Tên dự án dự thi : THIẾT BỊ CẢNH BÁO NGẬP, LỤT TRÊN ĐƯỜNG BỘLĨNH VỰC DỰ THI: VẬT LÍ VÀ THIÊN VĂN HỌC

Trong đề tài này chúng tôi đã đưa ra một giải pháp cảnh báo nhằm đem lại hiệu quả trong việc ngăn ngừa các tai nạn giao thông đường bộ có thể xẩy ra khi tham gia giao thông tại

CUỘC THI KHOA HỌC KĨ THUẬT CẤP QUỐC GIA DÀNH CHO

HỌC SINH TRUNG HỌC NĂM HỌC 2013-2014

ĐƠN VỊ DỰ THI:

SỞ GD&ĐT TỈNH NGHỆ AN PHÒNG GD&ĐT HUYỆN QUỲ HỢP TRƯỜNG THCS THỊ TRẤN QUỲ HỢP

Tên dự án dự thi : THIẾT BỊ CẢNH BÁO NGẬP, LỤT TRÊN ĐƯỜNG BỘ

LĨNH VỰC DỰ THI: VẬT LÍ VÀ THIÊN VĂN HỌC

Tác giả (hoặc các tác giả):

1 Hoàng Thế Lực

2 Cao Thị Hồng Nhung

3 Nguyễn Anh Tú

MỤC LỤC

Trang

Giới thiệu và tổng quan về vấn đề nghiên cứu 6 Giả thuyết khoa học và phát biểu mục đích nghiên cứu 9 Phương pháp nghiên cứu (tài liệu và thực nghiệm) 10

Số liệu/ kết quả nghiên cứu 12 Phân tích số liệu/ kết quả và thảo luận 13

I LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đề tài này, chúng tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của Phòng giáo dục và đào tạo huyện Quỳ Hợp, Công an huyện Quỳ Hợp, Ban lãnh đạo trường THCS thị trấn Quỳ Hợp, thầy giáo Mai Xuân Tâm cùng một số thầy cô giáo trường THCS thị trấn Quỳ Hợp đã hướng dẫn để tiến hành các thí nghiệm có chất lượng và thu được kết quả mong đợi, giúp chúng tôi thực hiện được đề tài

Đề tài nghiên cứu về cảnh báo ngập lụt trên đường bộ là một đề tài nghiên cứu thuộc lĩnh vực Vật lí - Thiên văn học

Trong đề tài này chúng tôi đã đưa ra một giải pháp cảnh báo nhằm đem lại hiệu quả trong việc ngăn ngừa các tai nạn giao thông đường bộ có thể xẩy ra khi tham gia giao thông tại những nơi xẩy ra ngập, lụt

Ý tưởng của chúng tôi xuất phát từ những vấn đề thực tế, chúng ta có thể nhận thấy trong những năm gần đây tình trạng tai nạn giao thông do lũ cuốn trôi khi người dân tham gia giao thông trên những đoạn đường xẩy ra ngập lụt ngày càng gia tăng Dựa trên những vấn đề thực tế đó chúng tôi đã có ý tưởng phải làm ra một thiết bị cảnh báo có tác đông mạnh mẽ đến những người tham gia giao thông và giúp người dân nhận thức được vấn đề nguy hiểm khi đi qua những đoạn đường này

Thiết bị hoạt động hoàn toàn tự động

Cấu tạo đơn giản, dễ dàng sản xuất và chế tạo, chi phí thấp

Tính ứng dụng cao và có thể áp dụng được vào thực tế

Tuy nhiên với một đề tài nghiên cứu khoa học được thực hiện trong một thời gian ngăn có thể còn có những mặt hạn chế nhất định

Vì vậy chúng tôi rất mong được sự góp ý chân thành của mọi người để đề tài của chúng tôi hoàn thiện hơn

3

II TÓM TẮT NỘI DUNG DỰ ÁN

1) Mục đích:

