多次实验，我确定了适合湿地鸟类生存繁殖的影响参数，如表1。

表1 适合湿地鸟类生存繁殖的影响参数

基于人工智能物联网技术的湿地鸟类智能化生态鸟巢主要由鸟巢本体、各功能部件、传感器、传输部分、控制部分和软件监控平台组成。

1.温湿度监测及控制。物联网监测系统可24小时监测鸟巢内的温湿度，当温湿度高于或低于设定范围时，系统自动报警，并将现场的情况通过短信发到用户的手机上，监控界面弹出报警信息。用户通过重新设置，打开温湿度控制设备，当温湿度恢复正常值时，系统自动关闭。

2.光照监测及控制。光照时间的长短决定了鸟类的繁殖周期和生存品质，设置加热灯的开灯时间即可保证充足的光照。

3.自动加水换水及控制。可采用自动下水器，也可通过程序控制加水器自动加水、换水。

4.自动开关门及控制。通过程序控制电机实现自动开关门，方便鸟类进出，防止它们淋雨。

图1 湿地鸟类智能化生态鸟巢设计图

图2 作品模型图

5.粪便处理系统及控制。通过程序控制粪便清理系统实时清理回收粪便。

1.用户可登录软件监控平台，实时掌握鸟巢生存环境信息，获取异常报警信息及预警信息，并根据监测结果自动调节，给鸟类一个温馨、舒适的环境。

2.控制模式分为手动模式和自动模式，可智能化调控，PC端可实时在线监测界面，操作灵活。

3.自动模式下，设备根据上下限自动调节控制。

我将木箱加工成鸟巢本体，购置了加热器、加湿器、水泵、减速电动机、控制芯片、摄像头等，制作成基于人工智能物联网技术的湿地鸟类智能化生态鸟巢。

1.在对南洲湿地鸟类生存繁殖环境研究的基础上，针对鸟类巢穴不足的问题，提出基于人工智能物联网技术的湿地鸟类智能化生态鸟巢的创意，并设计制作适合湿地鸟类栖息繁殖的智能化鸟巢模型，为鸟类提供良好的生存繁殖环境，也为饲养鸟类宠物提供了新思路。

2.通过传感器、无线传感网、无线通信、智能管理系统和视频监控系统等技术，对鸟类生存环境的温度、湿度、光照时间、自动换水、喂食、自动监测防盗等进行全方位的监测管理以及远程控制，有利于收集湿地鸟类的生存数据，为保护湿地鸟类作出贡献。

3.通过共筑鸟巢践行关爱鸟类，保护鸟类，善待大自然，引导公众树立人与自然和谐共处的理念，唤起更多人关注鸟类、保护湿地、热爱自然的意识。

作者心声

在研究和设计本项目的过程中，我的创新思维能力、动手实践能力得到了提升。本项目中的实验活动也让我深刻体会到了实验研究在科技创新中的重要作用。

参加科技创新竞赛活动对我的学科学习和知识运用都有很好的帮助。从创意提出到项目完成的半年多时间里，我得到了很多人的帮助。感谢父母对我开展科技创新活动的理解与支持，感谢南县鸟类保护协会工作人员为本课题的研究提供咨询，感谢老师提供的指导。

从这次科技创新活动中，我收获了成功的喜悦和极大的自信心，今后我也会更加积极探索，为社会贡献自己的力量！

专家点评

黄宸懿同学的湿地鸟类智能化生态鸟巢是一项基于本地区湿地鸟类增多、巢穴不足的问题而设计制作出的发明作品。虽说这项作品还只是一个有待改进的模型，但它的积极意义是显而易见的：

其一，因地制宜加独具慧眼的选题方式让人眼前一亮。南县处于洞庭湖湿地的北端，在这个生物多样性亟待保护的年代，黄宸懿同学能敏锐地抓住这个课题并坚持研究，说明他既有环保意识，又有科研潜质。

其二，该作品通过无线控制模块、粪便处理系统、食物自动喂养系统、远程监测控制系统等对鸟类生存环境进行全方位的监测管理和远程控制，为野生鸟类种群的快速恢复提供了较为有利的条件。同时也体现了作者STEAM理念的运用及应用跨学科知识解决问题的能力。

但应指出的是，该作品还要进一步有针对性地完善与提高。首先，研究对象是“鸟巢”而不是“鸟屋”。其次，洞庭湖湿地生活着多种鸟类，生活习性各有不同。再次，不同鸟类的鸟巢样式与所处的位置也是不同的。