BỂ BƠI THÔNG MINH DỰ ÁN THAM GIA CUỘC THI KHKT

Bể bơi thông minh có thể tự động phân nhóm học sinh cho mỗi lần bơi và bể bơi thay đổi được chiều sâu của nước và phù hợp với chiều cao của học sinh, với mỗi lần bơi có học sinh không đúng chiều cao vào bơi đều có lời nhắc nhở. Mạch điện tự động đếm số học sinh vào bể bơi. Ngoài ra bể bơi còn có hệ thống tự động cảnh báo đồ trong độ đục của bể bơi, có hệ thống xử lí nguồn nước bằng cát, và tia cực tím. Đặc biệt chúng em đã thiết kế được hệ thống cảnh báo nếu có đuối nước xẩy ra. Nếu dự án thành công, chúng em tạo ra sản phẩm đầu tay tặng cho các bạn cùng trường tại quê nhà để các bạn có kiến thức cơ bản về bơi và tự bảo vệ cho chính bản thân mình mỗi khi được tiếp xúc với nước.

DỰ ÁN: BỂ BƠI THÔNG MINH

LỜI CẢM ƠN

Cuộc thi nghiên cứu khoa học kỹ thuật (NCKHKT) dành cho học sinhtrung học năm học 2018-2019 nhằm mục đích khuyến khích học sinh trung họcnghiên cứu sáng tạo khoa học công nghệ, kỹ thuật và vận dụng những kiến thức

đã học vào giải quyết các vấn đề thực tiễn Cuộc thi là cơ hội chúng em giớithiệu kết quả nghiên cứu khoa học kỹ thuật của mình, tạo cơ hội giao lưu vănhóa, giáo dục giữa các trường trung học

Xuất phát từ thực tiễn tình trạng đuối nước xẩy ra ngày càng nhiều.Chúng em muốn góp sức nhỏ bé của mình để tạo ra được một bể bơi để các bạnnhỏ trong các trường học đều được học bơi, có ki năng bơi lội các bạn nhỏ sẽ tựbảo vệ được mình khi phải đối diện với dòng nươc

Chúng em xin chân thành cảm ơn cô giáo Lương Ngọc Thanh đã tận tìnhhướng dẫn và giúp đỡ nhóm chúng em trong thời gian qua! Mặc dù đã hết sức

cố gắng nhưng chắc chắn đề tài: “Bể bơi thông minh” từ nghiên cứu thực

nghiệm đến ứng dụng vận hành trong thực tiễn còn nhiều thiếu xót Chúng emrất mong nhận được những ý kiến đóng góp, xây dựng của các thầy cô giáotrong ban giám khảo, của các bạn học sinh qua hội thi này để đề tài được ứngdụng và triển khai rộng rãi trong các nhà trường và trong các gia đình, mang lại

ý nghĩa và lợi ích thực tiễn góp phần đưa đất nước Việt Nam ngày càng giàu đẹpvăn minh

Chúng em xin trân trọng cảm ơn!

