Ứng dụng công nghệ IoT để chế tạo thiết bị phát hiện và xử lý nồng độ bụi trong không khí tại các cơ sở sản xuất chỉ xơ sừa, mụn dừa trên địa bàn tỉnh Bến Tre

Mô tả sản phẩm

Giới thiệu sản phẩm:

Sản phẩm đang được nhóm nghiên cứu phát triển là “ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IoT ĐỂ CHẾ TẠO THIẾT BỊ PHÁT HIỆN VÀ XỬ LÝ NỒNG ĐỘ BỤI TRONG KHÔNG KHÍ TẠI CÁC CƠ SỞ SẢN XUẤT CHỈ XƠ DỪA, MỤN DỪA TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH BẾN TRE”, trong lĩnh vực môi trường. Sản phẩm này có khả năng đo nồng độ bụi PM2.5 và truyền thông tin qua Internet để tính toán chỉ số AQI, xác định chất lượng không khí và thông báo cho người dùng. Đồng thời, sản phẩm cũng có khả năng tự động xử lý bụi trong không khí.
Mục tiêu nghiên cứu của nhóm bao gồm thông báo khi nồng độ bụi vượt quá mức cho phép, điều khiển từ xa hoặc tự động xử lý bụi an toàn, hoạt động chính xác trong môi trường thí nghiệm, giá thành phù hợp và dễ sử dụng, đồng thời hoàn thiện sản phẩm trong nước.
Phương pháp nghiên cứu bao gồm: xác định vấn đề bằng khảo sát thực tế người công nhận trong xưởng sản xuất dừa, quan sát những khó khăn trong môi trường làm việc của họ; tìm hiểu tổng quan qua việc tìm hiểu các thông tin như chỉ số nồng độ bụi, tác hại của bụi,…qua internet; tổng hợp những thông tin cần thiết và xác định những yêu cầu cần thiết mà thiết bị phải đạt được; đưa ra những đề xuất, giải pháp khác nhau, sau đó nghiên cứu lựa chọn giải pháp tối ưu nhất; tiến hành xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ nối dây, sơ đồ nguyên lý và xây dựng mô hình hoàn chỉnh; thử nghiệm, đánh giá, chỉnh sửa thiết bị.
Sản phẩm đã đạt được các mục tiêu nghiên cứu ban đầu và nếu được phát triển thành thiết bị hoàn chỉnh, dự kiến nó sẽ được sử dụng để đo nồng độ bụi trong không khí ở những nơi bị ô nhiễm như nhà máy và khu công nghiệp. Ngoài ra, sản phẩm cũng có thể hỗ trợ chủ dự án liên quan môi trường không khí trong việc kiểm tra và đánh giá môi trường trước khi đầu tư vào khu vực.
Tuy nhiên, sản phẩm hiện vẫn đang gặp một số hạn chế như độ bền chưa cao của màng lọc và hiệu suất giảm do hệ thống ống. Nhóm đang nghiên cứu để đề xuất các giải pháp như thiết kế lại hệ thống ống và sử dụng chất liệu mới cho màng lọc, nhằm khắc phục những hạn chế này.

Tính năng cơ bản:

- Thu gom được phần lớn bụi phát sinh trong quá trình sản xuất chỉ mụn dừa và sau đó đưa vào bộ phận xử lí làm sạch bụi thông qua hệ thống đường ống dẫn.
- Nhờ hệ thống lọc và xử lí bằng nước nên hệ thống có giá thành thấp hơn nhiều so với các hệ thống lọc bằng phương pháp khác.
- Việc giám sát và thông báo các thông số bụi nhờ vào các bộ phận được hiển thị trên màn hình và chuông báo.
- Các mạch điện từ được thiết kế khá hoàn hảo, mang kiểu dáng công nghiệp, phù hợp cho việc áp dụng vào thực tế tại địa phương.
- Hệ thống được kiểm tra, đánh giá các chức năng bởi các thầy cô tại trường đại học – trung tâm thuộc khoa kỹ thuật công nghệ trường đại học Trà Vinh.
- Hệ thống hoạt động được 2 chế độ tự động và điều khiển.
- Sản phẩm được thử nghiệm vào thực tế tại cơ sở sản xuất các sản phẩm chỉ xơ dừa trên địa bàn huyện Mỏ Cày Nam, được các chủ doanh nghiệp và công nhân đón nhận tích cực, được cơ quan chức năng (phòng tài nguyên môi trường đánh giá cao về việc áp dụng vào thực tế).

Tính sáng tạo và đổi mới:

Thiết bị sử dụng ngôn ngữ arduino để lập trình cho các hệ thống và ứng dụng Blynk cho việc quản lí nồng độ bụi từ xa. Hệ thống gồm hai phần:

-Gateway : là hệ thống chính gồm arduino nano, NodeMCU ESP8266 và màn hình LCD16x2 và các module khác dùng để hiển thị nồng độ bụi tại các Sensor và thực hiện quá trình gửi thông tin lên Blynk thông qua wifi.

-Sensor : là hệ thống phụ có cấu tạo tương tự Gateway nhưng không có màn hình LCD16x2 dùng để mở rộng phạm vi quản lí nồng độ bụi thông qua kết nối với hệ thống chính Gateway và gửi thông số bụi về cho Gateway.

Nhờ sử dụng công nghệ IoT, thiết bị giúp cho các doanh nghiệp, cơ quan quản lí môi trường trong giám sát và quản lí chất lượng bụi một cách chủ động hơn thông qua việc các Sensor sẽ cập nhật thông số ở môi trường xung quanh liên tục cho Gateway và có thể giám sát thông qua ứng dụng Blynk bằng wifi. Điều này cũng chứng minh cho sản phẩm của chúng em đang đi kịp với thời đại mà công nghệ phát triển, vạn vật kết nối với internet và tự động hoá.

