Học sinh trung học thiết kế hệ thống tiết kiệm điện thông minh

Từ những quan sát hàng ngày về việc sử dụng điện chưa tối ưu tại trường học, như tình trạng quên tắt đèn, quạt, điều hoà gây lãng phí điện, một nhóm học sinh Trung học tại trường PTLC Maya bắt đầu dự án thiết kế một hệ thống thông minh tiết kiệm điện năng. Càng đi sâu vào bài toán này, các em không chỉ tạo nên một giải pháp quản lý điện bền vững, mà còn tích lũy cho mình những kiến thức, năng lực quan trọng, nuôi dưỡng đam mê với lĩnh vực công nghệ - tự động hóa, và tinh thần trách nhiệm với cộng đồng ngay từ trên ghế nhà trường.

Dự án "Thiết kế hệ thống quản lý thông minh cho các thiết bị điện trong trường Maya" là một minh chứng cho phương pháp giáo dục Học qua dự án (Project-Based Learning) mà trường PTLC Maya triển khai thành công trong nhiều năm nay. Trong đó, học sinh được khuyến khích khám phá thế giới, đặt câu hỏi về các vấn đề thực tế và chủ động tìm kiếm giải pháp phù hợp nhất, thông qua việc khởi xướng và vận hành dự án.

Khi học sinh Trung học làm chủ kiến thức về tự động hóa

Tự động hóa là một lĩnh vực không hề dễ dàng với lứa tuổi học sinh Trung học, đòi hỏi kiến thức liên ngành và tư duy tổng hợp. Trong dự án này, các em bắt đầu từ việc nghiên cứu về điều khiển hệ thống đèn, điều hoà, quạt, máy hút mùi, cửa ra vào, và được khuyến khích chủ động tư duy, sáng tạo giải pháp, thử nghiệm và tự rút ra những kinh nghiệm. Ví dụ nên dùng cảm biến gì cho thiết bị, điều khiển loại nào cho từng khu vực để phù hợp với nhu cầu thực tế. Từ đó, các em tiến đến chế tạo hệ thống quản lý thông minh cho các thiết bị điện.

"Giai đoạn đầu là giai đoạn khá khó khăn đối với thầy trò dự án. Tuy nhiên, khi bắt đầu làm việc các em lại vô cùng năng nổ, thể hiện được các thế mạnh khác nhau. Có em cho thấy rõ năng lực điều phối dự án, có em vô cùng tự tin khi giao tiếp và phỏng vấn, có em lại rất mạnh về tính toán. Thay vì cầm tay chỉ việc, các thầy cô luôn cố gắng kiên nhẫn để các em đi từng bước, tự tìm hiểu, tự nhận ra tại sao phương án này hiệu quả và tại sao lại không, tự rút ra bài học cho chính mình. Đó là cách các em hiểu sâu và nhớ lâu kiến thức" - Thầy Nguyễn Sơn An, chuyên gia Tự động hóa tại trường Maya chia sẻ.

Kiến thức về điện - điện tử và tự động hóa tưởng chừng như khô khan và cứng nhắc nhưng lại khơi dậy được sự hứng thú nơi các em học sinh, vì đòi hỏi sự linh hoạt rất lớn khi ứng dụng vào thực tế. Khi chế tạo và thử nghiệm các phương án, nhóm học sinh đã không ít lần gặp khó khăn như cảm biến chưa phù hợp, phạm vi cảm biến không bao quát, không tối ưu được hiệu quả tiết kiệm. Mỗi thất bại là một bài học, mỗi thành công nhỏ là động lực để các em tiếp tục kiên trì, rèn luyện sự linh hoạt và khả năng thích ứng cao độ trong một lĩnh vực phức tạp.

Giải pháp thông minh ra đời và tầm nhìn xanh rộng mở

Sau gần 10 tháng nghiên cứu và chế tạo, với hơn 120 giờ làm việc đầy đam mê, nhóm học sinh đã thành công cho ra đời một hệ thống quản lý điện năng thông minh, tiết kiệm và hiệu quả. Đặc biệt, tại khu vực nhà ăn của trường Maya, nơi có thiết kế đặc thù với các không gian tròn và dài, các em đã khéo léo bố trí các cảm biến, cho phép tự động bật hoặc tắt đèn và quạt khi nhận thấy có hoặc không có sự hiện diện của của con người. Thêm nữa, người dùng hoàn toàn có thể chuyển sang chế độ thủ công để bật hoặc tắt đèn theo mong muốn, thông qua mạng wifi.