Nhóm tác giả

MỤC LỤC PHẦN I MỞ ĐẦU

1.Lí do chọn đề tài………

1.1 Thực trạng đuối nước ở Việt Nam………

1.2 Nguyên nhân gây ra đuối nước ở trẻ em………

2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

3 Mục tiêu của đề tài………

4 Điểm mới của đề tài………

5 Nội dung nghiên cứu

6 Đối tượng nghiên cứu

7 Phương pháp nghiên cứu

7.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

7.2 Phương pháp điều tra

7.3 Phương pháp thảo luận

7.4 Phương pháp quan sát

7.5 Phương pháp kiểm tra đánh giá

8 Kế hoạch nghiên cứu

PHẦN II NỘI DUNG I.Nội dung lý thuyết

1.Ý tưởng kĩ thuật

2 Tiêu chuẩn để xây dựng bể bơi : “Bể bơi an toàn”

3 Tìm hiểu về đuối nước

4 Khảo sát thực tế

5 Sơ đồ khối chức năng của “Bể bơi an toàn”

6 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của từng khối

6.1 Khối phân chiều cao của học sinh khi vào bơi

6.1.1 Cấu tạo

6.1.2 Các thiết bị dùng trong mạch điện

6.1.2.1 Rơ le thời gian

5 5 5 7 7 7 8 8 8 8 8 9 9 9 9

10 10 10 12 12 14 14 14 14 15 15

6.1.2.2 Rơ le trung gian

6.1.2.3 Công tắc hành trình

6.1.2.4 Cảm biến khoảng cách

6.1.2.5 Sơ đồ nguyên lý

6.1.2.6 Nguyên lý hoạt động

6.2 Khối cảnh báo đuối nước

6.2.1 Cấu tạo

6.2.2 Sơ đồ khối

6.2.3 Thiết bị dùng trong mạch điện

6.2.3.1 Bộ điều khiển đảo chiều quay động cơ

6.2.3.2 Rơ le trung gian

6.2.3.3 Bộ cảm biến độ ẩm

6.2.3.4 Rơ le thời gian

6.2.4 Nguyên lý làm việc

6.3 Khối mạch đếm

6.3.1 Sơ đồ khối

6.3.2 Nguyên lí làm việc

II Nội dung thực hành

1 Các bước thực hiện

2 Kết quả thực hiện

PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1.Kết luận

2 Kiến nghị

3 Hướng phát triển của đề tài

TÀI LIỆU THAM KHẢO

15 15 16 16 17 18 18 18 19 19 19 19 20 20 20 20 20 21 21 22 24 24 24 24 25

PHẦN I MỞ ĐẦU 1.Lí do chọn đề tài

1.1 Thực trạng đuối nước ở Việt Nam

Đuối nước là nguyên nhân đầu tiên gay ra tình trạng tử vong ở trẻ em Tronggia đoạn 2010-2015 có khoảng 2.800 trẻ em tử vong do đuối nước Tỷ lệ tửvong do đuối nước ở trẻ em của Việt Nam cao nhất trong khu vực và cao gấp 8lần so với các nước đang phát triển trong 6 tháng đầu năm 2016, mặc dù đã córất nhiều chỉ đạo sát sao nhưng tình hình đuối nước ở trẻ em chưa giảm và có sốtrẻ tai nạn do đuối nước xẩy ra l.600 trẻ trong đó có 1.000 trẻ tử vong

H1 Hinh ảnh em bé tập bơi

Qua tìm hiểu chúng em biết : ngày 18/4/2013 tại tỉnh Ninh Thuận có 06 họcsinh lớp 7 đuối nước; ngày 15/5/2013 tại TP Hà Nội có 02 học sinh lớp 1 đuốinước; ngày 14/5/2013, tại tỉnh Đắk Lắk có 04 học sinh lớp 6 đuối nước Gần đâynhất, chiều ngày 15/5/2017 đã có 4 học sinh tiểu học tại TP.Cần Thơ và huyện

Gò Công Tây (tỉnh Tiền Giang) bị đuối do đi tắm sông và tắm ao cạnh nhà Đầunăm 2017 đến nay các vụ đuối nước đã cướp đi sinh mạng gần 30 trẻ em trên cảnước Phần lớn các vụ đuối nước xảy ra là do trẻ em tự ý đi tắm sông, hồ, biển

mà không có phương tiện bảo hộ an toàn, không có người lớn giám sát

1.2 Nguyên nhân gây ra đuối nước ở trẻ em

Nước ta có nhiều sông, suối, ao ,hồ, bờ biển, kênh rạch dày đặc đây là môitrường không an toàn đối với trẻ em Nhất là trong dịp được nghỉ hè, chỉ với vài

