Học sinh Pleiku sáng chế hệ thống tưới thông minh

Nguyễn Bảo Quyên (lớp 12C4) và Trần Nam Sang (lớp 12C5) là đôi bạn thân từ nhỏ. Chính sự thấu hiểu và tương đồng về sở thích đã kết nối 2 em trong 1 dự án nghiên cứu khoa học ở lĩnh vực nông nghiệp nhằm giải phóng sức lao động, góp phần tăng năng suất cây trồng. Theo chia sẻ của tác giả, mặc dù hệ thống tưới tự động không còn xa lạ, nhưng các sản phẩm đều chỉ thực hiện đơn chức năng; chưa kể, quá trình hoạt động lại tiêu hao lượng điện năng khá lớn. Xuất phát từ thực tế, Quyên và Sang đã nảy sinh ý tưởng tạo ra một hệ thống tưới vườn thông minh đa chức năng, hoạt động nhờ nguồn năng lượng mặt trời.

Sau khi nắm bắt ưu, nhược điểm của các sản phẩm tưới tự động hiện có trên thị trường, 2 em tiếp tục tìm hiểu cơ chế hoạt động của từng bộ phận cấu thành nên mô hình như: tấm pin năng lượng mặt trời, bình ắc quy, đồng hồ hẹn giờ, thiết bị điều khiển từ xa bằng wifi, cảm biến nhiệt, máy bơm, béc phun tưới 4 chiều... Tiếp đến, dưới sự hướng dẫn của thầy giáo dạy Vật lý Nguyễn Văn Bảo, 2 em xây dựng sơ đồ nguyên lý hoạt động, sơ đồ lắp đặt của sản phẩm. Trên cơ sở đó, tiến hành lắp ráp linh kiện thiết bị, cài đặt và vận hành thử nghiệm để điều chỉnh, hoàn thiện sản phẩm.

Em Nguyễn Bảo Quyên (bìa phải) và Trần Nam Sang lắp ráp mô hình hệ thống tưới thông minh. Ảnh: Mộc Trà

“Chúng em mất 2,5 tháng để hoàn tất từ khâu phác thảo sơ đồ đến lắp ráp mô hình. Không chỉ đảm bảo sự chuẩn xác, khi lắp đặt, chúng em còn đặc biệt chú trọng đến độ tinh gọn và tính thẩm mỹ của sản phẩm. Sau khi hoàn thiện, chúng em đã thử nghiệm để tưới cho vườn rau và hoa của gia đình. Kết quả thu được ngoài sự mong đợi”-Quyên phấn khởi chia sẻ.

Về nguyên lý hoạt động của mô hình, Sang cho hay: Pin mặt trời sau khi hấp thụ ánh nắng sẽ chuyển hóa quang năng thành điện năng và được nạp cho ắc quy dự trữ để cung cấp cho máy bơm hoạt động. Việc hẹn giờ bơm, thời gian bơm, số lần bơm trong ngày được cài đặt trên đồng hồ Timer 12V. Khi đến giờ, máy bơm sẽ tự động bơm tưới. Bên cạnh hẹn giờ, cảm biến nhiệt và độ ẩm sẽ giúp việc tưới cho cây trồng được hiệu quả hơn. Cụ thể, nếu hệ thống tưới đang hoạt động mà trời mưa bất chợt, cảm biến này sẽ nhận tín hiệu mưa và điều khiển để máy bơm ngừng; khi trời hết mưa mà độ ẩm và thời gian còn ở chế độ cài đặt thì máy bơm tự động hoạt động trở lại. Nếu thời tiết nắng nóng, độ ẩm thấp không đủ lượng nước cung cấp cho cây, cảm biến sẽ điều khiển hệ thống mạch để cho máy bơm hoạt động và ngắt tưới khi đạt độ ẩm thích hợp. Đáng chú ý, người dùng còn có thể điều khiển bật/tắt hệ thống tưới thông qua điện thoại thông minh có kết nối mạng wifi cho dù đang ở bất cứ nơi đâu nên rất thuận tiện trong việc chăm sóc cây trồng.

Tuy nhiên, sản phẩm của Quyên và Sang vẫn còn một số hạn chế như: hệ thống dùng nhiều cảm biến nên đôi lúc hoạt động không thật chính xác trong điều kiện thời tiết quá khắc nghiệt; pin mặt trời và pin ắc quy có tuổi thọ ngắn, khi hết thời hạn sử dụng sẽ trở thành rác thải ô nhiễm môi trường; cần nhiều cảm biến độ ẩm trên một diện tích vườn rau, cây cảnh; hệ thống thiết kế chỉ tưới trên 1 diện tích nhỏ... “Thời gian đến, nếu có điều kiện, chúng em sẽ tiếp tục tìm kiếm thay thế một số linh kiện và thiết bị điện, điện tử nhằm mục đích giảm giá thành và tăng tuổi thọ. Cùng với đó, xây dựng giải pháp nâng cấp mô hình sản phẩm để có thể phun tưới trên diện rộng; sử dụng kết hợp thêm nhiều cảm biến nhằm điều tiết thời gian phun tưới phù hợp, tiết kiệm năng lượng và nguồn tài nguyên nước”-Quyên cho biết.

Thầy Nguyễn Văn Bảo (bìa trái) chung vui cùng 2 học trò khi dự án đạt giải ba tại Cuộc thi khoa học kỹ thuật cấp tỉnh học sinh trung học năm học 2021-2022. Ảnh: Mộc Trà

Nói về sản phẩm nghiên cứu của học trò, thầy Nguyễn Văn Bảo-giáo viên Trường THPT Phan Bội Châu-nhận xét: Ý tưởng của các em tuy không mang tính phát hiện nhưng thể hiện sự sáng tạo khi tích hợp được tất cả công năng của hệ thống tưới tự động vào cùng một sản phẩm. Đây chính là ưu điểm mà sản phẩm trên thị trường hiện nay chưa có, lại phù hợp với nhu cầu của các gia đình ở cả nông thôn lẫn thành thị vì giá thành phù hợp, dễ sử dụng và thuận tiện. Đề tài nghiên cứu của Quyên và Sang đã được ghi nhận tại cuộc thi khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học năm học 2021-2022 với giải nhất cấp trường, giải ba cấp tỉnh.

Trao đổi với P.V, Tiến sĩ Trần Thanh Thưởng-Trưởng phòng Tuyển sinh và Công tác sinh viên (Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh) cho biết: Tôi là 1 trong 3 giám khảo được bốc thăm ngẫu nhiên để chấm đề tài của Nguyễn Bảo Quyên và Trần Nam Sang tại Cuộc thi khoa học kỹ thuật tỉnh Gia Lai diễn ra vào tháng 1 vừa rồi. Đề tài khá hay và ý nghĩa, không chỉ phù hợp với đặc điểm sản xuất nông nghiệp ở địa phương mà còn góp phần giải quyết bài toán về nguồn năng lượng trong tương lai. Dĩ nhiên, vì là học sinh, kiến thức và khả năng còn hạn chế nên sản phẩm của các em chỉ dừng lại ở mô hình thí điểm. Nếu các em chọn Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh để theo học trong tương lai, chúng tôi sẽ sẵn sàng hỗ trợ, tạo điều kiện để phát triển đề tài và có thể thương mại hóa sản phẩm đưa ra thị trường.

MỘC TRÀ