第二十五届全国青少年科技创新大赛获奖作品集.pdf

第二十五届全国青少年科技创新大赛获奖作品集

项目名称多功能排水机组

地区河南省作者冯奕程辅导教师王艳红刘朋宇

学校郑州市第一中学

关键词

项目简介1.项目借鉴电路串并联原理并利用水泵运行方程，通过管路和阀

门将同性能水泵按照一定方式组合成一体化排水机组，泵组既可以串联运行

又可以并联运行，并且可以快速转换，实现了单一排水机组多性能化，多用

途化，运行高效化。2.选题：我爸爸设计了世界上最大的矿用潜水电泵，

功率能达到3200千瓦，但费用昂贵，我想用电路的串并联拓展原理告诉他，

串并联泵组比造大泵要好，可以实现小机大用，一机多用。3.构思：物理

实验课上，电源串联，则电压相加；电路并联，则电流相加。通过咨询专家，

得知：水泵串联，则扬程相加；水泵并联，则流量增大。将水泵的进水口和

出水口通过阀门按照一定关系联接，就可以实现水泵的串并联快速变换，组

成一个性能多变的水泵机组，以适应排水环境的不同要求，使运行更加节能，

达到节约设备投资、降低运行能耗的目的，尤其可以代替超大型水泵。4.

研究过程：包括构思和设计串并联原理图、选择购买设备和材料、按照原理

图制作水泵串并联模型、选择两种排水环境进行模拟实验、实验数据分析和

项目产品的推广应用前景分析。以3台水泵组成的排水机组为例，有单台、

2台并联、3台并联、2台串联、3台串联共5个高效工作性能。5.科学原

理：本项目借鉴了电路的串并联原理，并利用水泵运行方程进行构思设计。

同时通过样机试验方法，进行优化改进。6.创新点：项目通过管路和阀门

将同性能的水泵组合成一体化排水机组，泵组既可以串联运行又可以并联运

行，并且可以快速转换；实现了一机多用、小机大用，达到节约设备投资、

降低运行能耗之目标，尤其可以代替超大型水泵。7.查新表明：项目研究

内容及关键技术新颖，检索中未见与本项目相同的文献。8.进一步设想：

拟采用单片机控制系统，并与上位机联网，实现远程控制；拟与有关单位联

合，推出系列产品，在相关领域推广应用。

项目名称基于人工智能的台风增水预报系统优化和应用研究

地区上海市作者胡亦知辅导教师娄维义

学校华东师范大学第二附属中学

关键词

项目简介摘要：该文在分析上海独特的地理位置以及台风水灾主要影响因

子的基础上，从人工智能的角度提出了一种新的台风水灾预报方法，利用人

工神经网络算法来模拟人工预报员的经验，并通过计算机实现上海地区台风

增水的智能预报。在标准BP神经网络的基础上，对BP网络进行了改进并采

用主分量BP网络来提高网络的泛化能力，减少网络的训练时间，加快网络

收敛。结果表明，其预报客观、稳定，预报精度接近目前业务中使用的人工

经验预报，可以在业务中应用。选题：由于地球变暖造成极端气候灾害增多

已经成为不争的事实，针对直接关系到城市人民生命财产安全的台风水灾威

胁，我想通过研究提出台风水灾智能预报方法，并为了提高预报的预见期和

准确性，主要考虑在应用性上如何更加优化系统的智能效果，真正为台风水

灾威胁做好准确预报，设计：为更好更精地预报台风增水，利用主分量分

析法对原先的模型进行改进和完善，对改进后的系统进行实际检验，对其应

用性和实践性进行评价，验证系统的使用价值。基本原理和研究过程：1、

通过分析整理台风、水情历史资料计算参数，提出建立BP神经网络算法的

数值预报模型，2、更新升级基于主分量的神经网络模型，构建了新的智能

预报业务系统；3、再以2007-2008年台风水情数据对系统进行检验、评价，

优化了系统训练效果；4、使用台风增水预报系统进行实践预报应用检验，

成功预报了2009年“莫拉克”台风水情。创新点：1、课题建立的预报系统

采用神经网络代替人工经验，避免了人工预报的主观性和不稳定性，缩短了

台风水灾预报所需要的时间，并提高了预报精度。具有自我学习、积累经验、

不断自我优化的能力。2、系统化繁为简，实现了跨专业跨领域（气象、海

洋、水文等）的台风增水预报，将台风引起潮、雨、洪、涝等各种增水因素

综合到预报系统中，经过智能选择重要参数的方法，优化台风水灾预报结果。

他人同类研究详见《查新报告》。进一步设想：1、研究合适的方法选择台风

的参数进行台风增水预测。2、选择某一区域的台风进行预测，减小区域范

围，增大预测精度，并推广至其他城市应用。3、将风暴潮预测与台风预测

和区域内天气预报结合起来，加入专家知识和应对措施，建立灾害预测预警

系统。

项目名称毒隐翅虫提取液对皮肤损伤的观察及其应用