giây không có sự giám sát của các bậc cha mẹ là trẻ em có thể bị đuối nước tìnhtrạng đuối nước xẩy ra với các bạn nhỏ không có kĩ năng bơi lội vì vậy có nhiềubạn nhỏ đi tập bơi ở các sông suối, ao, hồ với mức nước quá sâu so với chiềucao của các bạn nhỏ nên đã có rất nhiều bạn không may bị đuối nước thươngtâm Có rất nhiều bạn nhỏ được bố mẹ đưa đi tập bơi ở bể bơi mà vẫn bị đuốinước nguyên nhân là do không có sự giám sát của người đưa đi tập bơi, nướctrong bể quá sâu so với chiều cao của các bạn Trong thực tế có thể nói, trẻ em

tử vong do tai nạn đuối nước vẫn còn là một nỗi lo của toàn xã hội

H2 Học sinh bơi tại bể bơi

* Ở nhiều nước trên thế giới môn bơi là môn bắt buộc trong chương trìnhhọc chính khóa không phải là môn ngoại khóa Đã nhận thức được tầm quantrọng việc học bơi ngày 5/2/2016 Thủ tướng chính phủ đã ban hành quyết định234/QĐ-TTG về “Chương trình phòng chống tai nạn thương tích cho trẻ giaiđoạn 2016-2020” trong đó có mục tiêu dạy kĩ năng bơi an toàn cho trẻ, đưa ra100% các tỉnh, thành phố phải triển khai chương trình dạy bơi an toàn thí điểm

1.3.Thực trạng nước trong bể bơi.

Có một sự thật mà không mấy ai để ý, đó là bể bơi (nhất là bể ngoài trời)được coi là một trong những địa điểm dễ bị ô nhiễm nhất Những bể dạng nàythường xuyên tiếp xúc với môi trường bên ngoài, dễ bị nhiễm khuẩn bởi bụi bẩn,

…Ngoài ra, nguồn thải ô nhiễm ra bể bơi còn bao gồm các vi sinh vật, lượngdầu bài tiết trên cơ thể người đi bơi như mồ hôi, mỹ phẩm, kem chống nắng,

nước tiểu, nước bọt…Do đó, bể bơi bắt buộc phải được xử lý hóa học trước khiđem vào sử dụng. Thành phần không thể thiếu trong nước bể bơi thường baogồm clo Đây là hóa chất dùng để khử trùng, tiêu diệt các thành phần gây ônhiễm nước bể. 

Sự nguy hại của Clo: Sự tiếp súc quá nhiều clo gây ra nhiều bệnh khác

nhau như: mẩn ngứa, dị ứng hay bị hen suyễn Nhiễm clo cao có thể bị về cácbệnh dường bàng quang, ung thư, tim mạch

1.4.Dự án” Bể bơi thông minh”

Với thực trạng như vậy chúng em đến vơi cuộc thi NCKH-KT có một khátkhao làm thế nào để các bạn nhỏ đều được biết bơi để tự bảo vệ mình Chúng

em muốn chương trình “Phòng tránh đuối nước” của Thủ tướng Chính phủ đượcđưa vào các trường học để chúng em có giờ được học bơi Để mong muốn đóđược trở thành hiện thực chúng em là những thế hệ trẻ đầy nhiệt huyết luôn phảitìm hiểu về các thiết bị đặc biệt là các thiết bị chuyên ngành điện – điện tử Quamột thời gian được cô giáo hướng dẫn tìm hiểu về đuối nước, tìm hiểu về các

thiết bị điện chúng em đã tạo ra được sản phẩm “Bể bơi thông minh” Sản phẩn

của chúng em làm ra có thể tự động phân nhóm học sinh cho mỗi lần bơi và bểbơi thay đổi được chiều sâu của nước và phù hợp với chiều cao của học sinh, vớimỗi lần bơi có học sinh không đúng chiều cao vào bơi đều có lời nhắc nhở.Mạch điện tự động đếm số học sinh vào bể bơi Ngoài ra bể bơi còn có hệthống tự động cảnh báo đồ trong- độ đục của bể bơi, có hệ thống xử lí nguồnnước bằng cát, và tia cực tím Đặc biết chúng em đã thiết kế được hệ thống cảnhbáo nếu có đuối nước xẩy ra Nếu dự án thành công, chúng em tạo ra sản phẩmđầu tay tặng cho các bạn cùng trường tại quê nhà để các bạn có kiến thức cơ bản

về bơi và tự bảo vệ cho chính bản thân mình mỗi khi được tiếp xúc với nước

2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Nghiên cứu tiến hành đề tài giúp chúng em bước đầu làm quen với cácphương pháp nghiên cứu khoa học và vận dụng kiến thức vào cuộc sống

