Page 53 - 优秀学员达人录

上海市青少年科学创新实践工作站

达人 安家拙
上海交通大学机械工程实践工作站
上海中学东校
科创格言：勤于观察，发掘问题，坚持创新

科创是系统能力的培养
探究廉价、安全家庭报警系统的研发
探究廉价、安全家庭报警系统的研发 科创是系统能力的培养
如今许多家庭安装了闭路电视报警系统，可以通过摄像头随时监 研究对于我来说，好像是遥不可及的事情，但这次工作站的经历，
控家中状况。但是这种闭路电视报警系统价格昂贵、不美观、不宜 我开始对研究有了较为直观的认识。在工作站老师的指导下，我完
隐蔽、有法律风险……因此，在已有资源的基础上，我想设计开发 整的走完了一遍科研过程。提出问题、分析问题、解决问题，最后
一种廉价、安全可靠的可以随时通知业主的家庭报警系统。 是总结经验教训，这个系统能力的培养，是这段工作站经历对我最
本系统声音检测模块选用 KY-038 麦克风，中央控制模块采 大的积极影响。
用 Arduino 单片机，输出模块接收中央控制模块判断为报警后 我在研究开发过程中遇到许多问题，如声音模块的选择、声音模
发出的数字量信号，并发送提醒至业主手机微信端。该模块采用 式识别、编程语言的重新学习，等等，这些困难是学校课程学习所
ESP8266WiFi 板，可实现与家中 Wi-Fi 进行双向无线通信，进而 遇不到的。课程学习解决问题总是有标准答案，但是这里没有，这
实现与互联网的连接。 是我最不适应的地方。面对这些困难，我一直坚持去找资料、咨询。
在本项目的研究中，我遇到以下重点和难点，并想出了对应的解 在繁忙的学习中我坚持做完了整个研究，达到了预期研究目的。看
决办法： 着我小小作品，这让我感觉到了成功的喜悦，这和解题时的成功是
首先，声音的模式识别是本项目研究的重点。声音检测要识别出 一种完全不同的感受。这种克服重重困难的经历，提高了我的自信
报警声，屏蔽其他的噪声。最初，持续监测周围的声音音量，当环 心，在面对学习乃至生活中的困难时就能从容不迫。
境中音量超过所设定的报警声分贝时，即视为报警终端发声并开始 最后我想总结的是，同学们要平时多观察生活中的细节，点滴积
报警。后来发现仅通过监测音量这一方法容易引起误报行为，于是 累，发现日常生活中的问题，最后定课题时，问题的选择一定要合
对于判断规则增加了一些约束：当环境声音持续超过某一音量并达 适我们自己能力。我们毕竟只是中学生，能力有限，精力更有限，
到一定时间，再判断为报警。为此，在报警器旁侧放置了一支录音 过高的课题目标，一方面打击我们自信心，另一方面也起不到锻炼
笔，录制了 24 小时的声音，用以设定合适的音量阈值和持续时间。 我们独自研发能力的目的。
最终得到了较为可靠的数值。在模块完成后，又对此方法的误报量
还有一些不满意，于是专门学习了声音的模式识别方法。尝试对报
警声建立其声谱的特征规律（用傅里叶变换法），对于一些简单的
报警声，经过实验验证该识别在各种噪声情况下不报警。
其次，编程知识的学习是一大难点。由于没有学习过汇编语言，
高中信息课上的编程知识不足以应对，因此我专门针对 Arduino，
学习了许多 C 语言的编程知识。从各种基本语句开始，学会了编写
一些小程序，达到了能够完成本项目的编程环节的目的。
最后，“查资料”本身就是研究中一大难题。过去并没有相关的
经验，而在这一研究过程中，浏览和查阅了许多相关的论坛以及文
献，在遇到一些编程上不理解的问题时，也主动向一些“高手”发
私信询问，从而解惑。通过这次的研究，增长了对于检索文献、查
阅资料、获取信息的能力，可谓是一大收获。

课题有价值 有初步的创新能力
课题有价值 有初步的创新能力
该学生研究课题明确，针对性性强，有一定的使用价值。本课题研究结合实际，贴近生活，同时难度合适，有一定的创新性。
学生在提出问题后总结了各种解决方法，如采用闭路电视系统的方法，但是能够通过较为严密的逻辑分析，找到其问题所在，并发现了
红外装置的优点，具有辩证思想。技术路线可行，研究过程基本和设想一致。课题进行过程中，该学生逐步解决了传感信号的收集和识别，
控制器控制算法和程序的编写，输出硬件的选择和优化的问题，具有初步的创新能力。
其成果设计了一种辅助装置，实现了研究目的。该装置具有价格低，安装方便（可实现屋主自助安装），利用了原有的装置，添加了远
程无线报警的功能。能克服闭路电视系统的缺点，同时也克服了原有系统的固有问题。
——指导老师：上海交通大学副研究员 张亚欧

44