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

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 tác giả): Hoàng Thế Lực Cao Thị Hồng Nhung Nguyễn Anh Tú MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn Tóm tắt nội dung dự án Giới thiệu tổng quan vấn đề nghiên cứu Giả thuyết khoa học phát biểu mục đích nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu (tài liệu thực nghiệm) 10 Số liệu/ kết nghiên cứu 12 Phân tích số liệu/ kết thảo luận 13 Kết luận 15 Tài liệu tham khảo 17 I LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài này, chúng xin chân thành cảm ơn sư 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 số thầy cô giáo trường THCS thị trấn Quỳ Hợp hướng dẫn để tiến hành thí nghiệm có chất lượng và thu kết quả mong đợi, giúp chúng thưc đề tài Đề tài nghiên cứu về cảnh báo ngập lụt đường là đề tài nghiên cứu thuộc lĩnh vưc Vật lí - Thiên văn học Trong đề tài này chúng đưa giải pháp cảnh báo nhằm đem lại hiệu quả việc ngăn ngừa tai nạn giao thông đường có thể xẩy tham gia giao thông nơi xẩy ngập, lụt Ý tưởng của chúng xuất phát từ vấn đề thưc tế, chúng ta có thể nhận thấy năm gần tình trạng tai nạn giao thơng lũ trôi người dân tham gia giao thông đoạn đường xẩy ngập lụt ngày càng gia tăng Dưa vấn đề thưc tế đó chúng có ý tưởng phải làm thiết bị cảnh báo có tác đông mạnh mẽ đến người tham gia giao thông và giúp người dân nhận thức vấn đề nguy hiểm qua đoạn đường này Thiết bị hoạt động hoàn toàn tư động Cấu tạo đơn giản, dễ dàng sản xuất và chế tạo, chi phí thấp Tính ứng dụng cao và có thể áp dụng vào thưc tế Tuy nhiên với đề tài nghiên cứu khoa học thưc thời gian ngăn có thể có mặt hạn chế định Vì chúng tơi mong sư góp ý chân thành của người để đề tài của chúng hoàn thiện II TÓM TẮT NỘI DUNG DỰ ÁN 1) Mục đích: Mục đích của đề tài này là chúng đưa giải pháp cảnh báo đem lại hiệu quả cao Đặc biệt là thiết bị cảnh báo tư động và có thể hoạt động liên tục 24/24 Hơn nhờ hệ thống báo biệu dùng đèn kèm theo bảng dẫn nên giúp người tham gia giao thông có thể nhận biết dễ dàng 2) Bản chất: + ) Cấu tạo: Gồm phận chính sau: - Đèn báo hiệu và biển dẫn gắn cọc cao 2,4m - Thanh cản nước có gắn biến trở - Hệ thống công tắc điện tư động - Phao tư động gắn vào hệ thống công tắc - Giá đỡ - Nguồn điện và hệ thống dây dẫn điện - Hố ga để đặt thiết bị +  _ Sơ đồ cấu tạo đơn giản thiết bị cảnh báo ngập, lụt đường +) Hoạt động Hệ thống hoạt động tư động dưa vào nguyên lí sư của vật Khi có tượng ngập lụt, đường xuất nước ngập, tác động vào hệ thống phao tư động lắp đặt thiết bị làm cho khóa điện lắp với hệ thống đèn báo đóng lại và đèn bật sáng Các phao gắn vị trí khác tương ứng với mưc nước ngập khác để đóng mở công tắc định nên với mưc nước ngập định có đèn báo tương ứng với mưc nước đó bật sáng (thiết bị chế tạo để đưa mức nước cảnh báo) Mỗi công tắc điện gắn với đèn, cơng tắc nào đóng đèn đó bật sáng Khi nước ngập rút xuống phao hạ xuống, đó công tắc điện tư động ngắt mạch điện và đèn tắt Hệ thống cảnh báo nguy hiểm của dòng chảy hoạt động dưa vào cản nước có gắn vào biến trở có nước chảy cản nước bị lệch, nước chảy càng mạnh 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 cường độ dịng điện qua mạch điện biến đổi đó kim cảnh báo nước chảy quay và tương ứng với mức độ (có cấp: nước chảy nhẹ, nước chảy vừa, nước chảy mạnh) 3) Mô tả kết quả nghiên cứu: Sau hoàn thành việc chế tạo thiết bị chúng tiến hành thể nghiệm ao hồ, sông suối địa bàn và khả hoạt động của thiết bị và chúng nhận thấy có thể đưa thiết bị này vào thử nghiệm tuyến đường Tuy nhiên việc thử nghiệm này gặp số khó khăn đó là tìm điểm xẩy ngập lụt thời điểm địa bàn chưa có xẩy ngập lụt, và điểm thứ hai là chưa sư đồng ý của quan chức III GIỚI THIỆU VÀ TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Hiện tuyến đường nội địa thiết bị cảnh báo ngập, lụt chủ yếu là cọc tiêu, biển báo Các loại biển báo hiệu cọc tiêu đặt tuyến đường thường xẩy ngập, lụt Cũng có tường hợp sử dụng biển báo tạm thời nơi xẩy ngập, lụt cục Tuy nhiên không phải người dân nào có thể biết ý nghĩa dẫn biển báo cọc tiêu Trong năm gần tình trạng người dân tham gia giao thông bị nước trôi qua đoạn ngập, lụt có chiều hướng gia tăng Đặc biệt mùa mưa lũ năm 2013 xẩy số vụ tai nạn thương tâm lũ trơi Sau số hình ảnh ngập, lụt công tác cảnh báo ngập, lụt áp dụng Từ thưc trạng đó chúng nhận thấy thiết bị cảnh báo chưa phát huy hiệu quả cảnh báo cho người dân tham gia giao thông Để đảm bảo việc cảnh báo có hiệu quả thiết bị cảnh báo cần lắp đặt vị trí dễ quan sát và có thể quan sát từ xa Đặc biệt là vào ban đêm và lúc tầm nhìn hạn chế thời tiết sương mù, mưa,… Để đáp ứng yêu cầu việc dùng đèn hiệu để cảnh báo là hiệu quả cả Tín hiệu đèn tác động trưc tiếp vào thị giác người quan sát cách xa vị trí đường ngập Vì chúng tơi đưa giải pháp “Thiết bị cảnh báo ngập lụt, đường bộ” giúp người tham gia giao thông có thể tránh rủi ro đáng tiếc tham gia giao thông đoạn đường ngâp, lụt Đây là hệ thống cảnh báo tư động và dùng tín hiệu đèn kèm bảng dẫn để cảnh báo +) Mục tiêu Mục tiêu của nghiên cứu này là làm sản phẩm là thiết bị cảnh báo ngập, lụt đường có thể thay thế bổ trợ thêm cho thiết bị cảnh báo có nhằm tăng thêm hiệu quả công tác cảnh báo ngập, lụt đường +) Ý nghĩa của nghiên cứu này là giúp người dân tham gia giao thông nếu bắt gặp ngập, lụt thiết bị cảnh báo người có thể dễ dàng nhận biết mức độ nguy hiểm và tránh tai nạn chủ quan qua vùng nước ngập,lụt IV GIẢ THUYẾT KHOA HỌC VÀ PHÁT BIỂU MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 1) Giả thuyết khoa học Hiện tuyến đường nội địa thiết bị cảnh báo ngập, lụt chủ yếu là cọc tiêu, biển báo Các loại biển báo hiệu cọc tiêu đặt tuyến đường thường xẩy ngập, lụt Tuy nhiên không phải người dân nào có thể biết ý nghĩa dẫn biển báo cọc tiêu Trong năm gần tình trạng người dân tham gia giao thông bị nước trôi qua đoạn ngập, lụt có chiều hướng gia tăng Vì cần phải tìm giải pháp “cảnh báo ngập lụt, đường bộ” giúp người tham gia giao thông có thể tránh rủi ro đáng tiếc tham gia giao thông đoạn đường ngâp, lụt Vậy giải pháp đó là và tính hiệu quả của giải pháp thế nào? Có thể có thiết bị nào mà có thể cảnh báo ngập, lụt lại có tác động mạnh đến người tham gia giao thông hay không? 2) Mục đích: Mục đích của đề tài này là chúng đưa giải pháp cảnh báo đem lại hiệu quả cao Đó là thiết bị cảnh báo ngập, lụt đường Đặc biệt là thiết bị cảnh báo tư động và có thể hoạt động liên tục 24/24 Hơn nhờ hệ thống báo biệu dùng đèn kèm theo bảng dẫn nên giúp người tham gia giao thông có thể nhận biết dễ dàng Trên sở đó có thể biết đoạn đường phía trước có bị ngập, lụt hay khơng và nếu có mức độ nguy hiểm thế nào Từ đó mà có thể tránh tai nạn đáng tiếc qua vùng nước nngập lụt này V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Trên sở ý tưởng chúng thảo luận bàn bạc để tiến hành vào việc nghiên cứu: 1) Phân công nhiệm vụ cho thành viên - Hoàng Thế lưc: Nhóm trưởng - Cao Thị Hồng Nhung Thành viên - Nguyễn Anh Tú Thành viên Công việc cụ thể: +)Hoàng Thế Lưc: chịu trách nhiệm chung, có nhiệm vụ phân công công việc, xây dưng 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 thiết bị điện với +) Cao Thị Hồng Nhung: chịu trách nhiệm mua vật liệu, đèn, dây điện, công tắc tư động, nguồn điện, làm thư kí của nhóm và làm thêm số công việc phụ khác có phát sinh Các thành viên nhóm dưới sư điều hành của bạn nhóm trưởng cộng đồng trách nhiệm phối hợp thưc ý tưởng 2) Khảo sát thưc tế và tìm kiếm thơng tin Sau phân công nhiệm vụ chúng tiến hành khảo sát số điểm xẩy ngập, lụt vào mùa mưa bảo địa bàn huyện Quỳ Hợp Đánh giá mức độ ngập lụt và mức độ nguy hiểm điểm ngập lụt này Tìm hiểu về loại biển báo, cọc tiêu sử dụng cảnh báo ngập lụt đường Tìm hiểu quy định về loại biển báo sử dụng giao thông đường Việt Nam Tìm hiểu về vụ tai nạn giao thông ngập, lụt gây 3) Tiến hành làm thiết bị Để đảm bảo tính thẩm mỹ và độ chính xác chúng tơi nhờ đến sư giúp đở của số người thân việc thiết kế mô hình và lắp ráp mơ hình 4) Thử nghiệm 10 Sau tiến hành làm phận của thiết bị hoàn tất chúng thưc việc lắp ghép phận lại sở mơ hình hoàn chỉnh và tiến hành làm công việc thử nghiệm bước Bước 1: Thử nghiệm thùng nước Đặt thiết bị vào thùng nước và bơm nước vào để kiểm tra hoạt động của hệ thống phao và công tắc tư động, sau đó cắm điện để kiểm tra hoạt động của đèn báo hiệu Bước 2: Thử nghiệm thưc tế hồ Thung Mây với mặt nước tỉnh Để tạo tượng nước ngập chúng tơi cho hệ thống hộp phao chìm dần theo chiều từ xuống và tạo tượng nước rút chúng nhấc hộp phao từ dưới lên Sau tiến hành thưc nghiệm chúng nhận thấy thiết bị hoạt động tốt Bước 3: Thử nghiệm sông Với hai lần thử nghiệm thành công chúng tiến hành thử nghiệm dịng sơng Dinh với dịng nước chảy xiết và thấy thiết bị vẫn hoạt đông tốt Với thử nghiệm thưc tế trến vùng nước khác đem lại kết qủa cao Tuy nhiên thiết bị của chúng làm mức độ mơ hình thu gọn nên việc áp dụng vào thưc nghiệm tuyến đường là chưa thưc đươc Mặt khác để thử nghiệm thiết bị cảnh báo đường cần phải có sư đồng ý của quan có thẩm quyền và phải tùy thuộc vào thời gian đo có xẩy ngập lụt khơng Vì thiết bị của chúng tơi mới thành công mức độ thử nghiệm trường hợp và vị trí thưc tế mà nhóm nghiên cứu thưc 11 VI KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Sau công việc làm phận của thiết bị hoàn tất chúng tiến hành lắp ghép phận lại và tiến hành làm công việc thử nghiệm Kết quả thu sau: +) Thử nghiệm thùng nước Đặt thiết bị vào thùng nước và bơm nước vào để kiểm tra hoạt động của hệ thống phao và công tắc tư động, sau đó cắm điện để kiểm tra hoạt động của đèn báo hiệu +) Thử nghiệm hồ nước Sau tiến hành thưc nghiệm bể nước thành công chúng tiến hành thể nghiệm hồ Thung Mây và nhận thấy thiết bị chúng hoạt động tốt +) Thử nghiệm sông Với hai lần thử nghiệm thành công chúng tiến hành thử nghiệm dịng sơng Dinh và thấy thiết bị vẫn hoạt đông tốt 12 VII KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Với thử nghiệm thùng nước và hồ Thung Mây chúng tơi nhận thấy thiết bị hoạt động tốt nhiên vùng nước làm thưc nghiệm là vùng nước tỉnh Vì cần thiết phải thử nghiệm với vùng nước động (nước chảy) để kiểm tra hiệu quả hoạt động của thiết bị Sau tiến hành làm thử nghiệm với vùng nước chảy sông Dinh kết quả là thiết bị hoạt động tốt Tuy nhiên chúng nhận thấy vấn đề nảy sinh đó là thống đèn báo có vấn đề Cụ thể: đèn màu cam sáng đèn vàng khơng tắt, đèn đỏ sáng đèn cam và đèn vàng khơng tắt Như hiệu quả việc cảnh báo thấp và có thể gây khó hiểu cho người tham gia giao thông cả đèn sáng Từ bất cập đó chúng thảo luận đưa phương án giải quyết đó là điều chỉnh lại cách mắc mạch điện, thiết kế sơ đồ mạch điện theo hệ thống công tắc cầu thang, công tắc và bóng đèn mắc sau A Đ èn cảnh báo dòng chảy Đ èn biển chỉdẫn Đ èn biển chỉdẫn Đ èn vàng công tắ c1 Đ èn biển chỉdẫn Đ èn đỏ Đ èn cam công tắ c2 công tắ c3 công tắ c4 Vi thiờt kế sơ đồ mạch điện phao nối với công tắc và 2, phao nối với công tắc 3, phao nối với công tắc 4, cản nước gắn vào biến trơ, Ampekế thiết kế thành biển báo cảnh báo tốc độ dòng chảy Như khắc phục tình trạng cả đèn sáng nêu Tuy nhiên với sư góp ý của số thầy cô giáo chúng nhận số điểm hạn chế của thiết bị và nhóm thảo luận để đề xuất phương án bổ sung đem thiết bị này vào ứng dụng thưc tế 13 Đó là thiết bị hoạt động phải nhờ vào nguồn điện, nhiên nếu sử dụng nguồn điện lưới quốc gia có thể có tượng cắt điện mưa bảo, nơi khơng có điện khơng thể hoạt động Nên chúng thống đưa ý kiến là áp dụng vào thưc tế phải sử dụng Pin mặt trời để cung cấp điện cho thiết bị Với ý kiến thảo luận chúng phần nào khắc phục số nhược điểm của thiết bị này 14 VIII KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết Qua trình thử nghiệm thu kết quả sau: +) Thử nghiệm thùng nước Thiết bị hoạt động tốt, mưc nước dâng lên phao lên và đèn sáng, nước rút phao hạ xuống và đèn tắt +) Thử nghiệm hồ Thung Mây Thiết bị hoạt động tốt, mưc nước dâng lên phao lên và đèn sáng, nước rút phao hạ xuống và đèn tắt +) Thử nghiệm sông Thiết bị hoạt động tốt, mưc nước dâng lên phao lên và đèn sáng, nước rút phao hạ xuống và đèn tắt 2) Những ưu điểm đề tài So với thiết bị cảnh báo sử dụng đường thiết bị này tạo hiệu ứng cao, gây sư chú ý của người tham gia giao thông nhờ vào hệ thống đèn báo, thông tin báo hiệu dễ hiểu đối với người tham gia giao thông nhờ vào hệ thống bảng dẫn Đặc biệt là dễ qua sát vào ban đêm và vào thời tiết xấu, tầm nhìn bị hạn chế Thiết bị dễ làm và chi phí thấp, tiện lợi hoạt đơng tư động 3) Hạn chế đề tài Thiết bị hoạt động cảnh báo tốt cần có nguồn điện ổn đinh nên đối với trường hợp điện khu vưc không có điện lưới quốc gia việc cảnh báo này phải sử dụng đến nguồn điện dư phòng và có thể sử dụng nguồn điện Pin mặt trời dẫn đến tốn thêm kinh phí Phải thường xuyên kiểm tra bảo dưỡng Hệ thống hoạt động dưa vào phao và hệ thống công tắc nên có thể dẫn đến số trục trặc kẹt công tắc, bùn đất tràn vào hố ga làm ảnh hưởng đến tượng lên, hạ xuống của phao 4) Khả ứng dụng vào thực tiển Thiết bị này chưa thử nghiệm tuyến đường giao thông Tuy nhiên với ưu điểm nếu ứng dụng vào thưc tiển đem lại hiệu qua định 5) Kết luận Thiết bị cảnh báo ngập, lụt đường có thể cảnh báo tốt có tượng ngập, lụt xảy Nó tạo hiệu ứng mạnh cho người tham gia giao thông nhờ vào 15 tín hiệu đèn cảnh báo, đặc biệt hiệu quả trường hợp ban đêm tầm nhìn bị hạn chế điều kiện thời tiết Việc nghiên cứu thêm thiết bị cảnh báo giúp cho nhà quản lí, nhà chức trách có thêm lưa chọn cho công tác cảnh báo Tuy nhiên với tầm hiểu biết hạn chế cả về lý thuyết lẫn thưc tiễn, lần đầu trưc tiếp tham gia nhiều trải nghiệm thưc hành lĩnh vưc này, đề tài chắn điều sai sót hay chưa hợp lý Chúng mong muốn nhận sư giúp đỡ và góp ý của người am hiểu lĩnh vưc này Xin trân trọng cảm ơn hướng dẫn của thầy cô giáo, cảm ơn bạn bè và người giúp đỡ chúng tơi q trình hoàn thành đề tài này 16 IX TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo khoa vật lí lớp NXB giáo dục Sách giáo khoa vật lí lớp NXB giáo dục Sách giáo khoa cơng nghệ lớp 9, modun lắp đặt mạng điện nhà giáo dục NXB Luật an tồn giao thơng đường Website: Chinhphu.vn Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia báo hiệu đường Website: sở giao thông vận tải tỉnh Tây Ninh 17