- Sản phẩm của đề tài“Bể bơi thông minh” chưa có trên thị trường, có ứng

dụng thực tiễn cao

3 Mục tiêu của đề tài

Tạo ra được sản phẩm có tính năng như sau:

- Tự động phân nhóm học sinh có cùng chiều cao một lần bơi

- Bể bơi tự động điều chỉnh chiều cao của nước trong bể bơi phù hợp vớichiều cao của từng nhóm học sinh

- Có cảnh báo nếu học sinh không đúng chiều cao của nhóm học sinh đangbơi vào bể

- Đếm được số học sinh khi vào và ra bể

- Khi có hiện tương đuối nước xẩy ra:

+ Đáy bể tự động nâng lên trên mặt nước

+ Có đèn báo tại chỗ khi có học sinh bị đuối nước

-Có hệ thống tự động lọc nguồn nước khi không đạt an toàn

4 Điểm mới của đề tài

- Ý tưởng chế tạo ra “Bể bơi an toàn” có tính sáng tạo

- Các giải pháp chế tạo ra sản phẩm là phù hợp và có thể nhân rộng để chếtạo ra số lượng lớn

- Sản phẩm của đề tài có tính năng:

+ Chỉ cho học sinh có chiều cao gần bằng nhau một lần bơi

+ Khi có đuối nước xẩy ra có loa thông báo đồng thời đáy bể được nânglên, có đèn báo tại chỗ có học sinh

+ Khi mạch đếm đã đủ số lượng học sinh vào bể tự động ngắt mạch điệncủa mạch đo chiều cao

+Khi nguồn nước đạt đến độ đục (nước trong hồ đã bẩn) nước trong hồ tựđộng lọc và được khủ trùng nước bằng điện phân muối

5 Nội dung nghiên cứu:

- Nghiên cứu các hiện tượng đuối nước

- Nghiên cứu một số nguyên nhân gây ra đuối nước ở trẻ em

- Nghiên cứu lĩnh vực cơ khí tạo ra mô hình bể bơi

- Nghiên cứu môn công nghệ lớp 8

- Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của mạch điện tự động đo chiều cao củahọc sinh khi vào bể bơi

- Nghiên cứu sơ đồ lắp ráp của mạch điện

- Thực hiện việc lắp ráp trên mô hình và theo dõi kiểm tra, phân tích kết quả

6 Đối tượng nghiên cứu:

- Nghiên cứu về các yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm

- Nghiên cứu về các giải pháp chế tạo sản phẩm

- Nghiên cứu về các giải pháp tiết kiệm điện.

- Nghiên cứu các ứng dụng công nghệ điều khiển tự động

7 Phương pháp nghiên cứu:

7.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Đọc và nghiên cứu tài liệu, giáo trình về điện, điện tử, công dụng và ứngdụng của các thiết bị phục vụ cho đề tài nghiên cứu Nghiên cứu về những sảnphẩm hoặc những nghiên cứu đã có liên quan đến đề tài

7.2 Phương pháp điều tra

- Tìm hiểu nguyên nhân gây ra đuối nước trong phạm vi trẻ em

- Tìm hiểu các giải pháp dạy trẻ em và đặc biệt là học sinh khối MN, TH,THCS biết bơi

- Tìm hiểu thực trạng môi trường các em học sinh được bơi.

