Các hệ thống IoT ngày càng có vai trò quan trọng trong sản xuất kinh doanh và mọi mặt của cuộc sống đang thu hút được sự quan tâm, nghiên cứu trên toàn thế giới với mục tiêu kết nối vạn vật, trong đó việc giám sát, thu thập thông tin là một phần quan trọng của hệ thống IoT. Việc nghiên cứu, xây dựng và làm chủ được một hệ thống IoT thời gian thực cả về phần cứng, phần mềm, phương thức kết nối, truyền tin rất có ý nghĩa trong khoa học công nghệ, từ đó làm tiền đề cho việc xây dựng các ứng dụng phục vụ cuộc sống.

Việc phát hiện, cảnh báo các nguy cơ cháy hiện nay được hầu hết các nước trên thế giới quan tâm và xác định là một việc quan trọng bởi việc phát hiện càng sớm thì càng góp phần giảm thiểu nguy cơ lan rộng của đám cháy, thiệt hại về người và của do đám cháy sinh ra. Việc giám sát, cảnh báo cháy trên thế giới được thực hiện đối với các tòa nhà, khu dân cư, cho đến các cánh rừng với các phương thức từ thủ công cho đến tự động, đặc biệt trong thời điểm hiện nay với sự tiến bộ vượt bậc của khoa học kỹ thuật thì việc ứng dụng các bộ cảm biến, hệ thống IoT, big data trong việc giám sát, cảnh báo cháy trở nên thuận lợi hơn. Tuy vậy, dù áp dung nhiều biện pháp khoa học tiên tiến thì việc cảnh báo cháy ở các khu chung cư, tòa nhà lớn còn gặp nhiều khó khăn vì nguy cơ phát sinh nguồn cháy phong phú, đa dạng, mỗi đất nước khác nhau thì người dân có thói quy sinh hoạt khác nhau nên mô hình của các nước chỉ có thể tham khảo khi thực thi tại nước bản địa.

Các vụ hỏa hoạn tại các tòa nhà, khu chung cư thường để lại nhiều hậu quả lớn cả về người và của, làm ảnh hưởng tiêu cực đến cuộc sống của người dân, đất nước không chỉ ở cả Việt Nam và trên cả thế giới. Hiện nay ở Việt Nam, việc giám sát và cảnh báo cháy đang nhận được sự quan tâm đặc biệt của các cấp quản lý cũng như nhân dân đặc biệt sau các tác động tiêu cực từ những vụ hỏa hoạn đã xảy ra thời gian gần đây. Các công việc giám sát, cảnh báo cháy hiện nay hầu như đang thực hiện giản đơn thông qua thiết bị cảm biến khói, nhiệt độ thuần túy và thường chỉ báo động khi đám cháy đã lớn hoặc lan rộng (để tham số giám sát vượt ngưỡng của thiết bị cảm biến), phục vụ chữa cháy. Biện pháp này không phải là một giải pháp tối ưu, do không phải lúc nào điều kiện chữa cháy cũng là thuận lợi. Tiếp đến, vị trí địa lý, thời gian trong ngày có thể gây khó khăn cho khí tài và nhân sự cứu hỏa tiếp cận đám cháy. Ngoài ra, hoàn cảnh và nguyên nhân cháy có thể tăng tốc độ hoặc sự lan truyền đám cháy. Đặc biệt, việc sơ tán, di dời người và tài sản tại các khu chung cư ở Việt Nam là một vấn đề khó vì thói quen sinh hoạt, ý thức sử dụng các thiết bị có thể tạo ra nguồn phát sinh cháy (điện, ga...) còn nhiều bất cập. Vì các lý do trên, một giải pháp cảnh báo cháy tập trung vào việc phòng tránh theo hướng cảnh báo sớm là cần thiết. Nhóm nghiên cứu nhận thấy để thực hiện việc hiệu quả việc cảnh báo sớm cần thực hiện các bước sau: Theo dõi các tham số nguy cơ ở từng khu vực cụ thể trong thời gian thực, thực hiện dự đoán nguy cơ cháy ở từng ii khu vực riêng biệt theo các tham số trên, thông báo các nguy cơ này trực tiếp cho chủ cơ sở ngay khi nguy cơ xuất hiện. Từ các yêu cầu trên, nhóm nghiên cứu nhận thấy để hệ thống có thể đáp ứng được các yêu cầu trên thì cần có một đặc điểm quan trọng nhất, đó là khả năng thu thập, tích lũy và phân tích các dữ liệu theo thời gian thực với mạng lưới cảm biến có độ phủ rộng, nên việc nghiên cứu và đề xuất giải pháp xây dựng xây dựng thử nghiệm hệ thống IoT hỗ trợ giám sát và cảnh báo cháy tại các khu chung cư theo thời gian thực mang ý nghĩa thực tiễn cao.

