Những đề tài khoa học có tính thực tiễn cao của học sinh ở Sóc Trăng

Hệ thống ủ phân sinh học

Em Trần Tấn Thành (học sinh lớp 12A4, Trường THPT chuyên Nguyễn Thị Minh Khai, tỉnh Sóc Trăng) - thành viên của nhóm tác giả đề tài “Hệ thống ủ phân sinh học” cho biết: “Hiện nay lượng rác thải ở nhiều địa phương rất lớn nhưng công tác xử lý gặp khó khăn vì thiếu khu chứa rác, nhà máy xử lý rác thải chưa nhiều, công suất hoạt động chưa thể đáp ứng so với lượng rác thải ra mỗi ngày. Có nhiều nơi việc xử lý rác thải còn thực hiện thủ công, có nơi chôn lấp, gây ô nhiễm môi trường, lượng khí CO2 thải ra môi trường nhiều...

Từ đó, nhóm chúng em gồm 5 thành viên là Nguyễn Tuấn Khanh, Bùi Gia Duy, Trần Tấn Thành (đều học lớp 12A4), Nguyễn Tuấn Hào (lớp 11A3) và Ngô Hoàng Long (lớp 11A2) đã cùng nhau nghiên cứu và cho ra đời “Hệ thống ủ phân sinh học”. Sản phẩm này được nhà trường chọn tham dự cuộc thi sáng tạo thanh thiếu niên, nhi đồng tỉnh Sóc Trăng năm 2021 và đạt giải nhất”.

Theo em Thành, “Hệ thống ủ phân sinh học” của nhóm được làm bằng những vật liệu có sẵn, bao gồm phần khung bên ngoài có thùng gỗ được thiết kế đặc biệt cho hệ thống, thanh sắt chữ V (4x4), Alu. Phần thiết bị bên trong có bộ nguồn (có thể là nguồn tổ ong, nguồn điện 220v, nguồn năng lượng mặt trời), mạch arduino và các cảm biến (gồm mạch Arduino Mega2560, cảm biến vật cản hồng ngoại IR Infrared Obstacle Avoidance, Module relay 8 kênh, bộ khống chế nhiệt độ, cảm biến độ ẩm đất) cùng một số thiết bị khác như máy bơm nước Lifetech AP3100, pittong, máy cắt.

Nói về tính sáng tạo, ý tưởng của sản phẩm, Tấn Thành cho biết: “Sản phẩm của nhóm em được tự động hóa, áp dụng với hầu hết rác hữu cơ, tốc độ xử lý nhanh với số lượng lớn. Hiệu suất và chất lượng cao hơn so với ủ thủ công, khử được mùi hôi của phân, tận dụng được năng lượng sạch để chạy hệ thống, tận dụng nguồn vi sinh vật trong lần chạy trước. Máy hoạt động theo một quy trình tự động hóa, chỉ cần cắm điện, cho thêm nguyên liệu và nước, rồi bật công tắt, máy sẽ chạy tự động độc lập không cần bàn tay của con người”.

Hệ thống áp dụng được cho hầu hết các loại rác hữu cơ ở thời điểm hiện tại, xử lý rác với số lượng lớn trong thời gian ngắn, không gây ô nhiễm môi trường như các phương pháp xử lý truyền thống. Áp dụng công nghệ tự động hóa là một điểm sáng của hệ thống - không có nhân công đi kèm với việc không tốn tiền thuê nhân lực.

Mặt khác, hệ thống chạy bằng nguồn năng lượng mặt trời, một nguồn năng lượng sạch, vô hạn. Không dừng lại ở đó, hệ thống còn có khả năng tái sử dụng lượng vi sinh vật của chu trình trước mà không cần bổ sung sau mỗi lần chạy, giảm lượng chế phẩm cần sử dụng, tiết kiệm được lượng tiền cần để mua chế phẩm. Đồng thời giảm nồng độ CO2 thải ra môi trường và giảm diện tích, số lượng rác chôn lấp làm giảm nguy cơ gây ô nhiễm. Máy này có thể biến rác thành một nguồn lợi nhuận khổng lồ.

Hệ thống có thể áp dụng cho nhiều địa điểm khác nhau tùy vào điều kiện kinh tế và diện tích sử dụng. Hệ thống có thể xây dựng thành một nhà máy xử lý rác thải giúp tăng năng xuất và chất lượng. Máy được hoàn thiện độ chính xác của các bộ phận như: máy cắt, băng chuyền… và các tính năng tự động. Giảm thiểu hao phí nguồn điện, diện tích xây dựng và tăng chất lượng sản phẩm tạo ra. Mặt khác, còn có thể tích hợp thêm hệ thống phụ trợ nhằm tự động thu gom rác và vận chuyển đến hệ thống.