7.3 Phương pháp thảo luận

- Trao đổi với giáo viên hướng dẫn và đề xuất ý tưởng của đề tài

- Thảo luận về cách thiết kế mô hình

- Tìm hiểu về nguyên lý làm việc, cách lắp đặt của thiết bị điện – điện tử

- Thảo luận về cách thiết kế sơ đồ nguyên lý và sơ đồ lắp đặt

- Trao đổi về cách lắp đặt hệ thống điện

7.4 Phương pháp quan sát

- Thông qua việc quan sát các bể bơi thực tế

- Thông qua việc quan sát thực trạng hiện tượng đuối nước

7.5 Phương pháp kiểm tra đánh giá

Khi thực hiện đề tài trên mô hình, khảo sát kết quả, so sánh đánh giá việc sử

dụng mô hình : “Bể bơi thông minh” trong thực tế trường học và tại gia đình

8 Kế hoạch nghiên cứu:

Quá trình nghiên cứu đề tài: “Bể bơi thông minh” chia thành bốn giai

đoạn nghiên cứu như sau:

- Giai đoạn 1: Điều tra, thảo luận nhóm và đưa ra ý tưởng

- Giai đoạn 2: Nghiên cứu lý thuyết, tìm hiểu tác dụng của các linh kiện điện

tử, thiết bị điện công nghiệp phục vụ đề tài Thiết kế mạch

- Giai đoạn 3: Thực hiện lắp ráp mạch điện trên mô hình, hoạt động thửnghiệm, sửa chữa và hiệu chỉnh mạch điện

- Giai đoạn 4: Thực hiện viết tóm tắt, báo cáo đề tai

PHẦN II NỘI DUNG

I Nội dung lý thuyết

1.Ý tưởng kĩ thuật

Dự án “Bể bơi thông minh” có những tính năng như sau:

- Tự động đo chiều cao của một nhón học sinh khi vào bể bơi

- Tự động điều chỉnh chiều sâu của nước trong bể bơi phù hợp với chiều caocủa nhóm học sinh

-Tự động đếm học sinh vào bể và ra khỏi bể bơi

- Có hiện tượng đuối nước xẩy ra:

+ Có loa thông báo

+ Đáy bể tự động được nâng lên

-Dùng bình cát thạch anh, điện phân muối lọc nước và khử trùng nước trongbể

2 Tiêu chuẩn để xây dựng bể bơi : “Bể bơi thông minh”

- Theo Bộ VH-TT-DL xây dựng bể bơi theo quy định như sau:

Kích thước tính bằng mét

Loại bể

Kích thước thông thủy

Khả năng phục vụ Chiều dài Chiều rộng Độ sâu của nước

Đầu nông Đầu sâu

1 Bể bơi (dùng để thi đấu)

Loại lớn 33 25 Độ cao nhảy cầu lấy phù

hợp với quy định tại 3.1.2

và độ sâu lấy như đối với

3 Bể dạy bơi

Loại trên 14 tuổi và

người lớn 12,5 6 0,9 không lớn hơn1,25 5 m

2  mặt nước cho một người tập Loại từ 10 tuổi đến 14

2  mặt nước cho một người tập Loại từ 7 tuổi đến 10

2  mặt nước cho một người tập

4 Bể vầy Không quy định kích

2  mặt nước cho một trẻ em

+ Độ sâu không quá: 1,15m

+ Diện tích mặt nước cho 1HS: 4m2

- Từ các tiêu chuẩn trên dự án “Bể bơi thông minh” được xây dựng như

đó các nhịp thở bắt buộc khiến cho nước vào phổi và dẫn tới bệnh nhân tử vong

+ Để cứu sống trẻ em phải ngăn chặn kịp thời tiến trình khi có cơn ngừngthở đầu tiên khi trẻ bị chìm dưới nước trong vòng 1-4 phút đầu tiên

4 Khảo sát thực tế

- Khảo sát chiều cao của các bạn học sinh từ khối 6 đến khối 9 trường THCS

Bồ Sao như sau:

+ Khối 6: 675Kg

+ Khối 7: 769Kg

+ Khối 8: 778Kg

+ Khối 9: 820Kg

=> Từ khảo sát thực tế trên ta có cách đặt các CB như sau:

