濕地鳥類智能化生態鳥巢

黃宸懿

本期點評專家

譚迪熬 中國發明協會院士專家咨詢工作委員會首任專家，中國發明協會中小學創造教育分會會長，科技創新教育特級教師，教育部國培計劃專家庫專家。

湖南南洲國家濕地公園位于湖南省北隅的南縣境內，這里氣候溫和濕潤，為鳥類尤其是水禽類動物提供了優良的生存、越冬環境，是許多珍稀瀕危候鳥的重要棲息地、繁殖地與中轉站。

越來越多的鳥類選擇到濕地棲息繁殖，如果缺乏筑巢的材料與適宜的鳥巢環境，鳥類的繁殖難免會受到影響。可否制作戶外人工鳥巢為鳥類提供棲身之地？如果制作一個既能監控鳥類生存繁殖又能提供適宜的飲食、溫度、濕度、光照等條件的智能化生態鳥巢裝置，有利于鳥類的生存繁殖，還能吸引更多的珍稀鳥類，實現人工招鳥。

我的想法得到了學校科技輔導老師的肯定，在他們的鼓勵下，我開始了實踐探究。

一、濕地鳥類最佳生存繁殖環境

通過查閱相關文獻和請教專業鳥類養殖戶，經過多次實驗，我確定了適合濕地鳥類生存繁殖的影響參數，如表1。

二、設計方案

（一）系統組成

基于人工智能物聯網技術的濕地鳥類智能化生態鳥巢主要由鳥巢本體、各功能部件、傳感器、傳輸部分、控制部分和軟件監控平臺組成。

（二）系統功能

1.溫濕度監測及控制。物聯網監測系統可24小時監測鳥巢內的溫濕度，當溫濕度高于或低于設定范圍時，系統自動報警，并將現場的情況通過短信發到用戶的手機上，監控界面彈出報警信息。用戶通過重新設置，打開溫濕度控制設備，當溫濕度恢復正常值時，系統自動關閉。

2.光照監測及控制。光照時間的長短決定了鳥類的繁殖周期和生存品質，設置加熱燈的開燈時間即可保證充足的光照。

3.自動加水換水及控制。可采用自動下水器，也可通過程序控制加水器自動加水、換水。

4.自動開關門及控制。通過程序控制電機實現自動開關門，方便鳥類進出，防止它們淋雨。

5.糞便處理系統及控制。通過程序控制糞便清理系統實時清理回收糞便。

（三）軟件監控平臺

1.用戶可登錄軟件監控平臺，實時掌握鳥巢生存環境信息，獲取異常報警信息及預警信息，并根據監測結果自動調節，給鳥類一個溫馨、舒適的環境。

2.控制模式分為手動模式和自動模式，可智能化調控，PC端可實時在線監測界面，操作靈活。

3.自動模式下，設備根據上下限自動調節控制。

我將木箱加工成鳥巢本體，購置了加熱器、加濕器、水泵、減速電動機、控制芯片、攝像頭等，制作成基于人工智能物聯網技術的濕地鳥類智能化生態鳥巢。

三、創新點

1.在對南洲濕地鳥類生存繁殖環境研究的基礎上，針對鳥類巢穴不足的問題，提出基于人工智能物聯網技術的濕地鳥類智能化生態鳥巢的創意，并設計制作適合濕地鳥類棲息繁殖的智能化鳥巢模型，為鳥類提供良好的生存繁殖環境，也為飼養鳥類寵物提供了新思路。

2.通過傳感器、無線傳感網、無線通信、智能管理系統和視頻監控系統等技術，對鳥類生存環境的溫度、濕度、光照時間、自動換水、喂食、自動監測防盜等進行全方位的監測管理以及遠程控制，有利于收集濕地鳥類的生存數據，為保護濕地鳥類作出貢獻。

3.通過共筑鳥巢踐行關愛鳥類，保護鳥類，善待大自然，引導公眾樹立人與自然和諧共處的理念，喚起更多人關注鳥類、保護濕地、熱愛自然的意識。（指導老師：洪 偉? 唐善軍）

在研究和設計本項目的過程中，我的創新思維能力、動手實踐能力得到了提升。本項目中的實驗活動也讓我深刻體會到了實驗研究在科技創新中的重要作用。

參加科技創新競賽活動對我的學科學習和知識運用都有很好的幫助。從創意提出到項目完成的半年多時間里，我得到了很多人的幫助。感謝父母對我開展科技創新活動的理解與支持，感謝南縣鳥類保護協會工作人員為本課題的研究提供咨詢，感謝老師提供的指導。

從這次科技創新活動中，我收獲了成功的喜悅和極大的自信心，今后我也會更加積極探索，為社會貢獻自己的力量！

專家點評

黃宸懿同學的濕地鳥類智能化生態鳥巢是一項基于本地區濕地鳥類增多、巢穴不足的問題而設計制作出的發明作品。雖說這項作品還只是一個有待改進的模型，但它的積極意義是顯而易見的：

其一，因地制宜加獨具慧眼的選題方式讓人眼前一亮。南縣處于洞庭湖濕地的北端，在這個生物多樣性亟待保護的年代，黃宸懿同學能敏銳地抓住這個課題并堅持研究，說明他既有環保意識，又有科研潛質。

其二，該作品通過無線控制模塊、糞便處理系統、食物自動喂養系統、遠程監測控制系統等對鳥類生存環境進行全方位的監測管理和遠程控制，為野生鳥類種群的快速恢復提供了較為有利的條件。同時也體現了作者STEAM理念的運用及應用跨學科知識解決問題的能力。

但應指出的是，該作品還要進一步有針對性地完善與提高。首先，研究對象是“鳥巢”而不是“鳥屋”。其次，洞庭湖濕地生活著多種鳥類，生活習性各有不同。再次，不同鳥類的鳥巢樣式與所處的位置也是不同的。