Đề tài “Nghiên cứu thiết kế thử nghiệm hệ thống IoT thời gian thực ứng dụng trong việc giám sát, cảnh báo cháy tại các khu chung cư” do nhóm tác giả gồm Cơ quan chủ trì Học viện Công nghệ Bưu chính viễn thông cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài TS. Nguyễn Trung Hiếu thực hiện với quan điểm phòng hơn chống, nhằm làm giảm sự tàn phá khốc liệt, tổn thất từ các vụ hỏa hoạn thì việc phát hiện và cảnh báo sớm đặc biệt là theo thời gian thực là một hướng đi thiết thực. Đề tài hướng tới xây dựng một hệ thống IoT thời gian thực nhằm thu thập thông tin có tính bảo mật, xác thực từ hệ thống cảm biến, các trung tâm thu thập và truyền tin từ đó làm dữ liệu cho việc thực hiện đánh giá sớm nguy cơ, nguồn gốc hỏa hoạn để truyền thông tin cảnh báo kịp thời đến người dân, đơn vị chức năng từ đó có thể đề xuất phương án tập hợp thông tin, bổ sung vào cơ sở dữ liệu các nguyên nhân, tình huống gây cháy.

Sau thời gian nghiên cứu, đề tài đã thu được những kết quả như sau:

- Nghiên cứu tổng quan về tình hình cháy nổ, các giải pháp giám sát, cảnh báo cháy trên thế giới và Việt Nam

- Nghiên cứu hệ thống IoT, các thành phần của hệ thống, các phương thức truyền tin, một số linh kiện, thiết bị được sử dụng để xây dựng hệ thống IoT

- Nghiên cứu, đề xuất mã sửa lỗi (Reed-Solomon, Golay) để nâng cao độ tin cậy đường truyền thông không dây, áp dụng cho modul vô tuyến nRF2401.

- Đề xuất xây dựng hệ thống IoT thời gian thực (gồm cả sensor, node, gateway, webserver, phương thức truyền tin...).

- Nghiên cứu ứng dụng hệ thống IoT thời gian thực cho việc giám sát, cảnh báo cháy tại các khu chung cư.

- Công bố 01 bài báo khoa học trên tạp chí chuyên ngành lĩnh vực Điện tử, Viễn thông và Công nghệ thông tin (đã được chấp nhận đăng).

Ứng dụng kết quả đề tài:

- Hỗ trợ đào tạo và nghiên cứu Hệ thống nhúng, mạng cảm biến, công nghệ IoT.

- Xây dựng các ứng dụng truyền tin không dây, đặc biệt là các đầu cuối IoT sử dụng modul vô tuyến nRF2401 giá thành rẻ, độ tin cậy cao.

- Hoàn thiện, sản xuất thử nghiệm hệ thống IoT thời gian thực hỗ trợ giám sát, cảnh báo cháy tại các khu chung cư, các tòa nhà.

Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể áp dụng vào thực tế trong việc thu thập thông tin từ các đầu cuối IoT (nhóm sensors) phục vụ quản lý, giám sát trong nông nghiệp, nhà thông minh, môi trường… Ngoài ra, có thể tạo ra sản phẩm mẫu hỗ trợ công tác giảng dạy, nghiên cứu trực quan trong ngành Điện tử, Viễn thông, Công nghệ thông tin.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 16896/2019) tại Cục Thông tin KHCNQG.

Đ.T.V (NASATI)