Hệ thống nuôi tôm áp dụng internet vạn vật

Nói về đề tài khoa học của nhóm, nhóm trưởng Trần Tấn Thành giới thiệu: “Nhóm tác giả đề tài “Hệ thống nuôi tôm áp dụng internet vạn vật (Internet of Things - IoT)” của chúng em gồm 3 bạn là em, bạn Quách Lộc Nguyên (cùng học lớp 12A4 với Tấn Thành) và Nguyễn Minh Nhựt (lớp 11A4). Ngoài cây lúa, Sóc Trăng cũng thích hợp cho nuôi trồng, chế biến thủy, hải sản với việc phát triển mô hình nuôi tôm thẻ chân trắng, đem lại nguồn thu lớn cho nhà nông. Tuy nhiên, những thách thức xuất hiện càng lớn với người nuôi tôm, đặc biệt là đối với các hộ nuôi trồng theo phương thức thủ công. Tình hình tôm bệnh vẫn diễn biến phức tạp và gây thiệt hại lớn về mặt kinh tế cho các nông dân”.

Đa số tôm chết hàng loạt là do môi trường nước có sự biến đổi chưa phù hợp với sinh vật nuôi. Làm sao để người nuôi theo dõi được chính xác, trực tiếp những thông số quan trọng đến môi trường nước như độ đục, nồng độ oxy hòa tan, nồng độ pH… để có thể điều chỉnh kịp thời?

“Xuất phát từ thực trạng nuôi tôm ở địa phương, nhóm chúng em đã thực hiện đề tài “Hệ thống nuôi tôm áp dụng IoT” bằng việc giám sát một số chỉ tiêu chất lượng nước của ao nuôi như nhiệt độ, pH và lượng oxy hòa tan. Hệ thống tự điều khiển ao nuôi khi các thông số từ cảm biến dao động và thông báo về ứng dụng chạy trên điện thoại di động”, Thành nói.

Theo giới thiệu của em Quách Lộc Nguyên, đề tài của nhóm là một hệ thống điều khiển và giám sát tôm nuôi. Cấu tạo của hệ thống được chia làm 2 phần, phần cứng gồm máy cho ăn, máy bơm oxy đáy, thanh khống chế nhiệt độ, bộ điều khiển pin năng lượng mặt trời, chuông cảnh báo, cánh quạt nước, nguồn tổ ong, cảm biến đo pH, đo độ đục, oxy, nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, phần mềm... Nguyên lý hoạt động là khi hệ thống được cấp điện, các thông số từ cảm biến thông báo về ứng dụng. Khi độ pH thay đổi quá mức, chuông cảnh báo sẽ bật và ứng dụng thông báo cho người dùng cần bao nhiêu vôi. Khi trời tối, hệ thống sẽ bật đèn và khởi động máy quạt nước.

Ưu điểm của đề tài này là các vật liệu đều có sẵn trên thị trường, giá cả lắp đặt không quá cao. Hệ thống của nhóm có thể kết nối internet từ đó nâng cao sự tiện dụng, giúp người dùng có thể điều khiển ao nuôi ở mọi khoảng cách địa lý. Đồng thời có thể dễ dàng điều khiển bằng điện thoại thông minh một cách đơn giản; tích hợp được phần lớn các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường nước trong hồ nuôi và có sức ảnh hưởng cao đến năng suất của sinh vật nuôi, thuận lợi cho người nông dân trong quá trình chăn nuôi.

Đề tài được nghiên cứu dựa trên nhu cầu thực tế của người nuôi ở địa phương và hầu hết các hộ nuôi tôm thủ công trên cả nước, do đó có tính ứng dụng cao, phù hợp trên diện rộng. Hệ thống này nhỏ gọn, dễ vận hành, dễ lắp đặt, phù hợp cho nhiều địa hình nuôi trồng khác nhau. Ngoài ra, giao diện phần mềm thân thiện, dễ sử dụng nên phù hợp với nhiều nhóm người dùng khác nhau.

Trong Cuộc thi Sáng tạo thanh thiếu niên, nhi đồng tỉnh Sóc Trăng năm 2021, đề tài “Hệ thống nuôi tôm áp dụng IoT” đã đạt giải nhất. Theo đánh giá của cơ quan chuyên môn, ưu điểm của sản phẩm có thể kết nối vào internet, giúp người dùng có thể điều khiển ao nuôi ở bất kỳ đâu. Thứ hai, hệ thống có thể dễ dàng điều khiển bằng điện thoại thông minh. Thứ ba, hệ thống tích hợp được phần lớn các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường trong hồ nuôi và có ảnh hưởng cao đến năng suất. Thứ tư là hệ thống nhỏ gọn, dễ vận hành, dễ lắp đặt, phù hợp cho nhiều địa hình nuôi trồng khác nhau. Đặc biệt hệ thống được nghiên cứu dựa trên nhu cầu thực tế nên có tính ứng dụng cao, phù hợp với việc triển khai ứng dụng trên diện rộng.

Em Trần Tấn Thành cho biết thêm: “Ngoài 2 đề tài đã đạt giải nhất trong cuộc thi năm 2021, hiện nay nhóm của các em đang nghiên cứu và thực hiện nhiều đề tài khoa học khác như: “Mô hình hệ thống chữa cháy chính xác”, “Mô hình cánh tay cho người khuyết tật”, “Mô hình lọc không khí”...”.