Mục đích của đề tài này là chúng tôi đưa ra một giải pháp cảnh báo đem lại hiệu quả cao Đặc biệt đây là thiết bị cảnh báo tự động và có thể hoạt động liên tục 24/24 giờ Hơn nữa nhờ hệ thống báo biệu dùng đèn kèm theo bảng chỉ dẫn nên giúp người tham gia giao thông có thể nhận biết dễ dàng hơn

2) Bản chất:

+ ) Cấu tạo:

Gồm các bộ phận chính sau:

- Đèn báo hiệu và biển chỉ dẫn được gắn trên cọc cao 2,4m

- Thanh cản nước có gắn biến trở

- Hệ thống công tắc điện tự động

- Phao tự động được gắn vào hệ thống công tắc

- Giá đỡ

- Nguồn điện và hệ thống dây dẫn điện

- Hố ga để đặt thiết bị

+) Hoạt động

Hệ thống hoạt động tự động dựa vào nguyên lí sự nổi của vật

+



_

Sơ đồ cấu tạo đơn giản của thiết bị cảnh báo ngập, lụt trên đường bộ

Khi có hiện tượng ngập lụt, trên đường sẽ xuất hiện nước ngập, tác động vào hệ thống phao tự động lắp đặt trong thiết bị làm cho khóa điện được lắp với hệ thống đèn báo được đóng lại và đèn được bật sáng

Các phao được gắn ở các vị trí khác nhau tương ứng với các mực nước ngập khác nhau để đóng mở một công tắc nhất định nên với một mực nước ngập nhất định sẽ có đèn báo tương ứng với mực nước đó được bật sáng (thiết bị được chế tạo để đưa ra 3 mức nước cảnh báo)

Mỗi công tắc điện được gắn với 1 đèn, công tắc nào đóng thì đèn đó được bật sáng

Khi nước ngập rút xuống thì các phao sẽ hạ xuống, khi đó công tắc điện sẽ tự động ngắt mạch điện và đèn sẽ tắt

Hệ thống cảnh báo nguy hiểm của dòng chảy hoạt động dựa vào thanh cản nước có gắn vào biến trở khi có nước chảy thì thanh cản nước bị lệch, nước chảy càng mạnh thì thanh cản nước lệch càng nhiều Thanh cản nước có gắn vào biến trở và đóng vai trò là tay quay của biến trở Khi tay quay quay thì cường độ dòng điện qua mạch điện biến đổi khi đó kim chỉ cảnh báo nước chảy sẽ quay và tương ứng với từng mức độ (có 3 cấp: nước chảy nhẹ, nước chảy vừa, nước chảy mạnh)

3) Mô tả kết quả nghiên cứu:

Sau khi hoàn thành việc chế tạo thiết bị chúng tôi đã tiến hành thể nghiệm tại các ao hồ, sông suối trên địa bàn và khả năng hoạt động của thiết bị và chúng tôi nhận thấy có thể đưa thiết bị này vào thử nghiệm trên các tuyến đường

Tuy nhiên việc thử nghiệm này đang gặp một số khó khăn đó là tìm điểm xẩy ra ngập lụt ở thời điểm hiện tại trên địa bàn thì chưa có xẩy ra ngập lụt, và điểm thứ hai là chưa được sự đồng ý của các cơ quan chức năng

5

III GIỚI THIỆU VÀ TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Hiện nay trên các tuyến đường bộ nội địa các thiết bị cảnh báo ngập, lụt chủ yếu là cọc tiêu, biển báo

Các loại biển báo hiệu hoặc cọc tiêu được đặt tại các tuyến đường thường xẩy ra ngập, lụt

Cũng có những tường hợp sử dụng các biển báo tạm thời tại những nơi xẩy ra ngập, lụt cục bộ

Tuy nhiên không phải người dân nào cũng có thể biết được ý nghĩa các chỉ dẫn trên các biển báo hoặc cọc tiêu