+ Chiều cao của HS >CB1 và <CB3 là chiều cao từ 1m33cm đến 1m48cm.+ Chiều cao của HS>CB3 là 1m48cm đến 1m60cm

=> Mỗi lần thay đổi độ sâu của bể là nước: 0,35m

H4 Sơ đồ đặt các cảm biến tại cổng vào

=> Động cơ để nâng đáy bể lên được tính như sau:

Dùng bộ tời có thông số kĩ thuật như sau:

+ Tải trọng nâng: 600/1200kg

+ Tốc độ nâng: 10/5/phút

+ Động cơ 2100w

+ Điện áp 220v/50Hz

H5 Động cơ nâng 5.Mạch chiều cao của học sinh khi vào bơi.

5.1 Cấu tạo

H6 Cấu tạo mạch đo chiều cao 5.2 Các thiết bị dùng trong mạch điện

5.2.1 Rơ le thời gian

H7 Hình dạng Rơ le thời gian

Có cuộn dây chân 2-7 Tiếp điểm thường mở 8-5, tiếp điểm thường đóng

mở chậm 8-6

5.2.2 Rơ le trung gian

H8 Hình dạng Rơ le trung gian

Loại 14 chân, cuộn dây chân 13-14, tiếp điểm thường đóng chân 1-9, 2-10,3-11,4-12 Tiếp điểm thường mở 5-9, 6-10,7-11, 8-12

H11 Sơ đồ nguyên lý Mạch động lực

H12 Sơ đồ mạch động lực

5.2.6 Nguyên lý hoạt động

TH1.Nếu HS có chiều cao mà cao hơn CB1 và thấp hơn CB3.

* Bên mạch động lực có CB1 (1-13) đóng =>RTrG1(15-17) được cấp nguồnđiện, đồng thời các tiếp điểm TrG1(1-13)(27-5)(29-31) đóng và các tiếp điểmTrG1 (7-9)(39-5) mở khống chế không cho dòng điện đi vào loa 1(11-5) vàRTrG3(35-37) RTrG2 (1-25) được cấp nguồn điện=> bên mạch động lực cáctiếp điểm thường mở (2-4)(6-8) đóng => động cơ quay theo chiều thuận và lúcnày nâng đáy bể bơi lên là 30cm (so với thực tế)

* Nếu trong bể bơi đang có học sinh có chiều cao tương ứng với chiều caocủa HS ở TH1mà có HS cao hơn CB3 vào bể thì CB4 (1-29) đóng =>

loa 2 (11-5) thông báo “ Vui lòng bạn để lần sau”

TH2 Nếu HS đầu tiên bước vào bể bơi có chiều cao lớn hơn CB3.

* Bên mạch điều khiển có CB3(1-33) đóng => RTrG3 (33-37)được cấpnguồn điện, đồng thời các tiếp điểm TrG3(1-33)(45-5)(49-51) đóng và các tiếpđiểm TrG3(9-11)(21-5) mở ra khống chế không cho dòng điện đi vào TrG1(15-17) và loa1 (11-5) Cuộn dây rơ le RTrG4 (1-43) được cấp nguồn điện Bênmạch động lực các tiếp điểm thường mở của TrG4 (10-12)(14-16) đóng=> động

cơ quay theo chiều ngược => hạ chiều cao của bể bơ xuống phù hợp với chiềucao của HS

* Nếu đang có HS bơi trong bể với chiều cao tương đương với nhau ( chiềucao lớn hơn CB3) mà có học sinh có chiều cao thấp hơn CB3 vào trong bể bơi

=> CB2(47-49) đóng => loa 3 (51-5) thông báo “ Bể bơi sâu nguy hiểm- vui lòng bạn để lần sau”.

* Khi đã đủ 18 học sinh bơi trong bể mà có học sinh bước thêm vào bể

=>CB(1-7) đóng => loa 1 thông báo“ Vui lòng bạn để lần sau”.

6.Mạch cảnh báo đuối nước

6.1. Cấu tạo