Thầy và trò cùng sáng tạo giao thông hữu ích

Xuất phát từ thực tế cuộc sống, thầy và trò Trường THCS Nguyễn Hữu Thọ (quận 7) đã nghiên cứu “Hệ thống cảnh báo ngập lụt và tự động điều tiết đèn giao thông đô thị”. Đề tài đoạt giải nhất cuộc thi sáng tạo trẻ “Giao thông xanh” lần 7 năm 2024 do Trung tâm Phát triển Khoa học và Công nghệ trẻ thuộc Thành đoàn TP.HCM tổ chức.

Ban Tổ chức trao giải nhất cuộc thi sáng tạo trẻ “Giao thông xanh” lần 7 năm 2024 cho các em

Giúp việc đi lại dễ dàng

Thầy Trang Anh Kiệt (giáo viên hướng dẫn đề tài) cho biết, ý tưởng “Hệ thống cảnh báo ngập lụt và tự động điều tiết đèn giao thông đô thị” xuất phát từ tình hình thực tế tại địa phương. Quận 7 là khu vực có nhiều tuyến đường thường xuyên bị ngập do triều cường và mưa lớn, đặc biệt là tuyến đường Trần Xuân Soạn trên địa bàn phường Tân Kiểng. Tình trạng ngập lụt gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến việc di chuyển của người dân và gây ùn tắc giao thông. “Chính vì vậy, tôi đã hướng dẫn học sinh lựa chọn và thực hiện đề tài này để giải quyết những khó khăn mà người dân địa phương đang phải đối mặt, giúp học sinh đến trường thuận tiện hơn. Đặc biệt, đề tài cũng giúp các em học sinh có cơ hội áp dụng kiến thức vào thực tế để tạo ra giải pháp thiết thực”, thầy Kiệt chia sẻ.

Là thành viên trong nhóm thực hiện đề tài, em Nguyễn Tín (lớp 9TC) cho hay, đề tài này được nhóm đầu tư thực hiện nghiêm túc, công phu. Dưới sự hướng dẫn của thầy Kiệt, các thành viên trong nhóm đã khảo sát thực tế tại các khu vực thường xuyên bị ngập lụt, đặc biệt là tuyến đường Trần Xuân Soạn để thu thập dữ liệu về mức độ ngập và tình trạng giao thông trong những thời điểm triều cường và mưa lớn. Sau khi phân tích dữ liệu, nhóm bắt đầu thiết kế và triển khai hệ thống cảm biến để đo độ ngập của các khu vực này. “Hệ thống sử dụng cảm biến siêu âm để đo khoảng cách giữa mặt đất và mặt nước, giúp xác định độ ngập chính xác. Các cảm biến này được kết nối với một bộ điều khiển trung tâm và sử dụng công nghệ truyền sóng RF để truyền dữ liệu về hệ thống trung tâm. Thông qua sóng RF, dữ liệu được gửi nhanh chóng đến các thiết bị điều khiển và ứng dụng, cho phép người dân và cơ quan chức năng theo dõi tình hình ngập lụt trong thời gian thực mà không cần kết nối internet”, Tín chia sẻ.

Ngoài ra, hệ thống còn tích hợp với đèn giao thông thông minh. Khi độ ngập vượt ngưỡng an toàn, đèn giao thông sẽ tự động điều chỉnh để phân luồng giao thông, giúp các phương tiện tránh những khu vực ngập sâu. “Nhóm đã sử dụng những thiết bị gồm cảm biến siêu âm, các bộ truyền nhận sóng RF, vi điều khiển và các thiết bị điều khiển đèn giao thông nhằm đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và hiệu quả”, Tín nói.

Cùng với đó, các cảm biến khác như cảm biến Hall (từ trường) và cảm biến nhiệt độ, giúp hệ thống nhận biết môi trường xung quanh, đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định dưới điều kiện thời tiết khác nhau. Dữ liệu từ các cảm biến này được truyền qua module thu phát sóng bằng sóng RF đến máy chủ hoặc thiết bị trung tâm.

