Trước đây, có một số công ty công nghệ bước đầu cũng đã đưa ra một vài giải pháp là sử dụng các bộ cảm biến hồng ngoại phát hiện người hoạt động bằng pin và kết nối với một hệ thống báo động trung tâm thông qua sóng RF. Khi có một cảm biến nào đó phát hiện có người đột nhập thì sẽ gửi tín hiệu về cho trung tâm để báo động. Tuy nhiên, giải pháp này có nhược điểm là khoảng cách kết nối từ cảm biến đến bộ trung tâm không được quá xa nếu không sẽ mất sóng, các đầu nút cảm biến không có khả năng liên lạc trực tiếp với nhau từ đó khó mở rộng mạng thông tin trên một phạm vi rộng lớn. Bên cạnh đó, vì các cảm biến chỉ liên lạc với trung tâm mà không liên lạc chéo với nhau sẽ tạo ra một kẻ hở cho trộm có thể dễ dàng ngắt đường truyền hoặc hủy thiết bị mà không bị phát hiện. Thêm vào đó chi phí cho bộ xử lí trung tâm và các cảm biến kiểu này là khá đắt tầm 3-5 triệu đồng cho một bộ đơn giản. Và việc sử dụng hàng rào hồng ngoại đòi hỏi giữa 2 đầu báo luôn đảm bảo thông thoáng không có bất cứ vật thể nào che khuất ( 2 đầu báo lúc nào cũng nhìn thấy nhau), khi có kẻ trộm đi ngang qua vô tình che khuất tín hiệu giữa 2 đầu báo lập tức hệ thống báo động sẽ được kích hoạt, còi báo động sẽ hú lên. Điều này gây khó khi lắp đặt trong môi trường vườn rẫy với nhiều loại cây cối đan xen. Việc thay pin định kì cho các thiết bị này cũng tốn nhiều thời gian.

Em Võ Tấn Khải Hoàn cũng cho biết thêm:  “Ngoài ra, để ngăn chặn trộm một số nơi người dân tự ý dùng hàng rào điện với điện thế cao, đây là biện pháp không an toàn. Bởi hàng rào điện tự chế được kết nối trực tiếp với nguồn điện. Đã có nhiều trường hợp đáng tiếc xảy ra khi con người chạm vào hàng rào. Biện pháp này rất  nguy hiểm thậm chí ảnh hưởng đến tính mạng con người. Do đó, thiết bị này của các em rất an toàn, dễ lắp đặt, kích thước nhỏ gọn cỡ hộp phấn để tránh trộm phát hiện và gắn lắp dễ dàng trên nhánh cây hay cột trụ. Nó chống chịu được điều kiện thời tiết mưa nắng trên vườn rẫy”.

Thiết bị này được hoạt động như sau: Nó sẽ tự động nạp năng lượng bằng pin mặt trời. Phương pháp lắp đặt đơn giản chỉ cần cấp nguồn là thiết bị tự tìm kết nối không dây với nhau thông qua sóng wifi. Nếu phát hiện người đột nhập trong phạm vi 4m xung quanh mỗi thiết bị. Khoảng cách kết nối wifi giữa các thiết bị trên 20m. Các thiết bị kết nối chéo với nhau thành một mạng lưới. Chỉ cần một thiết bị phát hiện trộm sẽ báo và chuyển tiếp thông tin cho toàn bộ hệ thống, một thiết bị mất kết nối cũng sẽ báo cho toàn hệ thống.

Em Vũ Thanh Tân chia sẻ về tính năng hoạt động cụ thể: “Khi cảm biến hồng ngoại tiếp nhận được tia hồng ngoại nó sẽ xuất một tín hiệu điện thông báo cho Board ESP, mạch chủ ESP sẽ đọc tín hiệu này đồng thời gửi tin nhắn broadcast tới toàn bộ các thiết bị đang kết nối với nó, sau đó các thiết bị này lại tiếp tục thông báo broadcast đến các thiết bị khác cứ như vậy thông tin được lan truyền trong khắp mạng lưới, và thông báo này sẽ tới node chính, tin nhắn sẽ được node chính tiếp nhận và xử lý, in tin nhắn ra màn hình LCD và báo loa nếu có trộm”.

