Ứng dụng công nghệ 4.0 vào biển báo hiệu cấp dự báo cháy rừng

Biển báo hiệu cấp dự báo cháy rừng tự động được thiết kể thể hiện được 5 cấp dự báo cháy rừng, đồng thời, tự động thu nhận các yếu tố khí tượng để tính toán cấp dự báo.

Tại hội thảo KH&CN mới đây do Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam tổ chức, công trình “Nghiên cứu thiết kế và ứng dụng biển báo hiệu cấp dự báo cháy rừng tự động trên nền công nghệ IoT” của TS. Phạm Ngọc Minh và cộng sự ở Viện Công nghệ thông tin, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã thu hút sự quan tâm của giới chuyên môn.

Biển báo hiệu cấp dự báo cháy rừng tự động trên nền công nghệ IoT do Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam thiết kế, sản xuất.

Nhu cầu cấp thiết

Cháy rừng luôn là vấn đề thế giới phải quan tâm, bởi gây ra những thiệt hại to lớn về người và của, làm ảnh hưởng đến môi trường sống. Sự ô nhiễm không khí do cháy rừng gây ra lớn gấp nhiều lần so với khí thải công nghiệp. Điển hình là cháy rừng ở nước Úc vào cuối năm 2019 đã làm 25 người thiệt mạng, hơn 2.000 ngôi nhà đã bị phá hủy, hơn 7.3 triệu ha đất bị thiêu rụi, một tỷ động vật đã chết.

Ở Việt Nam, ngày 28/6/2019, vụ cháy rừng ở Hà Tĩnh đã thiêu rụi hơn 30ha rừng thông, keo, bạch đàn. Bởi vậy, những hệ thống cảnh báo cháy rừng luôn là vấn đề được ưu tiên hàng đầu.

Trên thế giới, giải pháp cảnh báo cháy rừng phổ biến là các hạ tầng máy chủ, phần mềm và internet để lưu trữ, phân tích và cảnh báo nguy cơ cháy rừng. Các dữ liệu được thu thập qua vệ tinh. Còn ở Việt Nam, hoạt động phòng chống cháy rừng chủ yếu dựa vào lực lượng kiểm lâm tuần tra giám sát, mọi phương pháp cảnh báo còn rất thủ công, phạm vi theo dõi bị giới hạn do yếu tố địa hình, nên khả năng dự báo cháy kém, dẫn đến nhiều vụ cháy rừng với hậu quả rất nặng nề.

Theo quy định, biển báo hiệu cấp dự báo cháy rừng phải  đặt ở Hạt kiểm lâm của huyện – nơi gần bìa rừng tập trung dân cư và có nhiều người qua lại, để tăng ý thức bảo vệ rừng của người dân. Thế nhưng, các biển báo hiệu cấp dự báo cháy rừng ở Việt Nam chưa có bộ điều khiển tự động, mà việc cảnh báo còn thô sơ nên hiệu quả không cao.

: Biển báo hiệu cấp dự báo cháy rừng tự động trên nền công nghệ IoT đã được ứng dụng thành công ở nhiều tỉnh phía Bắc. Trong ảnh là biển báo tại Hạt kiểm lâm Phú Lương.

Trước thực trạng này, Công ty Cổ phần hệ thống thông tin Lâm nghiệp (FIS) đã đặt hàng các nhà khoa học của Viện Công nghệ thông tin để nghiên cứu và thiết kế biển báo hiệu cấp dự báo cháy rừng tự động, nhằm khắc phục các nhược điểm của biển báo hiệu thủ công như tốn thời gian, công sức, không kịp thời thông tin cấp dự báo cháy rừng để hỗ trợ lực lượng kiểm lâm bảo vệ rừng. Để thực hiện yêu cầu này, các nhà khoa học đã thực hiện công trình “Nghiên cứu thiết kế và ứng dụng biển báo hiệu cấp dự báo cháy rừng tự động trên nền công nghệ IoT”

Công nghệ 4.0 phục vụ cảnh báo cháy rừng

Theo yêu cầu cấp thiết của ngành Kiểm lâm, cần khắc phục các nhược điểm của biển báo hiệu thủ công được dùng trước đây như: Tốn thời gian, công sức, không kịp thời thông tin cấp dự báo cháy rừng.

