Hai học sinh lớp 11 tạo thành công thiết bị giám sát môi trường nuôi tôm

Xuất phát từ bài toán hóc búa trong nuôi tôm

Xuất phát từ mong muốn giúp đỡ, hỗ trợ người nuôi trồng thủy sản ở địa phương thông qua dự án “Cảnh báo sớm các rủi ro của môi trường nuôi tôm bằng trí tuệ nhân tạo", em Nguyễn Viết Hưng và Nguyễn Thành Long, lớp 11A4, Trường THPT Hòn Gai (TP Hạ Long, Quảng Ninh) đã sáng tạo thêm một phương pháp mới làm thay đổi, kiểm soát các tạp chất, nguồn bệnh gây hại đối với tôm có trong môi trường nước.

Theo nghiên cứu, nghề nuôi tôm ở các địa phương trọng điểm ở Quảng Ninh có thổ nhưỡng chưa được đánh giá là tốt, đặc biệt nhiều đá vôi, dày đặc nhà máy công nghiệp.

Từ trước đến nay chưa có phương pháp xử lý môi trường nước trong nuôi tôm triệt để, người dân chủ yếu dựa vào kinh nghiệm, cảm tính. Ảnh: Anh Thắng.

Các hoạt động công nghiệp trong thời gian dài đã giải phóng ra khí CO₂, SO₂ gây nên hiện tượng mưa axit. Mưa axit này sẽ thay đổi giá trị pH, DO (oxi hòa tan), nhiệt độ rất nhanh, ảnh hưởng lớn đến môi trường nước nuôi tôm.

Theo ông Bùi Văn Liêm, Chủ tịch Hội nghề cá TP Móng Cái (Quảng Ninh): Môi trường nước trong nuôi tôm là vấn đề thực sự quan trọng, bởi không thể tự sản xuất hay chế biến ra chúng hay thay đổi môi trường sống cho tôm.

Tại “thủ phủ” nuôi trồng tôm TP Móng Cái, đa phần các hộ nuôi tôm đều sử dụng nguồn nước có sẵn, sau đó xử lý thô qua các dung dịch, bột sát khuẩn, nhưng đây không phải là phương pháp bền vững, khó tránh tôm nhiễm bệnh, còi cọc, không đạt năng suất.

“Hiện nay có rất nhiều phương pháp nuôi tôm an toàn thực phẩm (ATTP) ngay từ khâu ban đầu áp dụng khoa học công nghệ, tuy nhiên chưa có phương pháp nào có khả năng phân tách các chất độc hại trong nước hay cảnh báo được nồng độ độc tố để thay đổi, xử lý môi trường nuôi tôm thích hợp” ông Liêm nói thêm.

Thêm nữa, đặc trưng khí hậu miền bắc thay đổi theo mùa dẫn đến môi trường nước dễ thay đổi đột ngột. Trong khi đó, môi trường nuôi tôm phụ thuộc nhiều vào yếu tố tự nhiên, hình thức nuôi trồng chủ yếu là bán thâm canh, chưa có một thiết bị đo đồng thời, liên tục sự biến đổi của môi trường nước, qua đó khó cảnh báo cho người dân những nguy cơ có thể xảy ra với tôm.

Độ pH của nước là một trong những chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng đến môi trường nước nuôi tôm. Độ pH tốt nhất từ 6,9 – 7,2 và dao động không quá 0,5 một ngày. Độ pH > 9 làm tăng độc tính của NH₃, độ pH <5 khí độc H₂S tăng. Khi độ pH>9,0 và pH<5,5 tôm đang phát tiển sẽ chết (tôm ở tuần tuổi < 9 tuần).
Lượng DO lý tưởng với một đầm có mật độ tôm dày đặc: 6.8-7.5 mg/l. DO cách đáy ao 40~50 cm. Nhiệt độ ao nuôi thích hợp từ 23^oC đến 30^oC, tôm nhỏ (1 gr) lớn nhanh trong nước ấm 30^oC, tôm lớn ( 12-18 gr) lớn nhanh ở nhiệt độ nước 27^oC, khi nhiệt độ thấp hơn 15^oC hoặc cao hơn 33^oC trong vòng 24h hoặc lâu hơn, tôm sẽ chết.

