Học sinh cấp hai sáng chế “đập ngăn mặn thông minh”

Giữa năm 2016, em Huỳnh Hoàng Khánh (học sinh lớp 8A1) và Nguyễn Thị Ngọc Dung (học sinh lớp 9A1), trường phổ thông dân tộc nội trú Him Lam lên kế hoạch thực hiện ý tưởng sáng chế đập ngăn mặn thông minh cùng sự hỗ trợ của thầy Lê Thanh Liêm - giáo viên dạy bộ môn Vật lý của trường.

Sau 4 tháng miệt mài sáng chế, mặc dù rất khó khăn với việc cân đối lịch học và nghiên cứu, sản phẩm của các em cuối cùng cũng đã được “trình làng”.

Dựa trên hiện tượng lực đẩy Acsimet, “đập ngăn mặn thông minh” đã ra đời với thiết kế đơn giản bao gồm bộ cảm biến nồng độ mặn, bộ thiết bị so sánh mặt nước bên trong và ngoài đập, bộ xác định mực nước chuẩn, hệ thống cơ và bộ logic.

Đập vận hành theo cơ chế pin năng lượng mặt trời sẽ tích điện cho ắc quy, từ đây ắc quy sẽ cung cấp nguồn điện cho toàn bộ hệ thống hoạt động theo sự điều khiển của bộ logic. Bộ logic đảm nhận trách nhiệm xử lý thông tin ngõ vào và xuất ra mệnh lệnh điều khiển các rơle ở ngõ ra hoạt động theo quy định đã lập trình trước đó.

Tại đây sẽ xuất hiện 4 mệnh lệnh được lập trình bao gồm: Thứ nhất, nếu độ mặn vượt quá mức chuẩn đã quy định thì tại ngõ A mạch sẽ đóng đập và ngược lại sẽ mở đập. Thứ hai, nếu mực nước bên ngoài cao hơn đập sẽ tự động đóng tại ngõ B và ngược lại. Thứ ba, ngõ C được quy định là bộ định mức mực nước cao nhất mà cây trồng phát triển tốt, nếu mực nước ở đây xuất hiện cao hơn mức chuẩn sẽ tiến hành đóng đập và ngược lại đập sẽ được mở để nguồn nước có thể vào bên trong. Tương tự, ngõ D được quy định là bộ định mức mực nước thấp nhất mà cây phát triển tốt.

Qua quá trình thực nghiệm trên đồng ruộng và vườn cây trồng, các em đã cho ra kết quả khả quan minh chứng cho khả năng tự động của đập như: Đóng đập đồng thời bơm nước trong trường hợp độ mặn ở ngoài thấp (hoặc không mặn), bên cạnh đó, mực nước bên trong thấp hơn mức tối thiểu để cây trồng phát triển tốt thì đập sẽ được đóng để nước không xả ra ngoài, đồng thời bơm thêm nước vào đúng chuẩn đã quy định.

Tương tự, hai trường hợp độ mặn ở ngoài cao (hoặc không mặn), mực nước bên trong quá cao làm cây không phát triển thì đóng đập kết hợp bơm nước ra, để nước ở khoảng chuẩn mà cây phát triển tốt. Không dừng lại đó đập còn có khả năng chỉ đóng và chỉ mở khi bộ logic điều khiển. Những bước vận hành này đều được tự động hóa.

Hiện nay, so với một số phương pháp được áp dụng chống lại tình trạng xâm nhập mặn điển hình như thay đổi biện pháp canh tác, xây dựng hệ thống cống hở, sử dụng trái nổi báo nước mặn và sử dụng máy đo nồng độ mặn thì đập ngăn mặn thông minh đang cho ra những ưu điểm vượt trội.

Thay vì sử dụng sức người, đập ngăn mặn thông minh được vận hành tự động, chủ động được thời gian, phát hiện sớm tình trạng xâm nhập mặn, phân tích chuẩn mặn độ chính xác cao, chi phí thiết kế thấp phù hợp ở khu vực lớn, nhỏ khác nhau, hợp túi tiền cho người nông dân. Đặc biệt, đập ngăn mặn thông minh còn đáp ứng nhu cầu trữ nước ngọt cho vườn cây và đồng ruộng, từ đó giải quyết được bài toán khó cho những vùng trồng cây lẫn nuôi tôm như hiện nay.

“Thiết kế của bọn em tận dụng tối đa phế liệu như hộp nhựa, đĩa nổi, vỏ chai, bộ đề xe máy, bạc đạn,… một số do tụi em mua tại tiệm tạp hóa, một số bộ phận do còn gặp khó khăn thì tụi em phải nhờ hỗ trợ gia công tại trường Đại học Cần Thơ. Giá sản phẩm là 1.800.000 đồng, nếu có bệ đỡ luôn là 2.500.000 đồng, khi sản phẩm ra đời, tụi em cảm thấy rất sung sướng”, em Ngọc Dung cho biết.

Thầy Lê Thanh Liêm (giáo viên hướng dẫn) đánh giá: Đập ngăn mặn thông minh là ý tưởng mới của hai em, trong suốt quá trình thực hiện các em luôn tìm tòi, học hỏi, phát huy hết năng lực của mình. Với thiết kế thông minh linh động ở từng khu vực khác nhau và ứng dụng thiết thực cho tình hình thực tiễn, sáng kiến “đập ngăn mặn thông minh” của hai em đã giành giải Ba tại cuộc thi Khoa học Kỹ thuật cấp quốc gia học sinh trung học năm 2016 - 2017 khu vực phía Nam.

Trần Tuyên - Trúc Ngoan