郭雨鑫 李騏彤

這個(gè)夏天的雨有點(diǎn)大，你所在的城市有沒有開啟“看?！蹦Ｊ?？我們在北京，部分街道已經(jīng)嚴(yán)重積水（如圖1）。是什么造成積水嚴(yán)重的呢？又該怎么解決這個(gè)問題呢？

造成積水嚴(yán)重的原因，一般有兩點(diǎn)：一是短時(shí)間內(nèi)雨量大（這是人力無法控制的）；二是排雨孔堵塞。我們通過到各大街小巷調(diào)查，發(fā)現(xiàn)許多排雨孔內(nèi)都?xì)埓嬷蜆淙~，導(dǎo)致不能正常排水，于是我們設(shè)計(jì)了這款智能排雨孔。

項(xiàng)目概述

排雨孔中會(huì)存積垃圾、樹葉、污水等，原因是雨篦子上的孔一直開著。而我們設(shè)計(jì)的排雨孔平時(shí)是關(guān)閉的，并且內(nèi)部進(jìn)行了分隔，污水孔則平時(shí)開啟，如圖2所示。

在排雨孔上面和較遠(yuǎn)的地方設(shè)有兩個(gè)雨滴傳感器。當(dāng)雨滴傳感器1和2都檢測到水時(shí)，即為下雨，開啟雨水孔；當(dāng)只有一個(gè)傳感器檢測到水或者都未檢測到水時(shí)，即為雨停了，開啟污水孔。

那么，為什么要設(shè)計(jì)污水孔呢？原因是很多離居民區(qū)和小飯店近的雨水孔，被人們當(dāng)成了污水孔，將污水和垃圾倒在排雨孔中，這既污染了雨水管道，也會(huì)造成暴雨時(shí)污物堵塞排雨孔，道路產(chǎn)生積水。

動(dòng)手實(shí)踐

1.硬件鏈接

硬件清單：ArduinoUNO板1塊、雨滴傳感器2個(gè)、舵機(jī)2個(gè)。

其中雨滴傳感器是淘寶上買的雨滴模塊，它包括兩個(gè)部分，如下頁圖3所示。上面的模塊兩邊都有引腳，左邊的四個(gè)引腳與Arduino相連，右邊的兩個(gè)引腳與第二個(gè)部分相連。各個(gè)引腳的意義如下：

A0：模擬信號(hào)輸出引腳，輸出滴了雨滴后的模擬電壓值；

D0：數(shù)字信號(hào)輸出引腳，第一個(gè)部分中的可調(diào)電阻可以限定一個(gè)固定的值，當(dāng)模擬電壓超出該值時(shí)輸出1，低于該值時(shí)輸出0；

GND：電源負(fù)極；

VCC：電源正極。

通電后，感應(yīng)板上沒有水滴時(shí)，D0輸出為高電平，開關(guān)指示燈滅。滴上一滴水，D0輸出為低電平，開關(guān)指示燈亮。插在UNO板的模擬口上，A0模擬輸出，可以檢測滴在上面的雨量大小。

我們先把一個(gè)雨滴傳感接在UNO板的A0口上（如下頁圖4），模擬下雨時(shí)有水滴落，利用串口監(jiān)視器查看數(shù)值變化，確定到什么值時(shí)控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。經(jīng)測試我們確定500為閾值。

往傳感器上滴水前如圖5所示。

往傳感器上滴水后如圖6所示。

2.情境呈現(xiàn)

本產(chǎn)品的外殼設(shè)計(jì)很重要，我們采用的是3D打印與激光切割相結(jié)合制作而成的（如圖7），如果手頭沒有工具，也可以用塑料殼先模擬出雛形來（如圖8）。

3.原理揭秘

程序的設(shè)計(jì)很簡單，重點(diǎn)在于分析理解什么時(shí)候是真正的下雨，并讓對應(yīng)的舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)——當(dāng)傳感器1、2都檢測到水時(shí)即為下雨，舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，雨水側(cè)擋板打開；當(dāng)傳感器1檢測到水，而2沒有檢測到時(shí)，說明是污水，舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，污水孔打開；當(dāng)傳感器2檢測到水，但1沒有檢測到時(shí)，可能是空氣中的水滴或小鳥便便，兩個(gè)舵機(jī)都不動(dòng)；當(dāng)兩個(gè)傳感器都沒有檢測到水時(shí)，兩個(gè)舵機(jī)都不動(dòng)。程序如圖9所示。

成果拓展

其實(shí)，這款產(chǎn)品只是改變了一個(gè)排雨孔的結(jié)構(gòu)，給它加上了智能控制，而我們更希望的是能夠把全城的排雨孔聯(lián)網(wǎng)，實(shí)時(shí)檢測，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)排雨，讓城市更宜居。