Trong những năm gần đây tình trạng người dân tham gia giao thông bị nước cuốn trôi khi đi qua các đoạn được ngập, lụt đang có chiều hướng gia tăng

Đặc biệt trong mùa mưa lũ năm 2013 đã xẩy ra một số vụ tai nạn thương tâm do lũ cuốn trôi

Sau đây là một số hình ảnh về ngập, lụt và công tác cảnh báo ngập, lụt đang

được áp dụng hiện nay

Từ những thực trạng đó chúng tôi nhận thấy rằng các thiết bị cảnh báo hiện nay chưa phát huy được hiệu quả cảnh báo cho người dân khi tham gia giao thông Để đảm bảo việc cảnh báo có hiệu quả thì các thiết bị cảnh báo cần được lắp đặt tại những vị trí dễ quan sát và có thể quan sát được từ xa Đặc biệt là vào ban đêm và những lúc tầm nhìn hạn chế do thời tiết như sương mù, mưa,…

Để đáp ứng được những yêu cầu trên thì việc dùng đèn hiệu để cảnh báo là hiệu quả hơn cả Tín hiệu đèn tác động trực tiếp vào thị giác người quan sát cách xa vị trí đường ngập

Vì vậy chúng tôi đã đưa ra một giải pháp “Thiết bị cảnh báo ngập lụt, trên

đường bộ” giúp người tham gia giao thông có thể tránh được những rủi ro đáng

tiếc khi tham gia giao thông trên những đoạn đường ngâp, lụt

Đây là một hệ thống cảnh báo tự động và dùng tín hiệu đèn kèm bảng chỉ dẫn để cảnh báo

+) Mục tiêu

Mục tiêu của nghiên cứu này là làm ra một sản phẩm là một thiết bị cảnh báo ngập, lụt trên đường bộ có thể thay thế hoặc bổ trợ thêm cho các thiết bị cảnh báo hiện có nhằm tăng thêm hiệu quả trong công tác cảnh báo ngập, lụt trên đường bộ

+) Ý nghĩa của nghiên cứu này là giúp mọi người dân khi tham gia giao thông nếu bắt gặp ngập, lụt thì khi thiết bị cảnh báo mọi người có thể dễ dàng nhận biết được các mức độ nguy hiểm và tránh được những tai nạn do chủ quan đi qua vùng nước ngập,lụt

IV GIẢ THUYẾT KHOA HỌC VÀ PHÁT BIỂU MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

1) Giả thuyết khoa học

Hiện nay trên các tuyến đường bộ nội địa các thiết bị cảnh báo ngập, lụt chủ yếu là cọc tiêu, biển báo

Các loại biển báo hiệu hoặc cọc tiêu được đặt tại các tuyến đường thường xẩy ra ngập, lụt

Tuy nhiên không phải người dân nào cũng có thể biết được ý nghĩa các chỉ dẫn trên các biển báo hoặc cọc tiêu

Trong những năm gần đây tình trạng người dân tham gia giao thông bị nước cuốn trôi khi đi qua các đoạn được ngập, lụt đang có chiều hướng gia tăng

Vì vậy cần phải tìm ra một giải pháp “cảnh báo ngập lụt, trên đường bộ” giúp người tham gia giao thông có thể tránh được những rủi ro đáng tiếc khi tham gia giao thông trên những đoạn đường ngâp, lụt

Vậy giải pháp đó là gì và tính hiệu quả của giải pháp như thế nào?

Có thể có thiết bị nào mà có thể cảnh báo được ngập, lụt lại có tác động mạnh đến những người tham gia giao thông hay không?

