Đây là dự án do các nhà khoa học Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam vừa nghiên cứu thành công, dự kiến sẽ được triển khai trên phạm vi rộng, nhằm đáp ứng yêu cầu quản lý tài nguyên nước trong điều kiện biến động nhanh và phức tạp của môi trường.

Những năm gần đây, xâm nhập mặn diễn biến ngày càng phức tạp, đặc biệt tại đồng bằng sông Cửu Long. Nước mặn xâm nhập sâu vào nội đồng làm suy giảm năng suất lúa, cây ăn quả, ảnh hưởng đến nuôi trồng thủy sản và trực tiếp tác động đến đời sống của hàng triệu người dân. Trong khi đó, phương thức giám sát truyền thống dựa trên các số liệu đo đạc rời rạc, cập nhật chậm, chưa đáp ứng yêu cầu quản lý trong điều kiện biến động nhanh và phức tạp của môi trường.

Trước yêu cầu đổi mới phương thức giám sát, Th.S. Nguyễn Thị Nhật Quỳnh cùng nhóm nghiên cứu Viện Cơ học và Tin học ứng dụng (Viện Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam) đã triển khai dự án “Hệ thống giám sát xâm nhập mặn ứng dụng công nghệ IoT” (mã số: UDSXTN.04/22-23). Mục tiêu của dự án là xây dựng giải pháp thông minh, dễ sử dụng, biến dữ liệu xâm nhập mặn thành công cụ hỗ trợ ra quyết định kịp thời cho sản xuất và đời sống.

Kế thừa các kết quả nghiên cứu quốc tế về ứng dụng IoT trong giám sát môi trường, đồng thời dựa trên các nghiên cứu đo độ dẫn điện chính xác cao đã được thực hiện tại Viện Vật lý Thành phố Hồ Chí Minh, nhóm nghiên cứu đã phát triển hệ thống giám sát đồng bộ từ thiết bị đo đến hạ tầng dữ liệu. Từ thiết bị đo độ dẫn điện cầm tay từng được Quỹ Newton đánh giá tích cực về tiềm năng thương mại hóa, nhóm đã mở rộng và tích hợp thành hệ thống giám sát xâm nhập mặn hoàn chỉnh, phù hợp với điều kiện thực tế tại Việt Nam.

Hệ thống được triển khai tại các vị trí nhạy cảm với xâm nhập mặn như cửa sông, kênh rạch, vùng sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản. Thiết bị đo tự động tích hợp đầu đo đa chỉ tiêu, cho phép đo đồng thời độ mặn, độ dẫn điện và nhiệt độ nước. Dữ liệu được thu thập liên tục theo chu kỳ định sẵn, xử lý tại chỗ và truyền trực tuyến về máy chủ thông qua các kết nối 4G, WiFi hoặc LoRa - công nghệ truyền dữ liệu không dây tầm xa.

Toàn bộ dữ liệu được lưu trữ trên nền tảng điện toán đám mây và hiển thị trực quan trên ứng dụng IoTVision dưới dạng bảng số liệu, biểu đồ và bản đồ vị trí GPS. Nhờ đó, người dùng có thể theo dõi diễn biến xâm nhập mặn theo thời gian thực mà không cần trực tiếp đến hiện trường, đồng thời dễ dàng so sánh, đánh giá xu hướng biến động mặn - ngọt theo không gian và thời gian.

Một trong những điểm nổi bật của hệ thống là khả năng vận hành ổn định trong điều kiện thực địa khắc nghiệt. Thiết bị được đặt trên khung phao nổi, sử dụng năng lượng mặt trời kết hợp pin lưu trữ, cho phép hoạt động liên tục trong thời gian dài mà không phụ thuộc vào lưới điện. Cảm biến và vỏ thiết bị được chế tạo từ vật liệu bền, chịu ăn mòn, phù hợp với môi trường nước mặn và nước lợ. Hệ thống còn được tích hợp chức năng định vị GPS, lưu trữ dữ liệu tại chỗ và phát cảnh báo khi các thông số vượt ngưỡng cho phép.

Theo Th.S. Nguyễn Thị Nhật Quỳnh, nhóm nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm 20 thiết bị, bao gồm cả vận hành trong môi trường kiểm soát và triển khai thực địa. Kết quả cho thấy hệ thống hoạt động ổn định, dữ liệu thu thập đồng bộ, chính xác, đáp ứng yêu cầu giám sát dài hạn ngay cả trong điều kiện môi trường phức tạp. Việc sử dụng năng lượng mặt trời giúp hệ thống phù hợp triển khai tại các khu vực cửa sông, ven biển và vùng khó tiếp cận nguồn điện lưới.

Không dừng lại ở chức năng giám sát, hệ thống còn hướng tới vai trò là công cụ hỗ trợ ra quyết định. Dữ liệu xâm nhập mặn theo thời gian thực giúp người dân, doanh nghiệp và cơ quan quản lý chủ động điều chỉnh kế hoạch sản xuất, lựa chọn thời điểm lấy nước, canh tác hoặc nuôi trồng phù hợp, qua đó giảm thiểu rủi ro và thiệt hại. Với thiết kế mở, hệ thống có thể mở rộng số lượng trạm đo, hình thành mạng lưới giám sát phục vụ quản lý tài nguyên nước trên phạm vi rộng.

Hội đồng nghiệm thu đánh giá cao kết quả nghiên cứu, đặc biệt là tính đồng bộ từ phần cứng đến phần mềm và khả năng vận hành ổn định trong điều kiện thực tế. Hệ thống thể hiện rõ tính khả thi, độ tin cậy và tiềm năng ứng dụng cao, góp phần khẳng định năng lực nghiên cứu, làm chủ công nghệ và chuyển hóa kết quả khoa học vào thực tiễn của đội ngũ cán bộ Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam trong lĩnh vực công nghệ môi trường và chuyển đổi số.

Từ những kết quả đạt được, nhóm nghiên cứu định hướng mở rộng hệ thống theo mô hình mạng lưới giám sát, tích hợp dữ liệu với các hệ thống quan trắc hiện có, đồng thời phát triển các chức năng phân tích, cảnh báo sớm và dự báo xâm nhập mặn. Đây được xem là bước đi quan trọng nhằm đưa nghiên cứu từ phòng thí nghiệm ra thực tiễn, góp phần nâng cao năng lực quản lý tài nguyên nước, chủ động thích ứng với biến đổi khí hậu và hướng tới phát triển bền vững tại các vùng chịu ảnh hưởng nặng của xâm nhập mặn.

Bước tiến mới trong công nghệ năng lượng cho phép phát điện ban đêm

Mai Hạ