◎上海民辦打一外國語小學(xué) 蔣晟涵

發(fā)明背景：

在我生活的城市，小轎車主要是以汽油車為主。汽油車會排放大量尾氣，污染環(huán)境。因此，最近幾年政府一直在大力推廣新能源汽車?，F(xiàn)在的新能源汽車主要是純電動汽車和“油電混合”動力汽車（“混動”汽車），它們都有一個(gè)特點(diǎn)，那就是需要充電。

今年我家買了一輛新能源汽車，爸爸經(jīng)常開車載著我們?nèi)页鋈ネ?。但是我發(fā)現(xiàn)：公共停車場里有許多新能源汽車專用車位，這些車位裝了充電樁，地上也寫了“新能源汽車專用”幾個(gè)字，但是有很多專用車位被汽油車占據(jù)。這導(dǎo)致我家的新能源汽車經(jīng)常只能停在普通車位上，無法充電。

如果“油電混合”動力汽車長期充不了電，就要用汽油，使用汽油就會排放尾氣，不利于節(jié)能減排。如果純電動汽車無法在公共停車位充電，就不能續(xù)航，推廣這種汽車就會很費(fèi)勁。對以安裝充電樁為主營業(yè)務(wù)的公司來說，如果沒有新能源汽車來充電，那就浪費(fèi)了安裝充電樁的費(fèi)用，也浪費(fèi)了空間資源。

研究目標(biāo)：

通過在新能源汽車專用車位安裝可以智能識別的閘桿來限制汽油車停放，確保新能源汽車能夠充電，讓充電樁真正為新能源汽車服務(wù)。

制作模型：

我一直在學(xué)習(xí)樂高機(jī)器人課程，所以決定利用樂高的EV3主機(jī)和配件搭建模型。

汽油車的牌照是藍(lán)色的，而新能源汽車的牌照是綠色的，可以利用顏色傳感器識別新能源汽車與汽油車。

我先搭建新能源汽車專用車位模型，然后在專用車位旁拼裝攔阻車輛的閘桿。閘桿上面裝有顏色傳感器，可以通過牌照識別車輛是否為新能源汽車。如果是，閘桿自動升起，隨后車輛駛?cè)胲囄弧?/p>

接著，我找來兩輛玩具小車，在車尾分別裝上綠色和藍(lán)色的樂高積木，用來模擬綠色牌照的新能源汽車和藍(lán)色牌照的汽油車。綠色的樂高積木和藍(lán)色的樂高積木所在的位置明顯，因此能夠被閘桿上的顏色傳感器識別。

當(dāng)閘桿上的顏色傳感器識別車輛是“藍(lán)色牌照”的汽油車，閘桿就不會升起，同時(shí)發(fā)出警報(bào)聲。

圖1 搭建模型

圖2 在玩具小車車尾裝上樂高積木

最后，我在專用車位側(cè)面安裝超聲波傳感器，用來檢測新能源汽車是否在專用車位上。當(dāng)超聲波傳感器感應(yīng)到新能源汽車一直停在專用車位上，閘桿會保持升起狀態(tài)。如果車輛開走了，超聲波傳感器感應(yīng)不到車輛，閘桿就會自動落下。

圖3 智能新能源汽車專用車位模型與車輛模型

圖4 “新能源汽車”停在專用車位上，閘桿處于升起狀態(tài)

改進(jìn)智能車位：

經(jīng)過對新能源汽車專用車位模型進(jìn)行測試，我發(fā)現(xiàn)該設(shè)計(jì)是可行的?？紤]到新能源汽車專用車位的實(shí)際情況，我又對模型進(jìn)行改進(jìn)，使之更智能。

將閘桿換成可放置在地面上的升起式閘桿。裝有傳感器的閘桿在真實(shí)的車位系統(tǒng)中占用的空間太大，不易安裝。我從車庫的地鎖獲得靈感，設(shè)計(jì)了類似地鎖的可以放置在專用車位地面上的門式閘桿。

用識別精準(zhǔn)度更高的攝像頭代替顏色傳感器。這種攝像頭安裝在閘桿頂部中央，用來識別車輛的牌照。在攝像頭旁還裝上喇叭。當(dāng)閘桿放倒在地面上時(shí)，攝像頭和喇叭都不高于閘桿的平放高度。如果監(jiān)測到汽油車想停在新能源汽車專用車位上，喇叭就會發(fā)出提醒：“這是新能源汽車專用車位，請勿停入！”

在專用車位上方的天花板或者專用車位前方和后面的地面上安裝超聲波測距傳感器，用以檢測新能源汽車是否在專用車位上，并控制閘桿。當(dāng)新能源汽車駛?cè)雽Ｓ密囄缓螅暡▊鞲衅鞅O(jiān)測到專用車位上有車輛，這時(shí)閘桿放倒，并保持這種狀態(tài)。當(dāng)超聲波傳感器監(jiān)測不到車輛，說明車已經(jīng)開走，閘桿就會自動豎起來。

在專用車位后方還安裝一個(gè)超聲波測距傳感器，用來監(jiān)測車輛是否靠近專用車位，并控制啟動牌照識別攝像頭，防止攝像頭識別對面車位上的車輛。只有當(dāng)超聲波測距傳感器檢測到車輛接近閘桿時(shí)，閘桿上的牌照識別攝像頭才會啟動。

圖5 設(shè)計(jì)圖側(cè)視圖

在專用車位后方的超聲波測距傳感器底下安裝一個(gè)控制箱，連接所有的傳感器、攝像頭和閘桿啟動電機(jī)?？刂葡淅锏目刂破餍枰凑罩悄芡＼嚨囊缶幒贸绦?、設(shè)定好規(guī)則。

這套設(shè)計(jì)方案既可以用在新建的新能源汽車專用車位上，也可以用于改造現(xiàn)有的新能源汽車專用車位。改造時(shí)，可在地面鑿出凹槽放置這些設(shè)備。

圖6 設(shè)計(jì)圖俯視圖

圖7 編寫程序

展望：

我設(shè)計(jì)的新能源汽車專用車位智能化程度高，不需要專人管理，可節(jié)省人力。新能源汽車充電得到保障，有助于節(jié)能減排，城市空氣也會越來越好。希望我的發(fā)明將來能投入使用，為社會作貢獻(xiàn)！

老師推薦：

本項(xiàng)目結(jié)合建模軟件能很好地解決社會上不合理占用新能源汽車專用車位的問題，對當(dāng)下新能源汽車車主而言是福音。由此可以看出，好的創(chuàng)意其實(shí)就在我們身邊，只要仔細(xì)觀察、認(rèn)真思考，就會迸發(fā)出智慧的火花。