2) Mục đích:

Mục đích của đề tài này là chúng tôi đưa ra một giải pháp cảnh báo đem lại hiệu quả cao Đó là thiết bị cảnh báo ngập, lụt trên đường bộ Đặc biệt đây là thiết bị cảnh báo tự động và có thể hoạt động liên tục 24/24 giờ Hơn nữa nhờ hệ thống báo biệu dùng đèn kèm theo bảng chỉ dẫn nên giúp người tham gia giao thông có thể nhận biết dễ dàng hơn Trên cơ sở đó có thể biết được ở đoạn đường phía trước có

bị ngập, lụt hay không và nếu có thì mức độ nguy hiểm như thế nào Từ đó mà có thể tránh được những tai nạn đáng tiếc khi đi qua những vùng nước nngập lụt này

9

V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

Trên cơ sở ý tưởng chúng tôi đã thảo luận bàn bạc để tiến hành vào việc nghiên cứu:

1) Phân công nhiệm vụ cho các thành viên

- Hoàng Thế lực: Nhóm trưởng

- Cao Thị Hồng Nhung Thành viên

- Nguyễn Anh Tú Thành viên

Công việc cụ thể:

+)Hoàng Thế Lực: chịu trách nhiệm chung, có nhiệm vụ phân công công việc, xây dựng ý tưởng vẽ sơ đồ, Chịu trách nhiệm thiết kế và làm phần

hệ thống phao, công tắc và giá đỡ

+) Nguyễn Anh Tú: chịu trách nhiệm làm hệ thống đèn, biển báo, đấu nối các thiết bị điện với nhau

+) Cao Thị Hồng Nhung: chịu trách nhiệm mua các vật liệu, đèn, dây điện, công tắc tự động, nguồn điện, làm thư kí của nhóm và làm thêm một số công việc phụ khác khi có phát sinh

Các thành viên trong nhóm dưới sự điều hành của bạn nhóm trưởng cộng đồng trách nhiệm phối hợp cùng nhau thực hiện ý tưởng

2) Khảo sát thực tế và tìm kiếm thông tin

Sau khi phân công nhiệm vụ chúng tôi tiến hành khảo sát một số điểm xẩy ra ngập, lụt vào mùa mưa bảo trên địa bàn huyện Quỳ Hợp Đánh giá mức độ ngập lụt và mức độ nguy hiểm ở các điểm ngập lụt này

Tìm hiểu về các loại biển báo, cọc tiêu sử dụng trong cảnh báo ngập lụt trên đường bộ

Tìm hiểu các quy định về các loại biển báo sử dụng trong giao thông đường

bộ ở Việt Nam

Tìm hiểu về các vụ tai nạn giao thông do ngập, lụt gây ra

3) Tiến hành làm thiết bị

Để đảm bảo tính thẩm mỹ và độ chính xác thì chúng tôi nhờ đến sự giúp đở của một số người thân trong việc thiết kế mô hình và lắp ráp mô hình

4) Thử nghiệm

Sau khi tiến hành làm các bộ phận của thiết bị hoàn tất chúng tôi thực hiện việc lắp ghép các bộ phận lại trên cơ sở mô hình hoàn chỉnh và tiến hành làm công việc thử nghiệm từng bước một

Bước 1: Thử nghiệm trong thùng nước

Đặt thiết bị vào thùng nước và bơm nước vào để kiểm tra hoạt động của hệ thống phao và công tắc tự động, sau đó cắm điện để kiểm tra hoạt động của đèn báo hiệu

Bước 2: Thử nghiệm thực tế tại hồ Thung Mây với mặt nước tỉnh

Để tạo ra hiện tượng nước ngập thì chúng tôi cho hệ thống hộp phao chìm dần theo chiều từ trên xuống và tạo hiện tượng nước rút chúng tôi nhấc hộp phao từ dưới lên

Sau khi tiến hành thực nghiệm chúng tôi nhận thấy thiết bị hoạt động tốt Bước 3: Thử nghiệm trên sông