Hình. Cấu trúc linh kiện của hệ thống

Về nguyên tắc hoạt động cụ thể như sau: khi cảm biến hồng ngoại tiếp nhận được tia hồng ngoại phát ra từ cơ thể người nó sẽ xuất một tín hiệu điện thông báo cho Board ESP, mạch chủ ESP sẽ đọc tín hiệu này đồng thời gửi thông báo broadcast tới toàn bộ các thiết bị đang kết nối với nó, sau đó các thiết bị này lại tiếp tục thông báo broadcast đến các thiết bị khác cứ như vậy thông tin được lan truyền trong khắp mạng lưới, và thông báo này sẽ tới node cổng gateway có kết nối internet (thường được đặt gần nơi ở của người canh rẫy). Nút gateway này sẽ kích hoạt loa báo động và gửi cảnh báo lên server trên internet để thông báo tới điện thoại của chủ vườn.

Sử dụng các kết nối không dây giúp giảm chi phí, công sức lắp đặt hạ tầng dây điện. Tận dụng năng lượng mặt trời giúp giảm thời gian và công sức thay pin thiết bị. Nhờ tính chất liên kết với nhau, các mạng lưới rất linh hoạt và dễ mở rộng. Ngược lại với các mạng có cấu trúc liên kết khác, số lượng thiết bị được thêm vào không ảnh hưởng đến hiệu quả của mạng lưới. Hơn nữa, bằng cách tăng số lượng các nút được kết nối, bạn có thể tạo thêm các tuyến đường để truyền dữ liệu. Tính năng liên kết thiết bị giúp hệ thống cực kì khó bị trộm vô hiệu hóa toàn bộ, bởi vì chỉ cần một thiết bị xảy ra sự cố thì cảnh báo sẽ xuất hiện trên toàn mạng.

Cách lắp ráp, lắp đặt sản phẩm:

+ Nút chính: đặt tại nơi ở của người coi rẫy làm nhiệm vụ báo động và hiển thị vị trí có trộm cho người coi biết để xử lí.

+ Các nút gắn trong rẫy: làm nhiệm vụ phát hiện trộm và gửi thông báo chuyển tiếp nhau về cho nút chính.

Thầy Phạm Hữu Khánh, giáo viên hướng dẫn cho biết thêm: “Sản phẩm hoàn toàn có thể áp dụng vào thực tế một cách dễ dàng. Với tính năng “bật là chạy” người sử dụng chỉ cần mua các nút báo trộm (màu vàng trong hình) về gắn trong các nhánh cây trong khu vực vườn rẫy của mình với khoảng cách trung bình 20m để các thiết bị có thể tự tìm thấy và kết nối với nhau. Như vậy trung bình một sào vườn rẫy sẽ cần gắn khoản 5 nút báo trộm với chi phí khoảng 800.000. Chi phí này hoàn toàn nằm trong khả năng chi trả của người nông dân”.

 

Trong hình trên thì vùng đường tròn màu đỏ là vùng hoạt động của hồng ngoại phát hiện chuyển động. Khi có người đi vào những vùng này thì mạng lưới sẽ phát báo động cho loa trong vườn rẫy và cho cả các thiết bị điện thoại của chủ vườn.

Với tính ứng dụng cao, sản phẩm an toàn, dễ sử dụng, hai em Võ Tấn Khải Hoàn và Vũ Thanh Tân đã vinh dự giành giải nhì cấp tỉnh tại hội thi “Sáng tạo Thanh thiếu niên, nhi đồng tỉnh Đồng Nai” năm 2022 và được chọn dự thi cấp quốc gia. Hi vọng trong tương lai sẽ có nhiều nhà sản xuất đầu tư thêm để cải tiến sản phẩm. Do ngoài chức năng chống trộm hiện có, nhóm tác giả cũng đang hướng tới việc mở rộng thêm các chức năng mới của hệ thống như theo dõi các thông số nhiệt độ, độ ẩm… tại khu vực gắn nút thiết bị để phục vụ cho việc tự động hóa nông nghiệp theo xu hướng 4.0. Để thực hiện việc này cần mạng lưới đường truyền dữ liệu lớn hơn kèm với thiết bị có bộ nhớ đệm cao hơn, tốc độ xử lí nhanh hơn và một phần mềm để quản lý dữ liệu mà hệ thống thu được nhằm góp phần mang sản phẩm này phổ biến rộng rãi trong nông nghiệp.        

Bình Minh (trường THCS Phan Bội Châu)