“未来工程师俱乐部”的首次项目征集,共收到了来自全校各年级的二十多份“问题提案”。经过俱乐部核心成员(主要由几位高年级科技班同学组成)的初步筛选和讨论,最终选定了三个项目作为第一期试点。
其中,一个由高一普通班女生李婉提出的项目引起了顾念军的特别注意。提案标题是:“校园‘隐形’守护者——针对放学后偏僻角落安全监测的简易预警系统设计”。
提案里,李婉用清晰的笔迹写道:“我每天放学后会在操场边看书,最近发现体育馆后墙和旧器材室那边的小路,因为树木茂密、路灯昏暗,很少有老师或同学经过。有一次我看到一个校外陌生人在那里徘徊了很久,虽然没发生什么,但我觉得心里不安。学校保安叔叔人力有限,很难覆盖所有角落。我想,能不能设计一种成本低、易于部署的‘电子岗哨’,当有人长时间在特定区域停留时,能发出本地警示(比如闪灯、轻微蜂鸣),提醒靠近的人注意,同时也能将简单信号发送到保安室?”
这个提案出发点务实,关切校园安全,且对技术要求似乎不算极高——至少初看如此。顾念军和指导老师杨老师商量后,决定将这个项目列为第一期重点项目之一,由顾念军亲自担任项目协调人,并吸引了俱乐部里对电子电路和简单编程感兴趣的五名成员组成项目组,李婉作为问题提出者也加入团队。
项目启动会开得很顺利。团队成员热情高涨,初步方案很快出炉:采用被动式红外(PIR)传感器检测人体移动,搭配光敏电阻判断环境光照(只在昏暗时启动),主控使用常见的开源微控制器,本地警示用LED灯珠和一个小型蜂鸣器,无线传输模块选用最基础的、传输距离有限的型号以控制成本。电源计划用太阳能板搭配蓄电池,实现自持。
“听起来不难!市面上有类似的安防模块,我们主要是集成和逻辑控制。”负责硬件的男生陈浩信心满满。
“对,编程部分也不复杂,判断传感器信号,触发输出,加上简单的无线发送。”负责软件的女生王莉点点头。
顾念军虽然觉得似乎过于顺利,但看到大家干劲十足,也受到感染。他提醒道:“我们还要考虑安装方式、防水防晒、防止误触发(比如小动物)、以及最重要的——成本。我们要做出一个‘原型样机’,验证可行性,如果真的有效且成本可控,才能考虑后续。”
最初的进展确实不错。大家分工合作,采购元件,学习PIR传感器特性,焊接电路板,编写调试代码。顾念军利用周末,甚至通过妈妈唐七七的关系,请教了“启明”科技一位做智能家居传感器的工程师叔叔,获得了一些抗干扰和低功耗设计的建议。
两周后,第一个原型机在活动室里成功组装。当用手在传感器前晃动,LED灯规律闪烁,蜂鸣器发出“嘀嘀”声,同时另一台作为接收端的电脑上显示出“警报触发”的信号时,整个团队欢呼起来。
“成功了!我们真棒!”李婉尤其兴奋,脸颊红扑扑的。
顾念军也松了口气,但他拿起那个还裸露着电路板、用胶带缠着电池的原型机,掂了掂:“别高兴太早,这离能真正在室外工作还差得远。接下来是环境测试和优化。”
问题果然接踵而至。
首先是误报。将原型机拿到活动室窗边测试,下午阳光斜射造成温度变化,有时会引起PIR误触发。树影晃动也可能干扰。团队增加了温度补偿算法和触发延迟判断,有所改善,但未能完全根除。
其次是无线传输。在空旷场地测试,宣称50米传输距离的模块,实际隔着几棵树和墙,信号就极不稳定,丢包严重。这意味着如果部署在偏僻角落,信号很可能传不到预想中的保安室。
然后是功耗。为了让传感器持续工作,即使做了低功耗优化,预计的太阳能板供电在连续阴雨天也可能撑不住。
最打击士气的,是第一次“实地模拟测试”。他们选择周末校园人少时,在旧器材室附近秘密部署了改进后的原型机(装在一个临时3D打印的外壳里)。结果,不仅一只流浪猫导致了三次误报警,预设的无线信号也因墙体遮挡根本传不回活动室(他们临时作为接收点)。更糟糕的是,下午一场突如其来的阵雨,虽然时间短,但雨水渗进了不够密封的外壳,导致电路短路,原型机直接“阵亡”。
活动室里气氛低迷。看着桌上冒着淡淡焦糊味的“残骸”,陈浩垂头丧气:“怎么会这样……我以为我们考虑得挺周全了。”
王莉咬着嘴唇:“理论和实践差距太大了。我们想的和实际环境完全两回事。”
李婉更是眼圈发红,满是自责:“都怪我,提了这个不切实际的想法,让大家白忙活这么久……”
顾念军心里也不好受。这是他第一次带领团队做稍微复杂点的项目,就遭遇了看似彻底的失败。他想起了自己以前做“校园节能系统”时也遇到过无数 bug 和修改,但那些更多是软件和逻辑问题,这次是硬生生的物理世界给出了冷酷的答案。
小主,这个章节后面还有哦,请点击下一页继续阅读,后面更精彩!