Nhóm học sinh Trường THPT Nhuận Phú Tân (Bến Tre) đã nghiên cứu thành công ứng dụng công nghệ IoT để chế tạo thiết bị phát hiện và xử lý nồng độ bụi trong không khí tại cơ sở sản xuất chỉ xơ dừa.
Thu gom bụi trong cơ sở sản xuất mụn dừa
Cảm biến phát hiện bụi trong không khí là sản phẩm của nhóm học sinh gồm Phạm Huy Hoàng, Nguyễn Ngọc Ngân, Phạm Kim Ngân, Gia Hưng và Phúc Khang (Trường THPT Nhuận Phú Tân).
Sản phẩm này có khả năng đo nồng độ bụi PM2.5 và truyền thông tin qua Internet để tính toán chỉ số AQI, xác định chất lượng không khí, thông báo cho người dùng. Đồng thời, sản phẩm cũng có khả năng tự động xử lý bụi trong không khí.
Phạm Huy Hoàng, trưởng nhóm cho biết, mục tiêu nghiên cứu của nhóm bao gồm thông báo khi nồng độ bụi vượt quá mức cho phép, điều khiển từ xa hoặc tự động xử lý bụi an toàn, hoạt động chính xác trong môi trường thí nghiệm, giá thành phù hợp và dễ sử dụng, đồng thời hoàn thiện sản phẩm trong nước.
Nhóm học sinh đã khảo sát thực tế công nhân trong xưởng sản xuất dừa, quan sát những khó khăn trong môi trường làm việc của họ. Nhóm nhận thấy, công nhân ở các cơ sở sản xuất chỉ xơ dừa, mụn dừa rất khổ sở vì bụi, ảnh hưởng không nhỏ đến sức khỏe. Nhóm nghĩ đến một sản phẩm để khắc phục điều này.
Lên mạng tìm hiểu tác hại của bụi cũng như các công nghệ xử lý, nhóm quyết định bắt tay chế tạo thiết bị phát hiện và xử lý bụi. Thiết bị sử dụng ngôn ngữ Arduino để lập trình cho các hệ thống và ứng dụng Blynk cho việc quản lí nồng độ bụi từ xa.
Hệ thống gồm hai phần cổng vào và cảm biến. Cổng vào gồm màn hình LCD16x2 và các module khác dùng để hiển thị nồng độ bụi tại các cảm biến và thực hiện quá trình gửi thông tin lên Blynk thông qua wifi.
Các cảm biến là hệ thống phụ có cấu tạo tương tự Gateway nhưng không có màn hình LCD 16x2 dùng để mở rộng phạm vi quản lí nồng độ bụi thông qua kết nối với hệ thống cổng vào và gửi thông số bụi về trung tâm.
Thiết bị thu gom được phần lớn bụi phát sinh trong quá trình sản xuất chỉ mụn dừa và sau đó đưa vào bộ phận xử lí làm sạch thông qua hệ thống đường ống dẫn. Nhờ hệ thống lọc và xử lí bằng nước nên hệ thống có giá thành thấp hơn nhiều so với các hệ thống lọc bằng phương pháp khác.
Việc giám sát và thông báo các thông số bụi nhờ vào các bộ phận được hiển thị trên màn hình và chuông báo. Hệ thống được kiểm tra, đánh giá các chức năng bởi Khoa Kỹ thuật công nghệ, Trường Đại học Trà Vinh.
Hệ thống hoạt động được 2 chế độ tự động và điều khiển. Sản phẩm được thử nghiệm vào thực tế tại cơ sở sản xuất các sản phẩm chỉ xơ dừa trên địa bàn huyện Mỏ Cày Nam, được các chủ doanh nghiệp và công nhân đón nhận, phản hồi tích cực.
Cải tiến để sản phẩm có độ bền cao hơn
Phúc Khang, thành viên nhóm nghiên cứu cho biết, với những ưu điểm mà thiết bị có, có thể phát triển để đem vào sử dụng tại các nhà máy khác nhau. Với các thiết bị, linh kiện đơn giản, dễ tìm, thiết bị có giá thành phù hợp với các nhà máy có quy mô từ nhỏ đến lớn. Thiết bị tạo ra môi trường làm việc trong sạch, không bụi bẩn, bảo vệ sức khỏe của công nhân.
Nhờ sử dụng công nghệ IoT, thiết bị giúp cho các doanh nghiệp, cơ quan quản lí môi trường trong giám sát và quản lí chất lượng bụi một cách chủ động hơn thông qua việc các sensor sẽ cập nhật thông số ở môi trường xung quanh liên tục cho Gateway và có thể giám sát thông qua ứng dụng Blynk bằng wifi. Điều này cũng chứng minh cho sản phẩm đi kịp với thời đại mà công nghệ phát triển, vạn vật kết nối với Internet và tự động hoá.
Điều khác biệt nhất của thiết bị so với những thiết bị đã có trên thị trường là có sự kết hợp giữa việc cảnh báo nồng độ bụi đến người dùng và tự động xử lý bụi khi nồng độ bụi vượt mức cho phép. Thiết bị sử dụng linh kiện dễ tìm, không quá đắt đỏ. Vì vậy có thể được sản xuất hoàn toàn trong nước.
“Sản phẩm đã đạt được các mục tiêu nghiên cứu ban đầu và nếu được phát triển thành thiết bị hoàn chỉnh, dự kiến nó sẽ được sử dụng để đo nồng độ bụi trong không khí ở những nơi bị ô nhiễm như nhà máy và khu công nghiệp. Ngoài ra, sản phẩm cũng có thể hỗ trợ chủ dự án liên quan môi trường không khí trong việc kiểm tra và đánh giá môi trường trước khi đầu tư vào khu vực”, Phúc Khang chia sẻ.
Tuy nhiên, sản phẩm hiện vẫn gặp một số hạn chế như độ bền chưa cao của màng lọc và hiệu suất giảm do hệ thống ống. Nhóm đang nghiên cứu để đề xuất các giải pháp như thiết kế lại hệ thống ống và sử dụng chất liệu mới cho màng lọc, nhằm khắc phục những hạn chế này.
Chất liệu lọc sử dụng sợi thủy tinh, sợi composite hoặc các chất liệu lọc khác để cải thiện hiệu suất lọc. Điều này giúp loại bỏ hiệu quả hơn các hạt có tính chất đặc biệt, như hạt nhiễm điện. Đảm bảo màng lọc có độ bền cao và tuổi thọ lâu dài. Có thể nghiên cứu các công nghệ lọc mới để tăng hiệu suất.
“Với những ưu điểm như vậy, thiết bị chắc chắn sẽ được sử dụng rộng rãi không chỉ ở các xưởng dừa Bến Tre, mà còn được đưa vào sử dụng trong các nhà máy khác nhau như nhà máy xi măng, nhà máy gạo,… trong nhiều điều kiện môi trường khác nhau”, nhóm nghiên cứu hy vọng.