Thiết bị giúp cảnh báo sớm rủi ro trong nuôi tôm

Qua quá trình trực tiếp đến các hộ nuôi tôm ở địa phương, nhận thấy nghề nuôi tôm thiếu tính ổn định, hiệu quả mang lại chưa tương xứng với tiềm năng, thế mạnh. Người nuôi tôm chủ yếu dựa trên cảm tính, kinh nghiệm và phụ thuộc nhiều vào các yếu tố tự nhiên.

Một số nơi đã bắt đầu áp dụng công nghệ cảnh báo nhưng chỉ ở mức cho thấy trạng thái hiện tại của môi trường nuôi mà không có cảnh báo trước, vì vậy việc xử lý sự cố chưa kịp thời và hiệu quả thấp. Đây cũng chính là lý do khiến Thành và Hưng đã quyết định tìm hiểu, nhận sự giúp đỡ của thầy, cô giáo để phát triển dự án “Cảnh báo sớm các rủi ro của môi trường nuôi tôm bằng trí tuệ nhân tạo".

Nhóm nghiên cứu của Thành và Hưng đã nghiên cứu ứng dụng trí tuệ nhân tạo và tạo ra một thiết bị cảnh báo sớm sự biến đổi của các chỉ số pH, DO, nhiệt độ trong đầm nuôi tôm.

Qua đó, giúp người nuôi tôm xử lý kịp thời sự biến động của các thông số, đảm bảo môi trường tốt nhất cho quá trình sinh trưởng, phát triển của tôm. Giúp gười dân giảm thiểu sự phụ thuộc vào yếu tố tự nhiên, nâng cao năng suất, chất lượng thành phẩm, hướng đến sự ổn định bền vững cho ngành nuôi trồng thuỷ sản...

Em Nguyễn Viết Hưng và Nguyễn Thành Long, lớp 11A4, Trường THPT Hòn Gai, TP Hạ Long (Quảng Ninh) xuất sắc đoạt giải nhất trong Cuộc thi Khoa học Kỹ thuật cấp quốc gia. Ảnh: NVCC.

Hưng và Thành đã tạo ra được một thiết bị có ứng dụng trí tuệ nhân tạo, cảnh báo sớm sự biến đổi của các chỉ số pH, DO, nhiệt độ trong đầm nuôi tôm, cho phép người nuôi tôm có đủ thời gian xử lí các chỉ số trong đầm nuôi tôm kịp thời, giúp tôm khỏe mạnh, phát triển tốt.

Đến nay, dự án đã lắp ráp, cài đặt được bộ thiết bị cảm biến đo các thông số pH, DO, nhiệt độ của nước; tạo ra được bộ thông số để dạy cho AI nhận diện các thông số lý tưởng và sự biến động của các thông số trong môi trường nước; tạo ra được thiết bị trí tuệ nhân tạo để cảnh báo sớm sự thay đổi các chỉ số pH, DO, nhiệt độ của môi trường nước...

Bên cạnh đó, đã đưa các dữ liệu thực tế và dữ liệu dự đoán lên trên web “Nuôi tôm công nghệ cao”. Thông qua trang web, người nuôi tôm có thể cập nhật kịp thời sự biến động các thông số pH, DO, nhiệt độ của nước trong đầm tôm

Em Nguyễn Viết Hưng lớp 11A4, Trường THPT Hòn Gai, TP Hạ Long, chia sẻ: Hướng phát triển của đề tài của nhóm em là tiếp tục ứng dụng trí tuệ nhân tạo để cảnh báo sớm các yếu tố pH, DO, nhiệt độ trong môi trường nước nuôi tôm.

Dự báo được tốc độ và thời gian độ pH, DO, nhiệt độ biến đổi trong môi trường nước nuôi tôm. Thông qua đây, người dân có khả năng quản lý tốt các thông số của môi trường nuôi tôm qua thiết bị di động và máy tính dưới dạng đồ thị.

"Trong thời gian tới, chúng em sẽ tiếp tục mở rộng đề tài đối với hệ thống giám sát, qua đó tăng cường độ ổn định và tin cậy của hệ thống cảm biến bằng việc trang bị các cảm biến của các hãng sản xuất uy tín, trang bị thêm các kết nối không dây để tạo thuận lợi cho người sử dụng. Đồng thời, triển khai thành App trên điện thoại thông minh".
(Em Nguyễn Thành Long, lớp 11A4, Trường THPT Hòn Gai, TP Hạ Long).