Trong những năm gần đây, quá trình đô thị hóa trên địa bàn thành phố Ninh Bình nói riêng và cả nước nói chung đã diễn ra rất mạnh mẽ nhưng hệ thống tiêu thoát nước chưa được cải tạo và xây dựng tương xứng. Mặt khác, do tác động của biến đổi khí hậu, những trận mưa lớn lịch sử xuất hiện với tần suất thường xuyên hơn khiển cho tình hình ngập úng xảy ra ngày càng nghiêm trọng. Kinh nghiệm từ nhiều nước tiên tiến trên thế giới chỉ ra rằng muốn chổng ngập hiệu quả cho các đô thị thì phải cải tạo và nâng cẩp hệ thổng tiêu thoát nước. Tuy nhiên, một nước đang phát triển như Việt Nam hiện nay chưa đáp ứng được việc này.

Chính vì vậy nhóm tác giả Nguyễn Đình Đại Phong, Tống Phương Trà, Tạ Khánh Chi, Lại Anh Thư, Nguyễn Việt Minh Phương học sinh Trường, Trường THCS Trương Hán Siêu, thành phố Ninh Bình đã có ý tưởng sáng tạo ra giải pháp "Hệ thống cảnh báo mực nước ngập úng giúp các phương tiện giao thông qua lại an toàn”.

* Thiết bị bao gồm:

Cột trung tâm đo mực nước theo ngưỡng, các ngưỡng tương đương với mức độ ngập. Để tiết kiệm điện thì khi ở ngưỡng chưa ngập, hoặc chưa ngập đến mức thứ nhất thì hệ thống sẽ ở chể độ ngủ. Hệ thống dùng điện pin mặt trời và acquy hoặc pin để đề phòng khi mưa bão to hệ điện lưới bị cắt thì hệ thống vẫn hoạt động bình thường. Hệ thống có thể nhắn tin về trung tâm điều khiển, nhằm mục đích giành cho bên quản lý có thể biết được những điểm đang ngập nhiều để có thể bố trí nhân lực đi xử lý hợp lý nhất và nhanh nhất.

Cột đèn cảnh báo mức ngập được lắp ở 2 đầu đường, có thể nâng cấp lên nhiều cột đối với các khu vực có ngõ, ngách. Mỗi cột có bảng Led hiển thị mức “NGẬP 20CM - NGẬP 35CM - NGẬP 50CM” ngập vượt mức nào sẽ sáng dòng báo mức đó. Có cảnh báo bằng âm thanh ngập sâu nguy hiểm khi mức ngập vượt mức cài đặt. Người đi đường sẽ dựa vào mức ngập để đưa ra quyết định có tiếp tục đi vào đường đấy không.

* Thiết kế mạch điều khiển:

Phần mềm thiết kế nhóm đã chọn phần mềm Proteus, một trong những phần mềm vẽ mạch và mô phỏng được dùng phổ biến hiện nay. Chọn chip Atmega32 làm chip điều khiển hệ thống, mạch điều khiển 4 kênh Led, ta chọn van bán dẫn IRF3205 để điều khiển.

Khâu nguồn nuôi mạch: Dùng IC nguồn LM2576 ADJ chuyển nguồn xuống 4.2V dùng cho modul sim và nguồn LM2576 5V chuyển nguồn xuống 5V nuôi mạch.

Khâu cảm biến mực nước: dùng nguyên lý dẫn điện của nước, ta chia ra làm 3 mức bên dưới cùng, các đầu tín hiệu khác được đặt theo bậc tăng dần. Khi nước dâng lên sẽ dẫn mức GND lên từng đầu ngưỡng từ đó vi điều khiển sẽ phát hiện và đưa ra các chỉ thị tương ứng. Modul âm thanh dùng loại PAM8610, Loa phát âm thanh dùng loại loa tivi nhỏ gọn đáp ứng được hiệu suất âm thanh

          * Quy trình vận hành:

Lắp 2 biển báo độ sâu mực nước ở 2 đầu tuyến đường thường xuyên bị ngập nước, cột trung tâm có thể để ở trung tâm điều khiển, để lắp đặt thiết bị thì nhà quản lý cần khảo sát địa hình.

Cột trung tâm đo mực nước theo ngưỡng, các ngưỡng tương đương với mức độ ngập. Để tiết kiệm điện thì khi ở ngưỡng chưa ngập, hoặc chưa ngập đến mức thứ nhât thì hệ thống sẽ ở chể độ ngủ. Hệ thống dùng điện pin mặt trời và acquy hoặc pin để đề phòng khi mưa bão to hệ điện lưới bị cắt thì hệ thống vẫn hoạt động bình thường. Hệ thống có thể nhắn tin về trung tâm điều khiển, nhằm mục đích giành cho bên quản lý có thể biết được những điểm đang ngập nhiều để có thể bố trí nhân lực đi xử lý hợp lý nhất và nhanh nhất.

* Tính mới, tính sáng tạo và hiệu quả của mô hình:

Giải pháp có được các yếu tố vượt trội, tính mới, tính sáng tạo như:

Thứ nhất: Nâng cấp lên kểt nối không dây giữa cột trung tâm và 2 cột cảnh báo để thiết bị tinh gọn hơn.

Thứ hai: Thiết bị có thể cải tiến phát lên VOV giao thông giúp các phương tiện tránh xe, di chuyển theo hướng khác.

Thứ ba: Trong giao thông đường thủy dùng để đo chiều cao mực nước, từ đó cho biết khoảng cách gầm cầu để phương tiện có thể di chuyển qua hay không.

Thứ tư: đo chiều cao của các hang động để giúp cho các phương tiện di chuyển qua các hang động của khu du lịch Tràng An, đảm bảo an toàn cho du khách.

Sản phẩm có thể được sử dụng trong thực tế tại thành phố Ninh Bình, Hà Nội và các tỉnh thành khác cho những đoạn đường bị ngập lụt.

Thiết bị mang lại hiệu quả kinh tế cao, chi phí sản xuất hợp lý hạn chế việc nhập các thiết bị từ nước ngoài với chi phí cao. Việc sản xuất mang lại việc làm cho nhiều lao động, tăng hiệu quả thúc đẩy nền kinh tế.

Thiết bị mang lại hiệu quả xã hội vô cùng to lớn. Giúp giảm ách tắc giao thông, ô nhiễm khí thải do tắc đường; đảm bảo an toàn du lịch tại tỉnh nhà, mang tính nhân văn và giáo dục cao.

Hà Phan