Nghiên cứu, ứng dụng công nghệ giám sát xâm nhập mặn

Trước thực trạng này, các nhà khoa học Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam (Viện Hàn lâm) đã nghiên cứu, ứng dụng giải pháp Internet vạn vật (Internet of Things-IoT) giám sát xâm nhập mặn vào thực tiễn.

Xâm nhập mặn đang trở thành thách thức lớn và diễn ra khá phổ biến tại nhiều tỉnh, thành phố trong cả nước, nhất là những hệ thống sông lớn. Điều đó gây ảnh hưởng không nhỏ đến an ninh lương thực, nuôi trồng thủy sản, sản lượng cây ăn quả, đồng thời tác động trực tiếp đến đời sống và sức khỏe người dân. Thí dụ tại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long, tình trạng xâm nhập mặn đang ở mức báo động bởi các nguyên nhân như: ảnh hưởng nước biển dâng, nhiệt độ tăng cao, khai thác nước ngầm quá mức đã gây tác động xấu tới các hoạt động sản xuất nông, lâm, ngư nghiệp…

Theo thống kê, năm 2024, sản lượng lương thực có hạt của cả nước giảm 81,1 nghìn tấn so với năm 2023, trong đó xâm nhập mặn là một trong những nguyên nhân chính. Bên cạnh đó, cùng với yêu cầu phát triển kinh tế-xã hội thì công tác giám sát, cảnh báo xâm nhập mặn được xác định là một trong những giải pháp cấp thiết trong giai đoạn hiện nay.

Thạc sĩ Nguyễn Thị Nhật Quỳnh và các đồng nghiệp ở Viện Cơ học và Tin học ứng dụng (nay là Viện Công nghệ thông tin, Viện Hàn lâm) triển khai nghiên cứu Dự án sản xuất thử nghiệm cấp Viện Hàn lâm "Hệ thống giám sát xâm nhập mặn ứng dụng công nghệ IoT". Quá trình thực hiện dự án, bước đầu nhóm tác giả khẳng định khả năng làm chủ công nghệ trong nước, từ thiết kế đầu đo độ mặn đến phần mềm thu thập, xử lý và hiển thị dữ liệu theo thời gian thực cho đến cung cấp công cụ và giải pháp, dữ liệu thực tế, chính xác cho các cơ quan quản lý nhà nước.

Qua tìm hiểu, dự án hệ thống giám sát xâm nhập mặn ứng dụng công nghệ IoT được kế thừa, phát triển kết quả của đề tài "Nghiên cứu và thiết kế máy đo độ dẫn điện nước siêu sạch có độ phân giải đến 0.01μS/cm" của Viện Vật lý Thành phố Hồ Chí Minh (nay là Viện Công nghệ thông tin, Viện Hàn lâm). Sản phẩm hệ thống giám sát được sản xuất thử nghiệm với 20 thiết bị đo đa chỉ tiêu, cho phép theo dõi độ mặn của nước (0-85g/L), độ dẫn điện (EC), nhiệt độ nước (TE). Mỗi thiết bị đo đều được đặt trên một hệ thống khung phao nổi, tích hợp tấm pin năng lượng mặt trời cung cấp nguồn điện. Dữ liệu đo được tự động truyền về máy chủ thông qua mạng không dây, sau đó phân tích và hiển thị lên ứng dụng điện thoại thông minh (App IoTVision), giúp người dùng dễ dàng theo dõi và nhận cảnh báo khi độ mặn vượt ngưỡng.

"Điểm nổi bật của hệ thống là khả năng giám sát liên tục theo thời gian thực, dễ dàng mở rộng quy mô để phù hợp thực tiễn. Hệ thống có khả năng triển khai đồng thời nhiều trạm đo, hình thành mạng lưới giám sát trên diện rộng, phục vụ công tác quản lý tài nguyên nước và thích ứng dài hạn với biến đổi khí hậu", Thạc sĩ Nguyễn Thị Nhật Quỳnh chia sẻ.

Không dừng ở phạm vi sản xuất thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đang tiếp tục cải tiến thiết bị đo phiên bản mới hơn phù hợp xu thế phát triển không ngừng của công nghệ và phù hợp môi trường thực tiễn khắc nghiệt tại nơi đặt các trạm đo. Từ đó, giúp các cơ quan quản lý các cấp, nhiều người dùng có nguồn dữ liệu chính xác trong xây dựng kế hoạch, nghiên cứu, ứng dụng vào sản xuất và khai thác, nuôi trồng thủy-hải sản…; đồng thời, góp phần giảm rủi ro và thiệt hại do xâm nhập mặn gây ra.

Ngoài ra, các kết quả nghiên cứu của dự án có tính ứng dụng cao trong phát triển trong hệ thống giám sát tài nguyên môi trường nước và quan trắc môi trường; xây dựng cơ sở dữ liệu về quan trắc, giám sát, tiến tới dự báo tình hình nhiễm mặn ở khu vực rộng lớn… Trước đó, dự án được Quỹ Newton của Viện Hàn lâm Kỹ thuật Hoàng gia Anh (RAEng) đánh giá cao về tiềm năng thương mại hóa sản phẩm.

Dự án còn có tên trong danh sách được RAEng tài trợ cán bộ sang London đào tạo về thương mại hóa kết quả nghiên cứu khoa học. Các thành viên Hội đồng nghiệm thu dự án của Viện Hàn lâm đánh giá cao các kết quả của nhóm nghiên cứu, nhất là việc phát triển thành công hệ thống giám sát xâm nhập mặn ứng dụng công nghệ IoT-công nghệ Việt. Các thiết bị phần cứng và phần mềm trong vận hành hệ thống đều thể hiện tính đồng bộ cao, được thử nghiệm và vận hành ổn định trong điều kiện thực tế.