Sáng tạo từ thực tiễn cuộc sống

Tại Cuộc thi Sáng tạo trẻ Quảng Trị lần thứ XIII năm 2024, nhiều sản phẩm dự thi của các bạn trẻ đã thu hút sự quan tâm của ban giám khảo bởi tính sáng tạo và khả năng ứng dụng trong thực tế. Trong đó, đáng chú ý là sản phẩm thiết bị điều khiển đèn, quạt, báo cháy tự động trong lớp học của nhóm tác giả: Trịnh Bảo Như, Trần Nguyễn Thủy Tiên (Trường TH & THCS Trung Sơn) và phần mềm nhận diện và cảnh báo dòng chảy rút xa bờ qua hình ảnh từ camera của tác giả Hoàng Duy Quản Trọng (Trường THPT Gio Linh), huyện Gio Linh đã đoạt giải Nhất.

Em Trịnh Bảo Như và Trần Nguyễn Thủy Tiên cùng cô giáo Nguyễn Thị Phương thử nghiệm thiết bị tại phòng học - Ảnh: TRẦN TUYỀN

Ý tưởng xuất phát từ trường học

Vài ngày sau khi lễ tổng kết và trao giải Cuộc thi Sáng tạo trẻ Quảng Trị lần thứ XIII năm 2024 diễn ra, chúng tôi gặp 2 em: Trịnh Bảo Như (lớp 7B) và Trần Nguyễn Thủy Tiên (lớp 7A) tại Trường Tiểu học & THCS Trung Sơn, xã Trung Sơn, huyện Gio Linh. Thủy Tiên chia sẻ: “Vào năm học lớp 6, em nhận thấy sau mỗi giờ tan trường, mặc dù học sinh đã về hết nhưng tại nhiều lớp học, các thiết bị điện như: bóng đèn, quạt điện... vẫn còn hoạt động, dễ gây cháy nổ và lãng phí điện.

Vì vậy, em ấp ủ thiết kế và làm một thiết bị có thể tự động bật/tắt đèn, quạt và báo cháy”. Thủy Tiên trao đổi ý tưởng của mình với Bảo Như, người trước đó đã đoạt giải Khuyến khích Cuộc thi Sáng tạo trẻ Quảng Trị năm 2021 với phần mềm phòng, chống COVID-19. Tuy nhiên, lúc bấy giờ học sinh lớp 6 chưa được học các kiến thức liên quan đến điện dân dụng nên ý tưởng này vẫn chưa thực hiện được.

Đầu năm học lớp 7, được sự hỗ trợ, giúp đỡ từ thầy giáo Trịnh Giang Nam dạy môn Công nghệ và cô giáo Nguyễn Thị Phương dạy môn Vật lý, Thủy Tiên và Bảo Như bắt tay hiện thực hóa ý tưởng của mình. “Qua tìm hiểu, chúng em biết rằng trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại thiết bị tự động bật/tắt đèn, quạt và báo cháy. Tuy nhiên, các thiết bị đó chỉ có 1 chức năng riêng biệt chứ chưa tích hợp được tự động bật/tắt đèn, điện và báo cháy trong 1 hệ thống duy nhất. Vì vậy, chúng em muốn thử sức làm ra một thiết bị tích hợp các chức năng trên”, Bảo Như nói.

Để làm ra thiết bị điều khiển đèn, quạt, báo cháy tự động thông minh trong lớp học, trước tiên 2 em thiết kế sản phẩm trên máy vi tính. Sau đó, dựa vào bản vẽ này để xây dựng mô hình thực tế. Tiếp theo, 2 em lập trình cho bộ phận điều khiển. Cấu tạo của thiết bị này gồm: 1 bảng mạch điện tử và 4 cảm biến điều khiển hệ thống điện (cảm biến chuyển động, cảm biến ánh sáng, cảm biến nhiệt độ, cảm biến khói).