Không chỉ vậy, dưới bàn tay của những “kĩ sư trẻ”, Rio Automation Lab – xưởng Tự động hóa của trường – cũng được nâng cấp tiện nghi hơn với cửa ra vào và điều hòa tự động, cùng với hệ thống ổ cắm điện và quạt hút mùi tự động tại khu vực bàn chế tạo .

"Với hệ thống bật tắt ổ cắm điện cho khu vực hàn mạch, chúng con sử dụng phương án cảm biến siêu âm, board mạch Arduino, và module relay. Cảm biến siêu âm sẽ phát hiện có hay không có người sử dụng khu vực bàn chế tạo, nếu có người hệ thống được bật, ngược lại hệ thống sẽ tắt sau 10 giây" - Em Bùi Quang Anh, học sinh lớp 6 tự hào chia sẻ.

Bên cạnh chức năng tự động, nhóm học sinh còn mở rộng và phát triển chế độ điều khiển các thiết bị điện từ xa thông qua ứng dụng "Rio IoT", giúp nhà trường có thêm sự chủ động trong việc kiểm soát hoạt động của thiết bị điện.

"Khi phát triển chức năng bật tắt từ xa, chúng con quan tâm đến tính tiện dụng của các thiết bị điện. Hệ thống của chúng con là hệ thống nâng cấp từ thiết bị hiện có, chứ không phải thay thế hẳn bằng một hệ thống tự động hoàn toàn. Khi kết hợp giữa hệ thống tự động và hệ thống điều khiển từ xa, các thầy cô có thể vừa chủ động kiểm soát điện, vừa tiết kiệm điện năng" - Em Phạm Việt Long, học sinh lớp 10 chia sẻ.

Theo tính toán của nhóm dự án, chỉ tính riêng khu vực nhà ăn dài, hệ thống do các em thiết kế có khả năng tiết kiệm đến 14 số điện mỗi tháng, giảm thải khoảng 0,1 tấn khí CO₂ mỗi năm. Bên cạnh đó, đây còn là giải pháp vô cùng tiết kiệm, với chi phí vận hành chỉ bằng 1/3 so với các giải pháp hiện có trên thị trường.

"Chúng con đã có thời gian để xây dựng và thử nghiệm hệ thống, vậy nên không có lý do gì để không triển khai rộng rãi hơn. Hiện giờ hệ thống đang được lắp tại các khu vực nhỏ, sau này sẽ được mở rộng cho toàn bộ nhà ăn và các nhà học. Hơn thế nữa, chúng con cũng rất mong muốn đem dự án ra ngoài khu vực trường Maya, nhưng để làm được điều đó, chúng con sẽ cần cải tiến hệ thống hơn nữa" - Em Kiều Cảnh Phong, học sinh lớp 7 đầy nhiệt huyết chia sẻ về tầm nhìn tương lai của dự án.

Thế hệ trẻ kiến tạo tương lai bằng công nghệ

Trong bối cảnh công nghệ kỹ thuật đang phát triển vượt bậc, mở ra kỷ nguyên mới với trí tuệ nhân tạo, tự động hóa và kết nối vạn vật, thay vì chỉ thụ hưởng những lợi ích của công nghệ, các bạn trẻ đang từng bước chứng minh khả năng trở thành những nhà kiến tạo, biết ứng dụng tri thức để giải quyết các vấn đề thực tiễn, tạo ra giá trị bền vững cho xã hội.

Đối với dự án "Thiết kế hệ thống quản lý thông minh các thiết bị điện tại trường Maya", nhóm học sinh đang từng bước hiện thực hóa những ý tưởng táo bạo thành các giải pháp công nghệ cụ thể, không chỉ nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng cho trường học, mà còn truyền cảm hứng về một tương lai xanh - nơi mỗi cá nhân đều có thể tạo ra thay đổi thông qua sức mạnh của tri thức và sự sáng tạo.

Để lan tỏa câu chuyện đầy cảm hứng này, nhóm học sinh trên, cùng với nhiều nhóm dự án cộng đồng khác của Trường PTLC Maya, sẽ góp mặt tại sự kiện Triển lãm "Những Dấu Chân Nhỏ" - Mùa 4 diễn ra từ ngày 24/05 đến ngày 27/05/2025 sắp tới tại Hà Nội. Đây là cơ hội để các em trưng bày sản phẩm, kể lại hành trình đầy nỗ lực và đam mê của mình, chứng minh năng lực và trách nhiệm của tuổi trẻ khi giải quyết những vấn đề thực tiễn của cộng đồng.