Thầy Trang Anh Kiệt và nhóm học sinh thực hiện đề tài: Jamin Nguyễn, Phạm Nguyễn Minh Thư, Nguyễn Minh Anh và Nguyễn Tín (từ phải sang trái)

Khi hệ thống nhận thấy mực nước vượt qua ngưỡng an toàn sẽ kích hoạt đèn giao thông thông minh, tự động điều chỉnh tín hiệu đèn để phân luồng giao thông, tránh cho các phương tiện đi vào vùng ngập sâu. Đồng thời, hệ thống sẽ phát cảnh báo thông qua còi và màn hình hiển thị để người dân biết và chọn lộ trình an toàn. Nếu tích hợp với ứng dụng, người dùng cũng có thể nhận thông tin về mức độ ngập lụt tại các khu vực khác nhau trong thành phố theo thời gian thực. Toàn bộ hệ thống được vận hành bằng nguồn điện 12V hoặc pin, đảm bảo hoạt động liên tục ngay cả trong trường hợp mất điện. Đây là hệ thống khép kín, hoạt động hiệu quả ngay cả khi không có kết nối internet nhờ công nghệ truyền sóng RF.

Không chào thua những khó khăn

Do chưa có nhiều kinh nghiệm trong việc thực hiện đề tài nên các em học sinh trong nhóm gặp không ít khó khăn. Em Nguyễn Minh Anh (lớp 8TC2) cho biết, các em gặp khó khăn trong việc thu thập và xử lý dữ liệu ngập lụt trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt không hề đơn giản. Đặc biệt là khi lắp đặt các cảm biến tại những khu vực dễ bị ngập, nhóm phải đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định trong môi trường có độ ẩm cao và không bị ảnh hưởng bởi nước. Việc tích hợp công nghệ truyền sóng RF cũng đòi hỏi sự tính toán cẩn thận để đảm bảo hệ thống truyền tín hiệu một cách ổn định mà không bị gián đoạn do vật cản hoặc khoảng cách quá xa. Ngoài ra, khi thử nghiệm hệ thống điều tiết đèn giao thông, chúng em cũng gặp khó khăn trong việc đồng bộ hóa với hệ thống giao thông hiện có. Tuy nhiên, nhờ sự hướng dẫn tận tình của thầy cô và sự hỗ trợ của nhà trường, các em đã có điều kiện tiếp cận các thiết bị hiện đại và không gian thử nghiệm lý tưởng. Bên cạnh đó, sự hợp tác chặt chẽ giữa các thành viên trong nhóm đã giúp quá trình thực hiện diễn ra thuận lợi hơn.

Cũng theo Minh Anh, hệ thống cảnh báo ngập lụt có những đặc điểm đặc biệt. Hệ thống không chỉ đơn thuần cảnh báo ngập lụt mà còn tự động điều tiết đèn giao thông, giúp giảm tình trạng ùn tắc, điều mà chưa nhiều hệ thống khác làm được. Việc tích hợp cả hai chức năng này vào cùng một hệ thống tạo ra sự liên kết hiệu quả giữa công tác phòng chống ngập và quản lý giao thông. Điểm đặc biệt nữa là các em sử dụng công nghệ truyền sóng RF thay vì kết nối internet (IoT). Điều này giúp hệ thống hoạt động ngay cả khi điều kiện mạng kém hoặc bị mất kết nối internet. Đây là một giải pháp đặc biệt phù hợp cho những tình huống thiên tai hoặc mất điện.

Không chỉ vậy, hệ thống được thiết kế để có thể dễ dàng tích hợp với ứng dụng di động, cung cấp thông tin về độ ngập của từng khu vực theo thời gian thực. Hệ thống cũng có thể áp dụng rộng rãi tại các địa phương khác gặp phải thiên tai như lũ lụt. Sự kết hợp này không chỉ giúp sản phẩm có tính ứng dụng cao hơn mà còn đóng góp vào công cuộc chuyển đổi số trong phòng chống thiên tai và bảo vệ an toàn giao thông, một bước tiến quan trọng trong thời đại hiện nay. “Chúng em kỳ vọng đề tài được áp dụng vào thực tế mang lại những lợi ích thiết thực cho việc quản lý và giảm thiểu thiệt hại do ngập lụt, đặc biệt là ở các đô thị lớn như TP.HCM”, Minh Anh chia sẻ.

Thúy Kiều