TRẠM GIÁM SÁT LŨ KHÔNG SỬ DỤNG PIN: HƯỚNG TỚI MỘT GIẢI PHÁP THU THẬP DỮ LIỆU BỀN VỮNG

Lũ lụt là một trong những thảm họa thiên nhiên gây thiệt hại nghiêm trọng nhất, không chỉ cướp đi sinh mạng con người mà còn tàn phá cơ sở hạ tầng. Dưới tác động của biến đổi khí hậu, tần suất và cường độ của các trận lũ ngày càng gia tăng. Ở các khu vực nhiệt đới như Việt Nam, mưa lớn kéo dài có thể khiến mực nước sông dâng cao đột ngột, trong khi tại châu Âu, các cơn bão di chuyển nhanh thường gây ra lũ quét cục bộ. Việc giám sát lũ lụt một cách đáng tin cậy, chi phí thấp và bền vững là vô cùng cần thiết. Tuy nhiên, các nút cảm biến truyền thống sử dụng pin thường gặp hạn chế về tuổi thọ, chi phí bảo trì cao và gây tác động tiêu cực đến môi trường. Để khắc phục những hạn chế này, Trường Đại học Quy Nhơn đã hợp tác với Đại học KU Leuven phát triển các cảm biến lũ không dùng pin, có khả năng thu năng lượng từ môi trường xung quanh để hoạt động lâu dài và bền vững. Thiết kế linh hoạt của hệ thống cho phép ứng dụng hiệu quả ở cả những vùng nhiệt đới hẻo lánh lẫn các môi trường khan hiếm năng lượng tại châu Âu.

Hình 1. Các trạm quan trắc mực nước không sử dụng pin được lắp đặt: (a) tại P. Quy Nhơn Bắc, Tp. Quy Nhơn, tỉnh Gia Lai, Việt Nam; (b) tại Leuven, Bỉ.

Trong nghiên cứu mang tính sáng kiến này, chúng tôi đã công bố hai bài báo khoa học. Bài báo thứ nhất [1] trình bày thiết kế và triển khai một nền tảng IoT không dùng pin, có thể ứng dụng linh hoạt cho nhiều mục đích giám sát môi trường khác nhau. Kết quả nghiên cứu được phát hành dưới dạng mã nguồn mở, tạo điều kiện cho các nhà phát triển dễ dàng xây dựng, tùy biến và mở rộng các ứng dụng IoT không pin trong tương lai. Bài báo thứ hai [2] giới thiệu FloodTracker – một nền tảng giám sát lũ không pin và không dây, tích hợp cảm biến thế hệ mới, mạng NB-IoT, cùng cơ chế quản lý năng lượng tự thích nghi. Giải pháp này giúp đơn giản hóa việc triển khai và đảm bảo khả năng vận hành lâu dài. Kết quả thử nghiệm cho thấy FloodTracker có làm việc tin cậy tại hai khu vực có điều kiện khí hậu tương phản – Đông Nam Á (Việt Nam) và Tây Âu (Bỉ) (với tỷ lệ thời gian hoạt động (uptime) đạt 98%). Ngoài ra, hệ thống sử dụng cảm biến LiDAR mới, có khả năng đo mực nước ở khoảng cách xa gấp 4 lần so với các phương pháp trước đây.

Toàn bộ phần cứng, phần mềm và dữ liệu của hệ thống đều được công bố dưới giấy phép mã nguồn mở. Thêm vào đó, dữ liệu thời gian thực từ các trạm quan trắc không sử dụng pin được lắp đặt tại Bỉ có thể được truy cập trực tuyến (Tại đây). Cả hai bài báo [1, 2] đều được công bố tại Mobiquitous, một hội nghị hàng đầu trong lĩnh vực Internet of Things (IoT). Bên cạnh đó, công trình nghiên cứu này cũng là nền tảng cho nhiều luận văn thạc sĩ tại Khoa Khoa học Máy tính, Đại học KU Leuven.

Tài Liệu Tham Khảo

[1] Van-Vu Bui, Shuaibu Musa Adam, Brendan James Mackenzie, Ashok Samraj Thangarajan, Mengyao Liu, Sam Michiels, Nelson Souto Rosa, Phuong Huynh Nguyen Bao, Danny Hughes, Flute: Enabling a Battery-Free and Energy Harvesting Ecosystem for the Internet of Things, EAI MobiQuitous 2023, volume 594, issue Part 2, 13 pages, Melbourne, Australia, November 14-17, 2023.

[2] Van-Vu Bui, Brendan James Mackenzie, Shuaibu Musa Adam, Sam Michiels, Phuong Huynh Nguyen Bao, Danny Hughes, FloodTracker: Towards Truly Wireless and Battery-Free Flood Monitoring with Flute, EAI MobiQuitous 2025, 20 pages, Shanghai, China, November 7-9 , 2025.