Điều khác biệt nhất của thiết bị so với những thiết bị đã có trên thị trường đó là có sự kết hợp giữa việc cảnh báo nồng độ bụi đến người dùng và tự động xử lý bụi khi nồng độ bụi vượt mức cho phép.

Thiết bị sử dụng những linh kiện dễ tìm, không quá đắt đỏ. Vì vậy có thể được sản xuất hoàn toàn trong nước và có chi phí phù hợp với các xưởng sản xuất từ nhỏ đến lớn.

Với những ưu điểm như vậy, thiết bị chắc chắn sẽ được sử dụng rộng rãi không chỉ ở các xưởng dừa Bến Tre, mà còn được đưa vào sử dụng trong các nhà máy khác nhau như nhà máy xi măng, nhà máy gạo,… trong nhiều điều kiện môi trường khác nhau.

Tính ứng dụng:

Thiết bị có khả năng đo nồng độ bụi trong không khí và đưa ra cảnh báo khi nồng độ bụi vượt ngưỡng an toàn ở những nơi bị ô nhiễm không khí như (Nhà máy, khu công nghiệp,...) . Ngoài ra thiết bị còn có thể hoạt động trong phạm vi rộng lớn bằng cách kết hợp nhiều thiết bị con với nhau giúp cho việc kiểm soát chất lượng không khí ở môi trường làm việc được mở rộng và chính xác. Các cơ quan quản lí môi trường có thể sử dụng thiết bị để quản lí môi trường không khí trong phạm vi rộng lớn thuộc quyền quản lí. Các chủ dự án có liên quan môi trường không khí có thể sử dụng thiết bị để kiểm tra, đánh giá môi trường không khí trước khi quyết định đầu tư vào địa bàn khu vực.

Với những ưu điểm mà thiết bị có, thiết có thể phát triển để đem vào sử dụng tại các nhà máy khác nhau. Với các thiết bị, linh kiện đơn giản, dễ tìm, thiết bị sẽ có giá thành phù hợp với các nhà máy có quy mô từ nhỏ đến lớn. và thiết bị có thể được sản xuất hoàn toàn tại Việt Nam từ những nguyên vật liệu đơn giản. Và điều quan trọng mà thiết bị đem lại chính là một môi trường làm việc trong sạch, không bụi bẩn, bảo vệ sức khỏe của người công nhân, góp phần xây dựng môi trường không khói bụi, giảm ô nhiễm môi trường

Tiềm năng phát triển:

Tiềm năng phát triển của dự án “Ứng dụng công nghệ IoT để chế tạo thiết bị phát hiện và xử lý nồng độ bụi trong không khí tại các cơ sở sản xuất chỉ xơ dừa, mụn dừa trên địa bàn tỉnh Bến Tre” là rất hứa hẹn. Dựa vào những hạn chế và giải pháp đã đề xuất, chúng ta có thể tận dụng các tiềm năng sau:

Nâng cao hiệu suất lọc bụi:

-Chất liệu lọc mới và tiên tiến: Sử dụng sợi thủy tinh, sợi composite hoặc các chất liệu lọc khác để cải thiện hiệu suất lọc. Điều này giúp loại bỏ hiệu quả hơn các hạt có tính chất đặc biệt, như hạt nhiễm điện.

-Tối ưu hóa thiết kế màng lọc: Đảm bảo màng lọc có độ bền cao và tuổi thọ lâu dài. Có thể nghiên cứu các công nghệ lọc mới để tăng hiệu suất.

Xử lý cặn ở đáy bể:

-Biện pháp xử lý cặn: Nghiên cứu và áp dụng các phương pháp xử lý cặn hiệu quả.

-Có thể sử dụng hệ thống lọc cặn, kỹ thuật xử lý nước thải hoặc các giải pháp khác để loại bỏ cặn.

Tối ưu hóa hệ thống ống dẫn và bể chứa:

-Thiết kế lại hệ thống ống dẫn: Giảm chi phí và tối ưu hóa hiệu suất lọc. Cân nhắc sử dụng ống ngắn hơn hoặc tối ưu hóa đường ống hiện có.

-Tăng khả năng kiểm soát và duy trì hệ thống bể chứa: Đảm bảo hoạt động hiệu quả và giảm thiểu tác động của cặn lên hệ thống.

Phân loại và xử lý chất thải trong quá trình lọc:

-Phát triển thiết bị phân loại và xử lý chất thải: Tăng tuổi thọ cho hệ thống. Điều này giúp giảm tác động của chất thải lên màng lọc và hệ thống nói chung.

Tích hợp dữ liệu và báo cáo:

-Thu thập dữ liệu từ thiết bị IoT: Theo dõi hiệu suất lọc, nồng độ bụi và tình trạng hệ thống.

-Lưu trữ dữ liệu và tạo báo cáo định kỳ: Dữ liệu này giúp người quản lý theo dõi và đưa ra quyết định. Cơ sở dữ liệu cũng là tài liệu quý báu để nâng cấp và tối ưu hóa hệ thống trong tương lai.

Với việc kết hợp các giải pháp trên, dự án có thể đóng góp tích cực cho việc cải thiện chất lượng không khí tại các cơ sở sản xuất chỉ xơ dừa, mụn dừa trên địa bàn tỉnh Bến Tre. Chúng ta hy vọng rằng việc áp dụng công nghệ IoT sẽ mang lại những kết quả tích cực và bảo vệ môi trường xung quanh.

Video: