Học trò lớp 8 chế tạo thiết bị cảnh báo ô nhiễm không khí

“Thiết bị đo chất lượng không khí thông minh” là một trong 43 công trình, giải pháp và sản phẩm sáng tạo tiêu biểu vừa được Trung ương Đoàn trao Giải thưởng “Tuổi trẻ sáng tạo” toàn quốc năm 2025.

Từ trăn trở đời sống đến ý tưởng khoa học

“Thiết bị đo chất lượng không khí thông minh” do em Trần Thị Hương Giang, học sinh lớp 8A7, Trường THCS Phùng Chí Kiên (tỉnh Ninh Bình) làm nhóm trưởng.

Ý tưởng của nhóm Air Sensor AI bắt nguồn từ những quan sát rất đời thường. Đó là những buổi sáng thành phố mờ sương bụi, là cảm giác cay mắt, khó thở khi lưu thông trên đường, hay những khuyến cáo hạn chế ra ngoài được phát trên các phương tiện truyền thông. “Tại sao không khí lại ô nhiễm đến vậy? Làm thế nào để mọi người biết chính xác môi trường xung quanh mình đang an toàn hay nguy hiểm?”. Câu hỏi ấy đã thôi thúc nhóm Air Sensor AI thực hiện đề tài.

Nhóm bạn trẻ lắp ráp phần cứng và lập trình phần mềm (Ảnh: NVCC)

Thực tế cho thấy, việc tiếp cận thông tin về chất lượng không khí hiện nay vẫn còn nhiều hạn chế, đặc biệt ở khu vực nông thôn, vùng sâu, vùng xa. Không phải ai cũng có điều kiện theo dõi các ứng dụng hay trang web chuyên ngành. Từ đó, nhóm lựa chọn nghiên cứu một thiết bị nhỏ gọn, giá thành hợp lý, có khả năng đo và cảnh báo chất lượng không khí theo thời gian thực, góp phần nâng cao nhận thức và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Bắt tay vào thực hiện đề tài, nhóm đã phải đối mặt với không ít khó khăn. “Trước hết là việc thu thập và chọn lọc tài liệu. Các ngưỡng an toàn về bụi mịn, khí độc, nhiệt độ, độ ẩm được công bố từ nhiều nguồn khác nhau, sử dụng các đơn vị đo không đồng nhất, gây khó khăn cho việc so sánh và tổng hợp”, Giang chia sẻ.

Không nản chí, nhóm Air Sensor AI đã chủ động đối chiếu nhiều nguồn chính thống như Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia Việt Nam (QCVN), khuyến cáo của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) và các tài liệu quốc tế, sau đó thống nhất đơn vị đo để xây dựng hệ dữ liệu chung. Đây không chỉ là bài học về khoa học mà còn là trải nghiệm quý giá về tư duy phản biện và làm việc với dữ liệu.

Các bạn trẻ thử nghiệm thiết bị đo chất lượng không khí tại phòng khách của gia đình (Ảnh: NVCC)

Bên cạnh đó, khó khăn về kỹ năng xử lý và trình bày dữ liệu như lập bảng, vẽ biểu đồ, xây dựng file Word, Excel cũng khiến nhóm mất khá nhiều thời gian. Thay vì bỏ cuộc, nhóm đã tự tìm hiểu hướng dẫn, học cách sử dụng phần mềm tin học, đồng thời phân công nhiệm vụ rõ ràng cho từng thành viên. Nhờ tinh thần hợp tác, chủ động học hỏi và kiên trì, đề tài đã được nhóm hoàn thành đúng tiến độ, đạt được mục tiêu đề ra.

Một thiết bị nhỏ, nhiều giá trị lớn

Điểm nổi bật của thiết bị đo chất lượng không khí thông minh nằm ở khả năng tổng hợp và hiển thị rõ ràng các chỉ số môi trường quan trọng, giúp người dùng dễ theo dõi, dễ hiểu và dễ so sánh với các ngưỡng an toàn. Thiết bị đo được bụi mịn PM2.5, PM10, các khí độc hại, nhiệt độ và độ ẩm – những yếu tố có ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người.

Khi áp dụng vào thực tiễn, sản phẩm không chỉ dừng lại ở việc “đo cho biết” mà còn đóng vai trò như một công cụ giáo dục môi trường. Nhà trường, cơ sở lao động và cộng đồng có thể sử dụng thiết bị để theo dõi chất lượng không khí, từ đó chủ động điều chỉnh sinh hoạt, học tập và làm việc, phòng tránh các nguy cơ ô nhiễm.

Các bạn trẻ thử nghiệm thiết bị đo chất lượng không khí tại phòng bếp của gia đình (Ảnh: NVCC)

Giang cho biết, thiết bị được xây dựng từ nhiều bộ phận hiện đại nhưng dễ tiếp cận. Cảm biến bụi mịn PM2.5/PM10 sử dụng công nghệ tán xạ laser cho độ chính xác cao, cho phép đo liên tục trong thời gian dài. Cảm biến khí độc như MQ-135 hay MQ-7 có khả năng phát hiện nhiều loại khí nguy hiểm như NH₃, NOₓ, CO₂, benzen, khói và hơi cồn, đặc biệt nhạy với khí CO – “kẻ sát nhân thầm lặng” trong không khí.

Bên cạnh đó, cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT22 giúp đo chính xác các điều kiện môi trường xung quanh, trong khi vi điều khiển ESP32 hoặc Arduino đóng vai trò “bộ não”, thu thập dữ liệu và truyền thông tin qua Wi-Fi. Mọi chỉ số được hiển thị trực quan trên màn hình LCD, cập nhật theo thời gian thực và phát cảnh báo khi vượt ngưỡng an toàn.

So với nhiều sản phẩm trên thị trường, điểm mới nổi bật của thiết bị là khả năng tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI). Thay vì chỉ hiển thị những con số khô khan, hệ thống AI sẽ phân tích, tổng hợp và đánh giá dữ liệu môi trường theo thời gian thực, so sánh với các ngưỡng an toàn, dự báo xu hướng ô nhiễm và đưa ra cảnh báo, khuyến nghị thông minh.

Thiết bị được thiết kế nhỏ, gọn (Ảnh: NVCC)

Nhờ đó, người dùng không cần có kiến thức chuyên sâu vẫn có thể hiểu được tình trạng không khí xung quanh và biết cách chủ động bảo vệ sức khỏe cho bản thân và gia đình. Đây chính là bước tiến quan trọng, biến một thiết bị đo lường trở thành trợ lý môi trường thông minh.

Khi thực hiện sản phẩm này, Hương Giang và các bạn không chỉ mong muốn tạo ra một thiết bị khoa học, mà còn gửi gắm thông điệp về ý thức bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng. Việc theo dõi và cảnh báo sớm các yếu tố ô nhiễm giúp mỗi người thay đổi thói quen sinh hoạt, góp phần xây dựng môi trường sống an toàn, trong lành và bền vững hơn.