SHTPLABS: Nghiên cứu chế tạo cảm biến màng silicon cảnh báo ngập

Cảm biến áp suất sử dụng màng silicon carbide cảnh báo ngập, lắp tại 23 vị trí ở TP Thủ Đức cho phép cập nhật dữ liệu theo thời gian thực.

Cảnh báo ngập theo thời gian thực

Đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cảm biến áp suất sử dụng vật liệu silicon carbide ứng dụng trong hệ thống trạm quan trắc ngập lụt đô thị” do Trung tâm Nghiên cứu triển khai Khu Công nghệ cao (SHTPLABS) TP Hồ Chí Minh nghiên cứu chế tạo.

Cảm biến do Trung tâm Nghiên cứu triển khai, Khu Công nghệ cao TPHCM phát triển từ năm 2019 trong chương trình Aus4Innovation hợp tác với Đại học Griffith, Australia. ThS Nguyễn Tuấn Khoa, đại diện đơn vị nghiên cứu, cho biết, thông thường công nghệ áp suất sử dụng vật liệu silic để cảnh báo ngập, nhưng màng silicon carbide sẽ cho độ nhạy, tính ổn định cao hơn, giúp phản hồi thông tin ngập chính xác hơn.

Cảm biến được gắn trong khu vực giếng phụ được xây dựng cạnh cống thoát nước kết nối theo nguyên tắc bình thông nhau. Khi nước dâng, áp lực nước sẽ tác dụng lên màng cảm biến và truyền dữ liệu cảnh báo ngập về máy chủ thông qua bộ chuyển đổi tín hiệu.

Dữ liệu hiển thị trên ứng dụng di động, website để người dân biết thông tin về tình trạng ngập ở mỗi khu vực, lựa chọn tuyến đường đi lại phù hợp. Ở điều kiện không mưa, cứ mỗi tiếng cảm biến truyền dữ liệu một lần, còn trong khi mưa, cứ 5 phút sẽ cập nhật dữ liệu.

Hệ thống hoạt động theo nguyên lý tự động 24/7, mực nước tại các vị trí trạm được cập nhật liên tục trong hệ thống và hiển thị theo thời gian thực. Khi có ghi nhận về mưa hay mực nước vượt ngưỡng quy định, hệ thống sẽ kích hoạt công cụ tạo bản đồ vùng ngập từ các điểm ngập vượt ngưỡng. Người dùng truy cập trang web hoặc sử dụng ứng dụng để xem kết quả ngập trên nền bản đồ hành chính.

Hiện, các trạm cảnh báo ngập được lắp đặt tại 23 vị trí ở TP Thủ Đức và 3 vị trí đo triều cường ở Quận 8, 12 và trạm Phú An. Theo ông Khoa, mặc dù hoạt động trong điều kiện ngoài trời, nhưng cảm biến có độ bền khá cao, khoảng 6 tháng mới cần vệ sinh để đảm bảo hoạt động ổn định và chính xác.

Từ dữ liệu của hệ thống, cơ quan quản lý có thể đưa ra nhận định về tình hình ngập trên địa bàn, có phương án quản lý, điều hành hạ tầng đô thị phù hợp. Người dân nhận biết khu vực ngập theo thời gian thực để có lộ trình đi lại thích hợp và có thể chia sẻ thông tin ngập lên hệ thống để có thêm nguồn dữ liệu.

“Hiện, dữ liệu được tích hợp vào Trung tâm điều hành thông minh TP Thủ Đức”, ông Khoa nói và cho biết, khi triển khai thành công sẽ tiếp tục làm dự án với huyện Nhà Bè và một số quận, huyện khác.

Từ nền tảng công nghệ này, nhóm nghiên cứu cho biết có thể phát triển các ứng dụng giám sát xâm nhập mặn và sạt lở ở kênh rạch, quan trắc chất lượng nước thông qua phân tích các thành phần trong nhà máy hoặc khu công nghiệp, quan trắc khí tượng thủy văn tự động…

Tích hợp quan trắc lượng mưa, nhiệt độ

Ông Nguyễn Đức Tuấn, Quyền Giám đốc Trung tâm Thông tin thống kê, Sở Khoa học và Công nghệ TPHCM, đánh giá, ưu điểm là thiết bị chế tạo trong nước tích hợp nhiều tính năng quan trắc về mực nước, lượng mưa, nhiệt độ… cho phép đo tình trạng ngập và triều, phục vụ tốt công tác quản lý ngập nước và khí tượng thủy văn.

“Chúng tôi sẵn sàng kết nối nhóm phát triển sản phẩm với các đơn vị có nhu cầu giúp trao đổi thông tin, chuyển giao công nghệ để sản phẩm được ứng dụng rộng rãi hơn”, ông Tuấn nói.

Về phía doanh nghiệp, ông Ngô Quang Hiếu, Giám đốc Công ty Môi trường Đại Nam, cho biết, đơn vị đang tư vấn các giải pháp quan trắc môi trường tự động cả môi trường không khí, nước… Hiện, công ty đang phải nhập một số cảm biến nước ngoài để triển khai các giải pháp này.

Ông Hiếu mong muốn có các giải pháp cảm biến trong nước, mang lại hiệu quả nhưng cũng lưu ý, các cảm biến quan trắc môi trường khi hoạt động trong điều kiện nước ô nhiễm, độ cứng cao thì chỉ vài ngày các chất trong nước sẽ bám trên thiết bị, gây ảnh hưởng đến chất lượng. “Đơn vị cần có phương án cho các cảm biến hoạt động trong nhiều môi trường khác nhau”, ông Hiếu nói.

ThS Nguyễn Tuấn Khoa cho biết, hiện nay, các trạm đo mưa tự động tại TPHCM mới chỉ lắp đặt với mật độ mỏng, và do nhiều cơ quan quản lý khác nhau, điều này là một trong những khó khăn, thách thức về công tác ứng phó với mưa lớn gây ngập lụt đô thị.

Do đó, các đơn vị quản lý cần phải xây dựng một hệ thống trạm đo mưa tự động đủ dày trên địa bàn thành phố (theo tiêu chuẩn quốc tế thì mật độ này là từ 5 đến 6 km một trạm).

Thông qua số liệu từ hệ thống này các cơ quan quản lý khi thấy mưa lớn hay cường độ mưa lớn chủ động triển khai phương án ứng phó, thông báo cho dân, hạn chế thiệt hại. Việc triển khai thành công các nội dung nói trên sẽ góp phần nâng cao chất lượng công tác phòng chống ngập tại thành phố; đa dạng hóa và nâng cao chất lượng sử dụng số liệu về ngập lụt theo hướng khách quan và định lượng.

Lifehub tổng hợp