Với hai lần thử nghiệm thành công ở trên chúng tôi đã tiến hành thử nghiệm trên dòng sông Dinh với dòng nước chảy xiết và thấy thiết bị vẫn hoạt đông tốt Với những thử nghiệm thực tế trến các vùng nước khác nhau đã đem lại các kết qủa cao Tuy nhiên thiết bị của chúng tôi chỉ đang làm ở mức độ mô hình thu gọn nên việc áp dụng vào thực nghiệm trên các tuyến đường là chưa thực hiện đươc

Mặt khác để thử nghiệm một thiết bị cảnh báo trên đường bộ thì cần phải có sự đồng ý của các cơ quan có thẩm quyền và phải tùy thuộc vào thời gian đo có xẩy ra ngập lụt không

Vì vậy thiết bị của chúng tôi mới chỉ thành công ở mức độ thử nghiệm tại những trường hợp và vị trí thực tế mà nhóm nghiên cứu đã thực hiện

11

VI KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Sau khi công việc làm các bộ phận của thiết bị hoàn tất chúng tôi tiến hành lắp ghép các bộ phận lại và tiến hành làm công việc thử nghiệm

Kết quả thu được như sau:

+) Thử nghiệm trong thùng nước

Đặt thiết bị vào thùng nước và bơm nước vào để kiểm tra hoạt động của hệ thống phao và công tắc tự động, sau đó cắm điện để kiểm tra hoạt động của đèn báo hiệu

+) Thử nghiệm tại hồ nước

Sau khi tiến hành thực nghiệm tại bể nước thành công chúng tôi đã tiến hành thể nghiệm tại hồ Thung Mây và nhận thấy thiết bị chúng tôi hoạt động tốt +) Thử nghiệm trên sông

Với hai lần thử nghiệm thành công ở trên chúng tôi đã tiến hành thử nghiệm trên dòng sông Dinh và thấy thiết bị vẫn hoạt đông tốt

VII KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Với thử nghiệm trong thựng nước và ở hồ Thung Mõy thỡ chúng tụi nhận thấy thiờ́t

bị hoạt động tốt tuy nhiờn vựng nước làm thực nghiệm là vựng nước tỉnh

Vỡ vậy cần thiờ́t phải thử nghiệm với những vựng nước động (nước chảy) đờ̉ kiờ̉m tra hiệu quả cũng như hoạt động của thiờ́t bị

Sau khi tiờ́n hành làm thử nghiệm với vựng nước chảy ở sụng Dinh thỡ kờ́t quả là thiờ́t bị hoạt động tốt

Tuy nhiờn chúng tụi đó nhận thấy một vấn đờ̀ nảy sinh đó là hờ thống đốn bỏo có vấn đờ̀

Cụ thờ̉: khi đốn màu cam sỏng thỡ đốn vàng khụng tắt, khi đốn đỏ sỏng thỡ đốn cam và đốn vàng khụng tắt Như vậy thỡ hiệu quả việc cảnh bỏo sẽ thấp và có thờ̉ gõy khó hiờ̉u cho người tham gia giao thụng khi cả 3 đốn cựng sỏng

Từ bất cập đó chúng tụi cựng thảo luận đưa ra phương ỏn giải quyờ́t đó là điờ̀u chỉnh lại cỏch mắc mạch điện, thiờ́t kờ́ sơ đồ mạch điện theo hệ thống cụng tắc cầu thang, cỏc cụng tắc và bóng đốn được mắc như sau

A

Đèn biển chỉ dẫn

Đèn biển chỉ dẫn

Đèn biển chỉ dẫn

Đèn

cảnh

báo

dòng

chảy

công tắc 4 công tắc 3

công tắc 2 công tắc 1

7

8 5

6 3

4 2

1

Đèn

đỏ

Đèn cam

Đèn vàng

Với thiờ́t kờ́ sơ đồ mạch điện như trờn thỡ phao 1 được nối với cụng tắc 1 và 2, phao

