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改善水污染 高中生設計無人船

2017/10/30 22:55
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檢舉

【記者譚恩如、黃晨昕/澳門報導】聯合國二〇一六年的報告指出,全球有逾億人感染到霍亂或傷寒等水污染相關傳染病。面對全球性的水質問題,澳門有三位高中生,解決了學業和技術上的困難,設計出一艘能夠檢測水質的無人船,希望通過科學的力量,改變環境惡化的情況。

入門課程激發興趣 一頭栽進機器人世界

澳門培正中學的何旻駿、梁竣皓、何雋軒三位學生,在設計與科學課程中,萌生對水底機器人的興趣,接觸到有關水質的問題。在研究的過程中,何旻駿發現,「其實澳門現在很少監測水質,一些數據比較舊。我查過香港在不同海域有設置自動監測站,數據比較詳細。」因而激發靈感,設計監測水質機器無人船參加比賽。

小組上課中,他們了解到藍藻、紅潮等爆發,是環境污染而導致的。何旻駿說,「我們希望可以做一個工具監測水質,阻止嚴重污染爆發。」他同時也學習了3D設計課程,利用己身所學新技術,負責主要的零件設計。三人小組將自己設計的機器無人船取名為「SMART PLECO(清道夫魚,即垃圾魚)」,寓意是機器無人船能像垃圾魚一樣,清理水中的污染。

機器無人船的運作是通過收集水的溫度、酸鹼值以及DO(溶氧度)等數據,繼而進行水底污染的分析。通過機器無人船在水底的動線,可以繪出污染分布圖,藉此將清楚看出污染分佈的位置,更可依此數據,加以分析,並交給政府單位做出友善水質的措施。

機器無人船可利用遙控器或電腦軟體操作,定位採樣地點後,無人船將會自行按照地點航行。自動之外,也可以採取人工操作的方法,採集水的樣本。而其獲得的所有數據,將存儲在記憶卡內,提取之後可以再交給實驗室做更細緻的分析。從這樣的分析,得到超標數據,就可以預先知道未來海底此範圍,可能會發生的污染。

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畫上商標的機器無人船SMART PLECO(清道夫魚,即垃圾魚)模型 圖片提供/何旻駿

無畏技術壓力 獲英特爾國際大獎

設計期間正是小組成員們的升學關頭,但是他們不僅妥善分配了時間,協調學習與工作,還在技術上不斷突破。安排時間有一套,何旻駿說,每天下午三點半放學後,馬上就到實驗室工作、畫圖,一直到八點左右,回家溫習功課。

技術上的突破,更是獲獎的一大關鍵,何旻駿與組員希望增強機器無人船的監測功能,不選擇用現有零件,而是從頭摸索。設計構想、3D繪圖、技術討論、縝密計算,再到零件組裝,他們不斷嘗試、修改。何旻駿說,像是機器人在水中浮力的計算,就花了不少時間。

繁忙的生活,帶來了收穫,雖然三人有著技術的困難、升學的壓力,最終還是完成了機器無人船的研究,並且榮獲了有全球青少年科學競賽「世界盃」美譽的-英特爾國際科學與工程大獎賽(Intel ISEF)的三等獎。

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何旻駿、梁竣皓、何雋軒榮獲了Intel ISEF三等獎,與老師得意地拿著澳門區旗合影。 圖片提供/何旻駿

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設計團隊成員何旻駿講解SMART PLECO的使用方式。 攝影/譚恩如

不斷優化機器無人船 盼能改善全球水質

市面無人船商品較少,就算有售價亦昂貴,學生作品的優點是,成本較低,但是走到產業化還需要一些時間以及改善更多功能。何旻駿希望,他們的作品能夠賣給教育機構,去做水質研究,或者是賣給政府,能夠有教材來教育學生,建立水質環保的概念。

目前機器無人船還有著由於水流風速而導致的船偏離航道,以及校正時間較長等的問題。何旻駿為自己設定目標:在高三畢業之前,新增其他的功能,讓無人船的應用範圍不只檢測水質,並且要讓探測地形優化,能夠適應更大的水域進行監測。他也已經開始著手,利用更好的算法來優化、修正航道。

雖然曾經一起合作的夥伴何雋軒已經畢業、梁竣皓準備升學,但是何旻駿堅持著做好無人船的理念,「就算團隊只剩我,我也會繼續優化無人船」,他充滿著對於未來想要改善澳門,以及全球水質情況的期待。

 

採訪側記

採訪過程中最深刻的一句話:「最大的特色?就是它是我們自己做的。」雖然受訪者只是一位十五歲的高中生,講話時還帶有點青澀與緊張,但對於自己的作品,是很自信的,相信Smart Pleco的確能做到他們預想中的模樣。

 

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