Sinh viên sáng chế thiết bị kiểm soát ô nhiễm không khí

Nhiều tính năng ưu việt

Thống kê mới nhất của Tổ chức Y tế thế giới (WHO) đã cảnh báo 90% dân số thế giới đang hít phải không khí bị ô nhiễm. Tại Việt Nam, theo báo cáo chỉ số chất lượng môi trường (EPI) được thực hiện bởi Đại học Yale (Mỹ) đã nhấn mạnh Việt Nam nằm trong nhóm 10 nước ô nhiễm nhất thế, đặc biệt ở các đô thị lớn  như TP. Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh hay tại các khu công nghiệp, cụm công nghiệp, làng nghề… Thế nhưng, cả nước hiện mới chỉ có khoảng 40-50 trạm quan trắc chất lượng không khí tự động được lắp đặt cố định có kích thước lớn, phạm vi giám sát nhỏ và người dân không thể tiếp cận với tình trạng không khí tại khu vực xung quanh mình sinh sống.

Từ thực tế này, dưới sự hướng dẫn của thầy Vũ Vân Thanh, nhóm SV Đại học Bách khoa Đà Nẵng gồm 3 bạn: Trần Hữu Anh, Huỳnh Ngọc Thương và Nguyễn Phước Ngưỡng Thiện đã tiến hành nghiên cứu hệ thống quan trắc không khí tự động chạy bằng năng lượng mặt trời với tính năng nhỏ gọn, di chuyển được nhiều vị trí và người dân dễ dàng tiếp cận với thông tin.

“Hệ thống giám sát, cảnh báo mức độ ô nhiễm không khí trong khu công nghiệp và khu đô thị” hoạt động như một hệ thống đo chất lượng không khí và cảnh báo tại chỗ các mức độ ô nhiễm không khí khác nhau, với cấu trúc gồm: Các module cảm biến, khối ngoại vi, tấm pin năng lượng mặt trời để sạc cho bình ắc quy, bo mạch chính và hệ thống xử lý trung tâm.

Khi hệ thống được khởi động, thiết bị vi điều khiển là con chíp STM sẽ đọc giá trị cảm biến để lấy dữ liệu các thông số về nồng độ chất bụi pm2.5, pm10, khí SO2, khí CO, khí NO2 từ môi trường không khí 1 lần/1 phút. Với tính năng hỗ trợ hoàn chỉnh GPRS/GSM, dữ liệu mà các module cảm biến ghi nhận được sẽ được gửi lên Web Server thông qua giao thức GPRS theo thời gian thực. Các dữ liệu sẽ được hiển thị dưới dạng biểu đồ heatmap bao gồm các điểm sáng màu sắc tư xanh đến đỏ tượng trưng cho mức độ ô nhiễm không khí từ ít đến cao. Khi không khí ở mức ô nhiễm nghiêm trọng, hệ thống sẽ kích hoạt chế độ cảnh báo tới người dùng bằng cách thực hiện gửi tin nhắn với nội dung bao gồm: Thời gian, vị trí tọa độ điểm, giá trị cảm biến đo được. Ngay lập tức, người dùng sẽ cập nhật ngay tình hình ô nhiễm môi trường không khí tại khu vực hệ thống đang đo.   

Với thiết kế và chức năng như trên, nếu được đưa vào sản xuất đại trà thì chi phí sản xuất thiết bị của nhóm khoảng 9-10 triệu đồng, trong khi đó một trạm quan trắc không khí cố định hiện có giá gần 500 triệu đồng. Ngoài ra, thiết bị có thể hoạt động bằng năng lượng mặt trời, góp phần tiết kiệm năng lượng, thân thiện với môi trường. Thiết bị đã được thử nghiệm trên nóc của xe buýt Danabus chạy tuyến Đà Nẵng - Phú Đa, có thể hoạt động liên tục 24/24h và cho kết quả kiểm định nồng độ của không khí toàn thành phố.

Ứng dụng cao

Giới thiệu về hệ thống quan trắc không khí, SV Huỳnh Ngọc Thương chia sẻ với sự tự hào, nhóm quyết định đặt hệ thống quan trắc không khí trên nóc xe bus bởi xe di chuyển hầu hết khắp các tuyến đường trên toàn thành phố hay khu công nghiệp để tiến hành giám sát môi trường không khí. Hơn nữa, tại vị trí này hệ thống có thể tiếp nhận nguồn năng lượng mặt trời để hoạt động.

“Chỉ riêng tại thành phố Đà Nẵng có 12 tuyến xe buýt công cộng Danabus. Các tuyến xe buýt này chạy bao phủ gần như toàn bộ các tuyến đường chính trên thành phố kết quả giám sát sẽ được chính xác hơn và bao phủ hơn. Nếu khu vực nào có mức độ ô nhiễm cao do việc xây nhà cao tầng không che chắn hay các hoạt động công nghiệp thì ngay lập tức hệ thống sẽ báo đến người dùng để đưa ra hướng xử lý”-  SV Huỳnh Ngọc Thương tự tin.

SV Trần Hữu Anh chia sẻ, để thực hiện thành công hệ thống quan trắc không khí di động này nhóm đã phải “phá đi, xây lại” đến lần thứ ba. Khó khăn nhất là việc đặt mua các thiết bị cảm biến ở nước ngoài bởi khi về lắp đặt thử nghiệm thì lại không tương thích với các thiết bị còn lại. Trong khi đó mỗi bộ cảm biến gồm 4 loại có giá khoảng 200 USD vượt ngoài khả năng kinh tế của sinh viên. Do đó, để thỏa mãn niềm đam mê nghiên cứu khoa học và mong muốn đưa ra các thiết bị công nghệ ứng dụng trong cuộc sống các thành viên trong nhóm đều phải nỗ lực học tập “săn” học bổng.

“Chúng em rất mong muốn hệ thống sẽ được ứng dụng trong thực tế, tuy nhiên, với nguồn kinh phí hạn hẹp thì cần phải có nhà đầu tư để tiếp tục nâng cấp sản phẩm và ứng dụng đại trà. Từ đó, nâng cao hiệu quả quản lý chất lượng không khí  để bảo vệ sức khỏe của người dân”- SV Trần Hữu An chia sẻ.

Theo thầy Vũ Vân Thanh, giảng viên ĐHBK Đà Nẵng hướng dẫn đề tài, so với các hệ thống quan trắc không khí sẵn có hiện nay thì hệ thống của các bạn có nhiều ưu việt là có thể đo đạc các thông số ô nhiễm môi trường ở phạm vi rộng lớn và người dân bình thường cũng có thể dễ dàng tiếp cận thông tin trên các thiết bị thông minh và chi phí cũng tiết kiệm hơn rất nhiều. Nếu được ứng dụng rộng rãi, đề tài này sẽ góp phần bảo vệ môi trường cho thành phố. Đề tài còn hứa hẹn sẽ phát triển thêm thêm nhiều tính năng như cảnh báo sớm ngập úng, kẹt xe, tình huống khẩn cấp trên các tuyến đường xe bus đi qua.

Với ý tưởng sáng tạo và khả năng ứng dụng cao, nghiên cứu của nhóm đã đạt được nhiều giải thưởng như giải Nhì ý tưởng tại Cuộc thi triển lãm công nghệ Bách khoa Đà Nẵng, giải Nhì cuộc thi “Sinh viên nghiên cứu khoa học” do Bộ Khoa học - Công nghệ và Bộ Giáo dục - Đào tạo tổ chức.