2 được nối với cụng tắc 3, phao 3 được nối với cụng tắc 4, thanh cản nước được gắn vào biờ́n trơ, Ampekờ́ được thiờ́t kờ́ thành biờ̉n bỏo cảnh bỏo tốc độ dũng chảy Như vậy đó khắc phục được tỡnh trạng cả 3 đốn cựng sỏng như đó nờu ở trờn

Tuy nhiờn với sự góp ý của một số thầy cụ giỏo chúng tụi đó nhận ra được một số điờ̉m hạn chờ́ của thiờ́t bị và trong nhóm đó cựng thảo luận đờ̉ cựng đờ̀ xuất những phương ỏn bổ sung khi đem thiờ́t bị này vào ứng dụng trong thực tờ́

13

Đó là thiết bị hoạt động phải nhờ vào nguồn điện, tuy nhiên nếu sử dụng nguồn điện lưới quốc gia thì có thể có hiện tượng cắt điện do mưa bảo, hoặc những nơi không có điện thì không thể hoạt động được Nên chúng tôi đã cùng thống nhất đưa

ra ý kiến là khi áp dụng vào thực tế thì phải sử dụng các tấm Pin mặt trời để cung cấp điện cho thiết bị

Với những ý kiến thảo luận ở trên chúng tôi đã phần nào khắc phục được một số nhược điểm của thiết bị này

VIII KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1 Kết quả.

Qua quá trình thử nghiệm thì thu được kết quả như sau:

+) Thử nghiệm trong thùng nước Thiết bị hoạt động tốt, khi mực nước dâng lên thì phao nổi lên và đèn sáng, khi nước rút thì phao hạ xuống và đèn tắt +) Thử nghiệm tại hồ Thung Mây Thiết bị hoạt động tốt, khi mực nước dâng lên thì phao nổi lên và đèn sáng, khi nước rút thì phao hạ xuống và đèn tắt +) Thử nghiệm trên sông Thiết bị hoạt động tốt, khi mực nước dâng lên thì phao nổi lên và đèn sáng, khi nước rút thì phao hạ xuống và đèn tắt

2) Những ưu điểm của đề tài.

So với các thiết bị cảnh báo hiện đang được sử dụng trên đường bộ thì thiết bị này tạo được hiệu ứng cao, gây được sự chú ý của người tham gia giao thông hơn nhờ vào hệ thống đèn báo, thông tin báo hiệu dễ hiểu đối với mọi người khi tham gia giao thông nhờ vào hệ thống bảng chỉ dẫn

Đặc biệt là rất dễ qua sát vào ban đêm và vào những khi thời tiết xấu, tầm nhìn

bị hạn chế

Thiết bị dễ làm và chi phí thấp, tiện lợi vì hoạt đông tự động

3) Hạn chế của đề tài.

Thiết bị hoạt động cảnh báo tốt cần có nguồn điện ổn đinh nên đối với trường hợp mất điện hoặc tại những khu vực không có điện lưới quốc gia thì việc cảnh báo này phải sử dụng đến nguồn điện dự phòng và có thể sử dụng nguồn điện Pin mặt trời dẫn đến tốn kém thêm kinh phí

Phải thường xuyên kiểm tra bảo dưỡng

Hệ thống hoạt động dựa vào phao và hệ thống công tắc cơ nên có thể dẫn đến một số trục trặc như kẹt công tắc, bùn đất tràn vào hố ga làm ảnh hưởng đến hiện tượng nổi lên, hạ xuống của phao

4) Khả năng ứng dụng vào thực tiển.

Thiết bị này chưa được thử nghiệm trên các tuyến đường giao thông

Tuy nhiên với những ưu điểm trên thì nếu ứng dụng vào thực tiển sẽ đem lại hiệu qua nhất định

5) Kết luận.

Thiết bị cảnh báo ngập, lụt trên đường bộ có thể cảnh báo tốt khi có hiện tượng ngập, lụt xảy ra Nó tạo hiệu ứng mạnh cho người tham gia giao thông nhờ vào

15