西安高中生手搓无人机软件，“搞定”专业水质监测

第二十三届全国中学生水科技发明比赛暨斯德哥尔摩青少年水奖中国区选拔赛全国总决赛，近期圆满落幕。本届赛事上，陕西多所学校学子参赛，一批兼具实用性、创新性的青少年科创作品亮相赛场。

无人机载多光谱仪 低成本开源技术提供水质快速监测方案

来自西安交通大学附属中学航天高级中学的学生王尚琨、苏恩唐的作品《城市河湖低成本无人机水质遥感监测系统》是陕西省唯一入选全国总决赛的参赛作品，最终该项目斩获全国一等奖。

“我家在西安市灞河边，看着灞河水质颜色变化比较大，我就联想到城市河湖水质安全问题。”西安交通大学附属中学航天高级中学高一学生王尚琨说。 

王尚琨与同学苏恩唐查阅资料，了解现有的监测技术，发现现有水质监测技术成本高昂，王尚琨和苏恩唐决定搭建一款低成本无人机水质快速监测方案。

“我们开始学习硬件还有算法的技术，包括搭建无人机，写网页端，最终集成这个大的水质监测项目。特点是用一个无人机平台搭载一个便携式的多光谱仪，通过光谱来检测水质。”王尚琨一边拿着无人机向记者展示一边解释道。 

“把多光谱仪架在无人机平台上，让它在河面的飞行高度大概为10到15米，飞完之后，把网页端的光谱数据保存下来，到实验室，打开一个反演的软件，把保存的数据传进去，就得到对应的透明度，这是一个全过程。”西安交通大学附属中学航天高级中学高一学生苏恩唐说。 

无人机搭载多光谱仪，在河面巡航采集光谱数据，数据同步存储至网页终端，再导入自主编写的水体透明度反演软件，就能快速量化判断水体清澈、浑浊程度，直观判定水质情况。

王尚琨说：“我们这个项目用极低的成本，替代现在市面上很多传统的水质监测方案。立足于水质监测目标，我们希望做出一套成本更低、效率更高、相对开源、可复制的技术。”

目前，该项目已获得教育部科技查新工作站（Z08）出具的科技查新报告，同时获得实用新型专利和软件著作权受理，并已在高校、科研院所及业务部门实际部署应用，完成了从“学生作品”到“可用产品”的关键跨越。

“参加全国性的高规格大赛，我感触特别深的是厉害的人很多，自己还需要更加努力，再去完善这个项目，争取以后做得更好。”王尚琨说道。 

以“菌”治“藻” 生物手段破解水体富营养化

西安市铁一中学高二学生任雨馨将目光投向水体富营养化、蓝藻爆发难题，并凭借项目《溶藻菌治理水体富营养化及其分离、鉴定和特性研究》获得国赛高中组三等奖。

“指导老师建议我做与水污染治理有关的项目，因此我选择了溶藻菌治理水体富营养化项目。”任雨馨说。

为夯实实验基础，学校教师团队带领任雨馨走进西北农林科技大学实验室，跟着高校科研人员学习微生物分离、菌种培养全套实验操作。

在实验操作台上，任雨馨介绍：“这是一瓶蓝藻，这个是我们从水样当中分离出的溶藻菌，经鉴定，它是嗜麦芽窄食单胞菌；接下来我们将溶藻菌接种到蓝藻里面，放入培养箱培养3—4天，培养完之后再看看这瓶蓝藻有什么变化。”

4天后，任雨馨拿出放入培养箱的两瓶蓝藻（一瓶为对照组），观察它们的变化情况。

“我们发现接种过嗜麦芽窄食单胞菌的这瓶蓝藻颜色为黄色，而没有接种的颜色为蓝绿色，这说明我们接种的嗜麦芽窄食单胞菌其实是对蓝藻里的光合系统的叶绿素产生了一定破坏，可以看出我们接种的嗜麦芽窄食单胞菌有溶藻效果。”任雨馨解释道。

通过对水样中溶藻菌的分离与鉴定，任雨馨发现水样当中有一种叫嗜麦芽窄食单胞菌的溶藻菌，溶藻效果比较好，可以作为生物治理的一些手段，去治理水体富营养化。

AI智能花盆 精准浇灌实现高效节水

来自西安交通大学附属小学的六年级学生刘铭飞立足日常生活，从家庭节水小切口开展科创探索。刘铭飞的项目《基于水效优化的AI智能节水花盆》获得国赛初中组二等奖。

“这是我做的AI智能花盆，主要目的就是为了能解决日常浇花浇水中的水资源浪费问题。”刘铭飞向记者展示他的智能花盆。

“花盆主要靠3个板块，第一个是主控板，第二个是传感器，第三个是水泵，彼此配合实现精准的节水。首先，土壤湿度传感器来检测土壤的干湿度，如果没有达到预设的标准，说明土壤是干燥的，水泵就进行抽水，达到标准的时候传感器就会跟主控板‘说’停，水泵就会停止工作，不浪费一滴水。”刘铭飞解释道。

经过多轮对照测试，相较于传统人工浇灌，这款AI智能花盆节水率可达30%以上。此外，刘铭飞还加入AI大模型，通过智能识别花卉品种，匹配专属湿度浇灌标准，实现个性化养护。同时，为了更好地养护植物，针对植物喜光、厌光等不同生长习性，刘铭飞给智能花盆设计了追光模式和避光模式。

刘铭飞的AI智能花盆，还藏着一个小惊喜，他给花盆增加了人机互动。触碰植物，它会发出“谢谢你帮我挠痒痒”等俏皮语音。触碰感应语音交互功能，让植物变得更加可爱。

少年自有凌云志。从无人机遥感监测、微生物治污到AI智能节水，一个个青少年科创项目蕴含着解决水环境问题的实用思路。（胡静）

来源：中国环境APP