Ô nhiễm môi trường biển, xả thải ra biển mà lớn nhất là vụ Fomosa ở Hà Tĩnh năm 2016 khiến nhóm rất quan tâm. Điều này thôi thúc một nhóm sinh viên gồm: Bùi Quốc Chiến, Nguyễn Đăng Khoa, Đặng Cao Cường, cùng học Khoa Điện – Điện tử, ĐH Bách khoa, ĐH Quốc gia TP.HCM sáng chế. Nhóm đã tạo ra một loại thuyền tự hành, giám sát mọi “di biến động” của môi trường biển.

Sản phẩm thuyền không người lái của nhóm đã đạt giải ba, lĩnh vực kỹ thuật, cuộc thi “Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka” do Thành đoàn TP.HCM tổ chức năm 2018.

“Bất chấp thời tiết”

Thành viên Nguyễn Đăng Khoa chia sẻ, trước tình trạng ô nhiễm nguồn nước đang diễn ra phức tạp, ảnh hưởng không nhỏ đến đời sống người dân, đến việc phát triển kinh tế, đặc biệt hiện tại việc quan trắc, khảo sát sông hồ, kênh rạch đang tồn tại một số hạn chế như tính cơ động và hoạt động liên tục của việc quan trắc không cao; các chương trình quan trắc hiện nay hầu hết được thực hiện thủ công thông qua các thiết bị thô sơ; bên cạnh đó phương pháp đo nhanh liên tục đang được sử dụng còn nhiều hạn chế... “Do vậy việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo phương tiện thuyền không người lái (USV) tích hợp thiết bị đo chất lượng nước ứng dụng trong đo nhanh liên tục chất lượng môi trường nước là công nghệ phù hợp để khắc phục các khó khăn, nhược điểm trên. Đồng thời bổ sung cho các công nghệ hiện có nhằm nâng cao hơn nữa độ tin cậy trong công tác quan trắc môi trường, hỗ trợ một phần công việc của con người”, Khoa nói.

Loại thuyền này giúp con người có thể giám sát từ xa, theo thời gian thực môi trường biển mà không cần phải thực hiện các công việc lấy mẫu, kiểm tra thủ công như trước đây.

Theo thành viên Bùi Quốc Chiến, việc ứng dụng thuyền tự hành có thể giúp con người giám sát chất lượng nước ở ao, hồ, kênh, rạch, bờ biển… một cách thường xuyên, bất kể điều kiện thời tiết và địa hình nào.

“Việc quan trắc các chỉ số môi trường thực hiện tự động với độ chính xác cao, nên không thể có chuyện sửa chữa thông số, nhằm báo cáo sai lệch về chất lượng nước” - Chiến chia sẻ.

Điểm nổi bật của chiếc thuyền chính là ứng dụng công nghệ, các chỉ số chất lượng môi trường nước được thiết lập sẵn, thuyền tự hành sẽ tự động lấy mẫu, kiểm tra và gửi dữ liệu về máy chủ theo một quy trình đã được lập trình.

Theo Nguyễn Đăng Khoa, nhóm đã tiến hành thử nghiệm mô hình thuyền tự hành trên bể bơi và cho kết quả tốt khi thuyền có thể tự lấy thông tin môi trường và di chuyển theo lập trình có sẵn.

Sản phẩm thuyền tự hành của nhóm tham gia cuộc thi Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka năm 2018.

“Cứu hộ trên biển”

Không chỉ dừng lại ở việc giám sát mọi di biến động của môi trường biển, nhóm còn hướng đến việc trang bị cho thuyền tự hành khả năng “cứu hộ” trong các trường hợp khẩn cấp mà con người cần sự giúp đỡ. Cụ thể, thuyền tự hành sẽ tuần tra biên giới trên biển, tìm kiếm người mất tích, cứu hộ bằng cách cung cấp áo phao, thực phẩm cho người bị nạn.

Thành viên Đặng Cao Cường cho biết: “Muốn làm được điều đó thuyền phải trang bị nhiều loại cảm biến, camera quan sát, hệ thống phân tích dữ liệu… Cần phải có đầu tư về công nghệ lớn mới có thể gia tăng những tiện ích cho thuyền tự hành”.

Chiếc thuyền của nhóm hiện có 2 khoang, đây là điểm mà theo nhóm là sự lựa chọn tốt hơn để thuyền không bị lật úp, giúp bảo vệ các thiết bị trên thuyền. Không những thế, độ rung lắc thấp cũng là một yếu tố cơ bản giúp đảm bảo các thiết bị cảm biến trên tàu hoạt động chính xác và lâu dài. Không gian trên USV 2 thân cũng rộng hơn nên cho phép bố trí nhiều thiết bị hơn, phù hợp cho nhiều nhiệm vụ khác nhau.

Nguyễn Đăng Khoa tiết lộ: “Thân tàu được làm bằng vật liệu composite với các ưu điểm như nhẹ hơn khoảng 50% trọng lượng tàu gỗ hoặc thép cùng cỡ; sức bền cao do ít bị ăn mòn, không bị tác động bởi muối hoặc các hóa chất trong môi trường nước (thích hợp hoạt động trong nhiều môi trường nước khác nhau kể cả môi trường biển). Mô đun đàn hồi thấp của composite làm cho nó có tính dẻo dai, có khả năng chịu va đập. Chi phí bảo trì thuyền thấp do không bị rỉ sét”.

Về phần cứng thì toàn bộ quá trình xây dựng, thiết kế, lựa chọn vật liệu để làm thân thuyền đều được tính toán, mô phỏng với điều kiện sẵn có ở Việt Nam. Thuyền có khả năng chống lại các điều kiện bất lợi của môi trường khi hoạt động và các mô đun, cảm biến có thể dễ dàng tích hợp thêm để thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau tùy thuộc vào từng môi trường cụ thể. Về phần mềm nhóm xây dựng được giải thuật điều khiển và dẫn đường với sai số thấp, độ chính xác cao. Hiện tại, thuyền có 2 chế độ điều khiển là bằng tay hoặc tự động di chuyển theo lộ trình được xác định trên Google Map. Nhóm sử dụng mô đun GPS RTK nên có thể nhận được vị trí của thuyền với độ chính xác cao hơn so với GPS thông thường. Sử dụng cảm biến gia tốc góc IMU để điều khiển góc xoay của tàu và sử dụng mô đun thu phát RF để truyền nhận dự liệu từ xa (tốc độ lên tới 250 kbps và xa với đường kính ngoài trời 1,6km).

Chia sẻ về kế hoạch sắp tới, Nguyễn Đăng Khoa cho biết: “Sắp tới nhóm sẽ tiến hành thử nghiệm ở các sông, suối, kênh rạch, thậm chí đưa ra biển với những điều kiện thời tiết và môi trường phức tạp hơn. Việc thử nghiệm này giúp nhóm chỉnh sửa cấu tạo, thiết bị trên thuyền thật tối ưu để thuyền có khả năng hoạt động tốt nhất trong mọi điều kiện”.

PV