Trong những năm gần đây, Việt Nam đã chịu nhiều tác động tiêu cực từ sự nóng lên toàn cầu, biểu hiện rõ nhất là nhiệt độ tăng cao và lượng mưa suy giảm. Tình trạng này đã gây ra hạn hán nguy hiểm, xâm nhập mặn sâu rộng, ảnh hưởng nặng nề đến sản xuất nông nghiệp và đời sống dân sinh, đặc biệt là tại các khu vực Nam Trung Bộ, Tây Nguyên, Đông Nam Bộ và Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL).

Tại ĐBSCL, xâm nhập mặn thường đạt đỉnh điểm vào tháng 4 hoặc tháng 5, do hoạt động của thủy triều từ cả biển Đông và biển Tây. Trên sông Tiền và sông Hậu, độ mặn đã vượt qua 45‰, chiến xâm nhập sâu đến 70 km từ cửa sông, thậm chí có nơi ghi nhận tới 85 km (mức độ mặn từ 4‰ trở lên đã được coi là xâm nhập mặn).

Ven bờ xâm nhập mặn, ô nhiễm nguồn nước tại các dòng sông ở khu vực ĐBSCL cũng đang ở trình báo động. Thống kê gần đây cho thấy tổng lượng chất thải hàng năm của khu vực ước tính khoảng 3,7 triệu tấn, đáng sợ là có đến 90% lượng chất thải này chưa được thu gom và xử lý, mà trực tiếp hoặc gián tiếp chuyển đổi dòng sông thoát. Trong đó, rác thải sinh hoạt sử dụng khoảng 2,3 triệu tấn (bao gồm cả phân vật chất và gia cầm), rác thải công nghiệp và dịch vụ khoảng 1,4 triệu tấn. Ước tính tải lượng chất thải từ vật chất và gia cầm trên toàn vùng ĐBSCL rất lớn: BOD5 đạt 432,9 tấn/năm, COD đạt 1,643,8 tấn/ngày đêm (tương đương 600.000 tấn/năm), tổng lượng Nitơ là 86,8 tấn/ngày đêm (tương đương 31,700 tấn/năm), và tổng lượng Phosphor là 40,5// 14.800 tấn/năm).

Trước thực trạng đáng lo này, TS. Lê Hoàng Anh cùng các cộng sự tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long đã thực hiện đề tài: “ Thiết kế và chế tạo hệ thống cảnh báo xâm nhập mặn và ô nhiễm nguồn nước ở khu vực Đồng bằng sông Cửu Long ”. Hệ thống này có vai trò quan trọng trong cảnh báo và hiển thị các thông số ô nhiễm nguồn nước của vùng ĐBSCL, từ đó giúp các cơ quan quản lý và tiêu chuẩn dân chủ chuẩn bị các phương án ứng phó phù hợp với những thay đổi bất lợi của môi trường.

Đề án đã được hoàn thành, đạt được mục tiêu nghiên cứu tiêu điểm với các sản phẩm theo thuyết minh và hợp lý nghiên cứu. Cụ thể:

- Đưa ra các nguyên lý đo và các phương pháp đo của cảm biến đo độ mặn, pH, độ đục, COD.

- Hệ thống đo độ mặn tạo ra phản ứng được yêu cầu của một hệ thống đo độ mặn trong môi trường nước, hệ thống đo có thể đo được trong khoảng 0-100 ppt ở nhiệt độ phòng.

- Hệ thống đo pH tạo ra phản ứng được yêu cầu của hệ thống đo pH trong môi trường nước, hệ thống đo có thể đo được trong khoảng 0-14 pH ở nhiệt độ phòng.

- Độ nhạy của biến cảm ứng trên mỗi khoảng cường độ của dòng điện với số đo dãy số 0 – 100 NTU sai số ± 1% là phù hợp.

- Độ nhạy của biến cảm ứng trên mỗi khoảng mã hóa cường độ của dòng điện xác định trong môi trường nước với số lượng cho phép sai lệch ± 5%.

- Thiết lập các mạch cảm biến lên hệ thống quan sát để đo trực tiếp môi trường trực tuyến kiểm tra độ ổn định cũng như sai số của cảm biến.

- Thiết kế được thiết kế phần mềm hiển thị, giám sát các số quan sát môi trường có giao diện hoàn thiện, bố cục địa hài hòa. Thực hiện tính năng giám sát các trường môi trường đến với người dùng.

- Phần mềm còn cập nhật liên tục các tín hiệu mới nhất trên hệ thống, có hệ thống báo lỗi kết nối, tốc độ xử lý thông tin nhanh hơn, thời gian thu thập dữ liệu ngắn.

- Ứng dụng mô hình ước lượng và cảnh báo môi trường sử dụng các mô hình NARNET và LSTM định dạng chính xác đạt 96% trong quá trình huấn luyện và đạt độ chính xác xác thực cao lên đến 89% đến 100%.

- Qua quá trình thực hiện mô hình quan sát các môi trường thông số nước để xác định hệ thống hoạt động ổn định. Các giá trị cảm biến đo các môi trường thông số như độ mặn, PH, độ đục, COD được đo chính xác với sai số cho phép.

- Hệ thống nhỏ gọn, dễ vận hành, dễ lắp đặt, phù hợp cho nhiều địa hình quan sát khác nhau. Giao diện phần mềm thân thiện, dễ sử dụng, phù hợp với nhiều đối tượng khác nhau.

- Xây dựng các bài thực hành có thể áp dụng cho giảng dạy tại trường ĐHSPKT Vĩnh Long

Bên cạnh những thành tựu đã đạt được, đề xuất kiến ​​nghị các hướng phát triển tiếp theo nhằm nâng cao hiệu quả và tính ứng dụng của hệ thống. Cụ thể, cần tiếp tục mở rộng huấn luyện dữ liệu để tăng cường độ chính xác của độ sâu nơron mạng phương pháp (DNN) và cải thiện khả năng xử lý nhiễu trong quá trình thu hình ảnh. Đồng thời, hướng tới việc phát triển sản phẩm thành một thiết bị độc lập, có khả năng tích hợp hợp lý vào các thiết bị IoT nhỏ gọn và cung cấp ứng dụng giám sát tiện lợi trên điện thoại lợi thông minh. Ngoài ra, đề tài cũng đề xuất xuất bản khả năng mở rộng nhận biết thêm các thông số môi trường quan trọng khác như nhiệt độ và độ ẩm, hoàn thiện chế độ cảnh báo để đối phó với các rủi ro mà không mong muốn (ví dụ: mất điện), và tích hợp thêm các chế độ theo dõi các môi trường chỉ số khác như hạn chế, khí cụ H2S, NH3, CO2.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 20829/2022) tại Cục Thông tin, Thống kê.

Nguồn: NASATI