行车在路上，遇到信号灯故障导致的交通瘫痪，你会怎么做?长沙县第一中学三名高二学生的做法是，设计制作一个“永不停止的信号灯”。
长沙县第一中学，三名高二学生正在展示自己设计制作的“永不停止的信号灯”。图/受访者提供
日前，在2020年长沙县中小学创客·创新·创造展示会上，一个可翻转的智能信号灯受到了广泛关注。这是长沙县一中高二学生王子烨、杨文韬和王俊杰共同研发制作的“基于5G网络交通信号灯故障智能更换预警装置”，目前已获得2020年全国青少年科技创新大赛长沙市一等奖。
一次大堵车让高中学子萌生创新想法
设计这套信号灯装置，源于王子烨在高一时的一次堵车经历。王子烨回忆：“有一次学校放假，爸爸开车送我回老家。途中，我们遇到了堵车，在车上等了将近两个小时后道路通行逐渐恢复。我发现是交通信号灯故障引发了交通事故，导致车辆积压、交通瘫痪。”
在堵车的两个小时里，王子烨焦急之余，开始思考“为什么交通信号灯会出故障?”“为什么修复起来要这么长时间?”“若每起交通信号灯故障都引发大堵车那会耽误大家多少时间?”等问题。
那段时间，王子烨恰好参加了长沙县一中开设的人工智能创客选修课的学习，他的课程指导老师是长沙县创客首席名师段贤清老师。在每周三下午的人工智能创客课堂上，段贤清经常跟大家讲：“留心观察生活，发现人们遇到的困难，我们想办法去解决这些困难的过程，就是发明和创新。”
经历大堵车，王子烨向段贤清提出了制作信号灯的设想，获得了段贤清的肯定，他找到了杨文韬和王俊杰两位同学组成了团队。
为解决备用灯被卡的问题实验了上百次
段贤清作为指导老师，他建议三位同学在设计之前，先去调研采集数据，明确要解决的问题。
说做就做，王子烨、杨文韬和王俊杰三位同学分工合作，留意各自回家路上的交通信号灯状态。他们选取了一些车流量较大的路口，每周末回家时会花10到20分钟的时间观察信号灯。为了深入了解车辆与行人的“痛点”，他们还设计了调查问卷搜集意见。此外，为了了解交通信号灯出故障之后的修复工作，他们走访了相关部门。
在进行充分的数据采集和分析后，王子烨、杨文韬和王俊杰开始着手设计与制作。过程中，他们运用了数学中的统计与分析、计算与测量等知识，也研究了物理中的力学、电子学等学科的应用，还学会了简单编程，其中最难的是电路连接。“备用灯被卡在里面转不过来是我们遇到的最大困难，为此我们调适、实验了上百次。”杨文韬说。
经过几个月的努力，三位同学亲手组装的成型装置在今年3月初步完成。10月26日，他们在学校创客工作室演示了他们的作品。记者看到，这套红绿灯装置可以对故障进行智能检测，一旦检测到红黄绿哪个灯出现了故障，就会自动启动备用灯，同时通过物联网将故障信息实时传送到管理中心。此外，三位同学在这个信号灯装置的上下两端都加装了备用灯，如果在使用中灯箱出现倾斜，上下两端的信号灯将自动开启，以方便驾驶员和行人不论从哪个角度都能看到信号指示。
段贤清欣慰地说：“从购买各种元件与材料，到安装调适，均体现了三位同学的工匠精神。”接下来，他会帮助同学们申请发明专利。据了解，段贤清已带领工作室学生申请发明专利9件，实用新型专利15件。
王子烨、杨文韬和王俊杰三位同学说：“创新很棒，自己在创新中成长了很多。”
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