Dựa trên các yêu cầu thực tế, các nhà khoa học của Phòng kỹ thuật điều khiển và Hệ thống nhúng - Viện Công nghệ thông tin đã nghiên cứu thiết kế, xây dựng bộ điều khiển tự động chỉ thị cấp dự báo cháy rừng, để thu thập và xử lý dữ liệu thông tin khí tượng (nhiệt độ, độ ẩm) kịp thời đưa ra cấp cảnh báo. Đặc biệt trong những trường hợp khẩn cấp có thể kịp thời cảnh báo.

Biển báo hiệu cấp dự báo cháy rừng tự động được thiết kể thể hiện được 5 cấp dự báo cháy rừng, đồng thời, tự động thu nhận các yếu tố khí tượng để tính toán cấp dự báo cháy rừng và điều khiển kim quay. Người quản lý có thể điều khiển biển thông qua ứng dụng trên điện thoại di động thông minh (Smart phone).

Biển có chế độ hoạt động tự động, tích hợp cảm biến, cứ một khoảng thời gian nhất định được cài đặt biển tự động lấy các yếu tố về khí tượng từ cảm biến ở thời điểm hiện tại theo thời gian thực, để tính cấp dự báo cháy rừng. Sau khi tính cấp dự báo cháy rừng, biển sẽ tự động điều khiển động cơ quay kim đến vị trí cấp tương ứng trên biển. Chế độ tự động mỗi khi kim quay thì có tin nhắn trả về cho số điện thoại của người quản lý biển.

Biển báo tại Hạt kiểm lâm Võ Nhai.

Với thiết kế của các nhà khoa học, bộ điều khiển trung tâm thu thập thông tin nhiệt độ và độ ẩm không khí để tính toán và điều khiển vị trí kim chỉ thị  cấp dự báo cháy rừng trên biển báo, đồng thời thông báo trực tiếp cho cán bộ của Hạt kiểm lâm về tình hình cấp dự báo cháy rừng qua mạng điện thoại di động.

Người quản lý biển có thể nhắn tin đến biển để điều khiển quay kim đến cấp mong muốn, tùy thuộc vào tùy thuộc vào tình hình thực tế. Khi kim quay đến vị trị cấp mong, muốn sẽ có tin nhắn trả về báo cho người điều khiển biển.

TS. Phạm Ngọc Minh cho biết sản phẩm đã hoàn thiện và và chuyển giao công nghệ cho Công ty Cổ phần hệ thống thông tin Lâm nghiệp thử nghiệm ứng dụng thực tế tại nhiều tỉnh phía Bắc như Lạng Sơn, Cao Bằng, Thái Nguyên, Lào Cai và Phú Thọ. Kết quả cho thấy biển báo báo hiệu cấp dự báo cháy rừng tự động đáp ứng được yêu cầu của ngành Kiểm lâm trong việc nâng cao chất lượng của hệ thống dự báo cháy rừng.

Theo TS. Phạm Ngọc Minh, sau khi đã hoàn thiện được thiết bị chỉ thị báo hiệu cấp dự báo cháy rừng kết nối không dây với trung tâm điều hành theo định hướng phát triển giải pháp phòng chống cháy rừng của ngành Kiểm lâm, tới đây, nhóm tác giả sẽ nghiên cứu phát triển tiếp hệ thống mạng cảm biến không dây giám sát cháy rừng diện rộng, để kết nối với bộ chỉ thị này và nâng cấp tính năng thông minh của sản phẩm.

Biển báo tại Hạt kiểm lâm thành phố Thái Nguyên.

Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu sẽ hợp tác chặt chẽ với doanh nghiệp, ngành Lâm nghiệp để phát triển một số ứng dụng: Hệ thống cảnh báo cháy rừng ứng dụng công nghệ thông tin hiện đại, hoạt động đồng bộ, tự động từ khâu thu nhận các thông tin số liệu khí tượng đến việc đưa ra kết quả các bản tin cảnh báo cháy rừng và bản đồ cấp cảnh báo cháy rừng; Giải pháp cảnh báo nguy cơ chặt phá rừng gồm hạ tầng máy chủ, phần mềm và internet để lưu trữ, thu nhận, phân tích và cảnh báo nguy cơ với rừng (cháy rừng, phá rừng) với dữ liệu ảnh vệ tinh, UAV, thiết bị cảnh báo (phân tích âm thanh), chụp ảnh thực địa,…