Mô hình đồng hồ nước thông minh: Ý tưởng giàu tính thực tiễn

Mô hình đồng hồ nước thông minh do hai học sinh Huỳnh Ánh Nhật, Lê Ðức Khải sáng tạo khi còn là học sinh lớp 12A1 Trường THPT số 1 Tuy Phước (huyện Tuy Phước), giúp đơn vị cung cấp lẫn khách hàng kiểm soát từ xa tình trạng sử dụng nước.

Ý tưởng này là một trong 2 ý tưởng xuất sắc đoạt giải nhất của Cuộc thi Sáng tạo Thanh thiếu niên, nhi đồng cấp tỉnh năm 2018 và được lựa chọn dự sân chơi này ở cấp quốc gia.

Huỳnh Ánh Nhật (bên trái) và Lê Đức Khải với mô hình nghiên cứu sáng tạo đồng hồ nước thông minh.

2 trong 1

“Hiện nay, việc kiểm đếm lượng nước tiêu thụ ở các hộ gia đình sử dụng nước sinh hoạt đều do nhân viên nhà máy cấp nước (nhà cung cấp) đến từng hộ gia đình (khách hàng) đọc và ghi từ đồng hồ nước; sẽ rất mất công khi hộ gia đình đó đi vắng. Tổn thất nước trong quá trình cấp đến hộ dân chưa được kiểm soát, gây lãng phí nguồn nước sạch. Phía khách hàng cũng muốn biết thông tin sử dụng lượng nước, áp suất, nhiệt độ…”, Đức Khải nói.

Từ thực tế ấy, Huỳnh Ánh Nhật và Lê Đức Khải lên ý tưởng nghiên cứu, chế tạo đồng hồ nước thông minh. Đồng hồ đo được lượng nước đã sử dụng, áp lực và nhiệt độ nước tại từng thời điểm; các chỉ số này cũng sẽ được gửi lên mạng internet, nhà cung cấp hoặc khách hàng có thể truy cập vào để đọc.

Bắt tay vào thiết kế ý tưởng thiết bị được xử lý với các cảm biến đo từ năm 2017 với sự hỗ trợ của các giáo viên ở trường, nhưng hai bạn trẻ gặp không ít khó khăn. Cái khó là làm thế nào để gửi số liệu đo đến nhà cung cấp, cũng như khách hàng sử dụng nước; lựa chọn phương án truyền số liệu đo; viết chương trình cho Arduino (mạch vi xử lý, vi điều khiển đa chức năng)... Cả hai chọn phương án gửi số liệu đo lên mạng internet, cả nhà cung cấp và khách hàng đều có thể truy cập thông tin.

Tiếp đến là tạo địa chỉ trên internet để gửi số liệu đo khi khả năng tài chính không thể thuê tên miền, lập kênh trên internet riêng. Quyết định cuối cùng là chọn trang intenet sử dụng miễn phí dùng cho nghiên cứu khoa học (https://thinkspeak.com).

Chiếc đồng hồ thông minh cũng được hoàn thiện với các cảm biến, mạch vi xử lý mã nguồn mở kết nối các thiết bị điện thoại di động. Khi có dòng nước chảy qua, các cảm biến đo lưu lượng, đo áp suất, đo nhiệt độ hoạt động và gửi số liệu đo được (dưới dạng tín hiệu) sang mạch vi xử lý để cho ra kết quả và được gửi lên mạng internet.

“Đồng hồ nước thông thường chỉ cho biết lượng nước tiêu thụ và phải đến tận nơi thì mới đọc được số liệu; trong khi đó, đồng hồ nước thông minh có thể đo lượng nước tiêu thụ, áp lực và nhiệt độ nước, xử lý số liệu đo được và gửi số liệu lên mạng internet. Nhà cung cấp hoặc khách hàng dù ở bất kỳ đâu, bất kỳ thời điểm nào đều đọc được số liệu từ xa bằng điện thoại thông minh, máy tính kết nối internet. Vì thế, những sự cố vỡ đường ống dẫn chính, hoặc rò rỉ nước ở từng hộ gia đình có thể phát hiện sớm, tránh thất thoát lãng phí nguồn nước”, Ánh Nhật cho biết.      

Tiếp tục nghiên cứu

Sau nhiều lần đo kiểm chứng và điều chỉnh tại Công ty CP Cấp thoát nước Bình Định, thiết bị đồng hồ nước thông minh đã được thử nghiệm tại Trường THPT số 1 Tuy Phước. Với 691 ngàn đồng/sản phẩm, hai bạn cho rằng khách hàng dễ dàng lắp đặt thiết bị sau đồng hồ nước thông thường của gia đình. Với đơn vị cung cấp nước, cần nghiên cứu lắp pin có dung lượng lớn cho hệ thống sao cho có thể nẹp chì để sử dụng thời gian dài, phương án đo đếm để tránh tình trạng khách hàng can thiệp vào quá trình đo...

Năm học này, cả hai bạn trẻ bước vào ngưỡng cửa đại học. Huỳnh Ánh Nhật là sinh viên năm nhất ngành Quản trị kinh doanh, Trường ĐH Việt Đức; còn Lê Đức Khải theo con đường du học, ngành Kinh tế luật - Quản trị kinh doanh tại ĐH Aomori (Nhật Bản). “Nếu điều kiện cho phép, chúng em sẽ tiếp tục nghiên cứu, phát triển đề tài theo hướng khắc phục sai số để nâng cao chất lượng của hệ thống đo, lập trang web riêng tiện ích và bảo mật cho người sử dụng. Bên cạnh việc đo lưu lượng, áp suất nhiệt độ nguồn nước, quan trọng là đo được chất lượng nguồn nước như độ pH, lượng Clo...”, Ánh Nhật chia sẻ.

Theo ông Trương Ngọc Hòa, Phó Giám đốc Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn đo lường chất lượng Bình Định, hiện tại trên thị trường có các loại đồng hồ có cơ cấu chỉ thị kiểu điện tử mà các nhà nhập khẩu về hay gọi là “đồng hồ thông minh” nhưng chỉ ở mức lưu trữ dữ liệu qua bộ nhớ trong của thiết bị. Thiết bị hoàn toàn nhập khẩu (Mỹ, Hàn Quốc, một số nước châu Âu...), giá thành rất cao và phải được phê duyệt mẫu theo quy định của Nhà nước về mặt kỹ thuật đo lường đối với phương tiện đo nhóm 2. Vì thế, từ ý tưởng của các em về thiết bị đồng hồ thông minh cho đến mô hình có thể áp dụng thực tế cần thêm nhiều nghiên cứu và yếu tố quan trọng.

MAI HOÀNG