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水下生物氧气自循环探测装置系列实验(一)

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本帖最后由 Storm 于 2022-4-5 12:12 编辑

项目作者:陈辰
此项目是围绕“”气候行动“”主题所构思出来的一个作品,共耗时约15h左右完成。

一、项目背景
       随着人类的发展,市场逐渐工业化,生活水平有了很大的提高。但是,在另一方面,对环境造成了很大的污染。全球气候变暖,就是其中之一。全球变暖会导致冰川消融,据统计,2010年以来,格陵兰的冰川表面消融面积屡屡打破纪录,而且冰川消融的规模越来越离谱。世界各地的表层和亚表层海水温度都在上升,海洋变暖和陆冰融化导致海平面继续以惊人的速度上升:地中海每年上升2.5毫米,全球每年上升3.1毫米。海平面的上升又导致了陆地面积的减小,据统计, 如果按目前的气温增高速度,到2100年海平面将升高1.4米,全球10%的人口将因此失去家园。海平面升高,不仅将吞没马尔代夫和图瓦卢等国,甚至连伦敦、纽约等国际大都市也都处在被淹没的边缘。于是,我想到可以在水下、太空中以及海平面上殖民,但都需要利用氧气的自循环。所以决定探究在水下生物生存的可能性,制作了此装置,以便于记录在水下氧气、二氧化碳、温湿度的数据。


二、探究过程,确定想要解决的问题
TueApril-202204054399..png

三、方案设计
水下洋气自循环探测装置的设计主要在于RGB灯带、DHT11温湿度传感器、I2C氧气浓度传感器、CCS811空气质量传感器、OBLOQ物联网模块。
1.    RGB灯带:灯带分为三种切换模式,有关闭、打开、彩虹灯。模拟室内灯光对植物进行补光,调控灯光的颜色,成为一种艺术品。
2.    DHT11温湿度传感器:检测装置在水下的温度与湿度值。
3.    12C氧气浓度传感器:检测装置在水下的氧气浓度值。
4.    CCS811空气质量传感器:检测装置在水下的二氧化碳值。
5.    OBLOQ物联网模块:将监测到的温度、湿度、氧气浓度、二氧化碳值上传至物联网平台,实时观测其数据;在平台上直接下达指令,控制灯带。
·        注:如果处在一个氧含量低于18%的环境,则会缺氧;
·        有益于健康的环境    CO2浓度<350ppm
·        健康的环境           CO2浓度<350~1000ppm
·        不利于健康的环境    CO2浓度2000~5000ppm
      有害于健康的环境   CO2浓度>5000ppm

四、草图设计
总体海底世界设计构思:
TueApril-202204059918..png
具体氧气自循环测试装置构思:
TueApril-202204052880..png
不同植物测试光合作用能力设计:
TueApril-202204055754..png

五、创作过程
TueApril-202204051721..png TueApril-202204054977..png

六、测试
测试思路:使用控制变量法,来进行测试,其中变量有灯光与呼吸。
容器尺寸:8×8×3.14×33=6631.68(ml)
实验计划测试三组相对变量:有无植物、开关灯、有无呼吸,记录相应时间内管子内气体环境的变化。
其中不开灯、呼吸4次后、有一盆绿萝的数据记录如下:

氧气浓度变化,在呼吸时瞬间降低,停止呼吸后缓慢上升:
TueApril-202204053734..png
二氧化碳浓度值:呼吸时瞬间上升,停止呼吸后,缓慢波动下降:
TueApril-202204054144..png
湿度值:呼吸时逐步上升:
TueApril-202204052579..png
温度值:基本没有变化
TueApril-202204058660..png
测试结果分析:
1.  在不呼吸的时候,开灯时的二氧化碳浓度大于不开灯时的二氧化碳浓度;(可能是光合作用的效果,可能是气密性问题)
2.  在呼吸的时候,开灯时二氧化碳浓度上升的并不大;(原因可能同上)

3.  在刚开始测似时候,呼吸后湿度上升明显;(呼吸时,湿度上升到一定值后,就不会再上升,且呼吸不会产生温度的变化)

七、问题记录
1.  装置需要做气密性验证,且每次测试后很难保证容器内的气体指标和之前一样;
2.人类呼吸时,要注意呼吸次数,以免大脑缺氧;
3.若装置在水下,通信和环境都会发生变化;
4.因为物联网冲突问题,后面主控板换成了掌控;
5.由于各种原因,最终也没有测出一颗绿萝需要花多久才能将一个人4次呼吸全部转化。

八、作者来介绍作品

参考资料:

zschenxi  学徒

发表于 2022-4-6 18:39:16


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赤星三春牛!  中级技匠

发表于 2022-4-7 22:54:49

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赤星三春牛!  中级技匠

发表于 2022-4-7 22:55:50

666666666666666666666
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赤星三春牛!  中级技匠

发表于 2022-4-7 22:57:17

厉害厉害
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赤星三春牛!  中级技匠

发表于 2022-4-7 22:58:24

呵呵呵呵
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赤星三春牛!  中级技匠

发表于 2022-4-7 22:59:33

哈哈哈哈
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赤星三春牛!  中级技匠

发表于 2022-4-7 23:00:36

好好好好好
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赤星三春牛!  中级技匠

发表于 2022-4-7 23:01:38

非常实用!!
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DFHkyIODM2D  学徒

发表于 2022-4-12 17:51:08

不错不错
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TuTu  中级技师

发表于 2022-4-26 09:57:12

太棒了吧!!
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