Trong đó, cảm biến ánh sáng cho phép tự động bật đèn khi trời tối và tắt đèn khi trời sáng theo 4 chế độ khác nhau; cảm biến nhiệt độ cho phép quạt tự động tắt/mở theo nhiệt độ thực tế của phòng; cảm biến khói khi nhận được tín hiệu có khói, cháy sẽ kích hoạt chuông reo...

“Thiết bị này giúp con người giảm tiếp xúc với nguồn điện, tránh được những tai nạn không đáng có, đồng thời tiết kiệm điện. Thiết bị hoạt động rất ổn định và chính xác, chi phí đầu tư thấp (khoảng 1,4 triệu đồng); được áp dụng vào nhiều mục đích như tắt/mở hệ thống điện, quạt, báo cháy và có thể chống trộm được nếu thay thế các cảm biến khác. Chúng em đã thử nghiệm tại trường học và phát huy hiệu quả”, Thủy Tiên phấn khởi.

Sáng tạo từ niềm đam mê máy tính

Hoàng Duy Quản Trọng (lớp 12A1, Trường THPT Gio Linh), chủ nhân phần mềm nhận diện và cảnh báo dòng chảy rút xa bờ qua hình ảnh từ camera đoạt giải Nhất Cuộc thi Sáng tạo trẻ Quảng Trị năm 2024 là người điển trai và thông minh. Năm lớp 11, em đoạt giải Nhì Kỳ thi chọn học sinh giỏi văn hóa lớp 12 THPT môn Tin học.

“Mùa hè năm nào cũng có vài vụ đuối nước tại các bãi biển. Một người bạn của bố em cũng bị đuối nước khi tắm biển. Em được biết hầu hết nguyên nhân gây ra đuối nước khi tắm biển là do dòng chảy rút xa bờ. Dòng chảy này thường khó nhận biết và phát hiện bằng mắt thường. Trong khi đó, đến thời điểm hiện tại trên địa bàn Quảng Trị và các tỉnh lân cận chưa có giải pháp nào để đảm bảo an toàn cho người tắm biển một cách chủ động. Vì vậy, em ấp ủ ý tưởng làm ra phần mềm nhận diện và cảnh báo dòng chảy rút xa bờ qua hình ảnh từ camera”, Quản Trọng mở đầu câu chuyện.

Từ tháng 9/2023, Quản Trọng dành thời gian tìm hiểu về cách nhận diện, hình thái, nguyên nhân và hậu quả của dòng chảy rút xa bờ. Sau đó là nhiều tháng trời khảo sát, chụp ảnh tại bãi tắm Cửa Việt, huyện Gio Linh.

“Em sử dụng ngôn ngữ lập trình Python, ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) với thuật toán YOLOv7, Google Colab, Thư viện OpenCV để xây dựng bộ dữ liệu, huấn luyện phần mềm. Em đã nhập 2.900 bức ảnh và dữ liệu về dòng chảy rút xa bờ để phần mềm học cách nhận diện. Trong đó, có 2.000 bức ảnh do em tự chụp bằng máy ảnh cá nhân và flycam”, Quản Trọng kể.

Khi hoạt động, mô hình này gồm có hệ thống camera giám sát kết nối với máy vi tính và hệ thống loa phóng thanh. Nếu phần mềm nhận diện có dòng chảy rút xa bờ qua hình ảnh từ camera thì sẽ phát thông báo qua hệ thống loa phóng thanh và gửi tin nhắn về hộp thư điện tử (email) của ban quản lý bãi tắm.

Từ đó, kịp thời cảnh báo, nhắc nhở người tắm biển tránh xa khu vực nguy hiểm, tránh tai nạn đuối nước xảy ra. Sau khi phần mềm hoàn thành, Quản Trọng đã tiến hành 3 đợt thực nghiệm ở bãi biển Cửa Việt và thành công.

Khi được hỏi về dự định sắp tới, Quản Trọng cho hay: “Em sẽ tiếp tục nghiên cứu để nâng cao cấp độ, giúp phần mềm có thể nhận diện và cảnh báo dòng nước rút xa bờ chính xác hơn và có thể cảnh báo khi có người đang tắm trong khu vực biển có dòng nước rút xa bờ”.

Trần Tuyền