Sinh viên chế robot phát hiện dòng chảy xa bờ

Robot phát hiện dòng chảy xa bờ của nhóm sinh viên.

Dòng chảy xa bờ, nỗi ám ảnh kinh hoàng của người tắm biển, sẽ được phát hiện kịp thời giúp mọi người tránh xa nhờ một thiết bị robot gọn nhẹ của nhóm sinh viên Trường Đại học Nội vụ.

Nhận diện “tử thần” ở bãi biển

Nhóm sinh viên Nguyễn Duy Khang và Trần Viết Lân vừa chế tạo thành công robot phát hiện dòng chảy xa bờ nhằm ngăn ngừa tai nạn đuối nước khi tắm biển.

Dòng chảy xa bờ hay còn được gọi là dòng chảy xoáy ven bờ, dòng đứt ngang, dòng rút… là một luồng nước mạnh chảy theo hướng vuông góc từ bờ ra biển, tuy với kích thước rất nhỏ, nhưng tốc độ có thể đạt cực đại tới 2m/s.

Với vận tốc này, trong khoảng thời gian 1 phút, dòng chảy có thể cuốn trôi người tắm biển ra xa khoảng 120m. Khi đó, hầu như không ai có khả năng bơi ngược nó để vào bờ.

Dòng chảy xa bờ có bề ngang hẹp, khoảng 3 - 30m, bề dài ra biển là khoảng 100 - 150m và rất nhạy cảm với sự thay đổi của thời tiết. Thời tiết thay đổi thì hướng gió cũng sẽ thay đổi, hướng gió thay đổi thì sóng đánh vào bờ sẽ thay đổi, dẫn đến xói lở bờ biển, hình thành các dòng chảy xa bờ. So với sóng biển thì dòng chảy xa bờ chỉ nhỏ như các tế bào, nên rất khó nhận diện.

Sinh viên Nguyễn Duy Khang chia sẻ, theo thống kê, tại Việt Nam, trên 2.000 trẻ em tử vong do đuối nước mỗi năm. Việt Nam là một trong các quốc gia có tỉ lệ trẻ em đuối nước cao hơn các nước trong khu vực Đông Nam Á và cao gấp 10 lần các nước phát triển.

Đây là con số vô cùng đáng lo ngại và luôn là vấn đề nóng thu hút sự quan tâm của mọi người hiện nay. Một trong những nguyên nhân gây ra tình trạng này là dòng chảy tử thần - dòng chảy xa bờ.

Theo nhóm sinh viên, đã có nhiều giải pháp được đưa ra để xử lý khi gặp dòng chảy xa bờ như quan sát để tránh dòng nước, bơi cùng chiều để thoát khỏi dòng nước, nâng cao và cải thiện kĩ năng bơi.

Tuy nhiên các giải pháp ấy chưa thật sự hiệu quả, cần phải có giải pháp chủ động phân tích cụ thể và cảnh báo để người dân chủ động phòng tránh. Chính vì lý do đó mà mô hình robot phân tích và cảnh báo dòng chảy xa bờ nguy hiểm được ra đời.

Nhóm sinh viên đã thiết kế một robot ngầm gồm một số tính năng hỗ trợ con người trong việc phân tích và cảnh báo dòng chảy xa bờ nguy hiểm. Trong thiết bị sẽ ứng dụng công nghệ thị giác máy tính và trí tuệ nhân tạo để chạy các thuật toán giúp chụp ảnh, phân tích tốc độ, lưu lượng dòng chảy; ứng dụng công nghệ Internet of Things phục vụ người điều khiển có thể giám sát, theo dõi lộ trình, vận hành robot và đưa ra cảnh báo từ xa. Từ đó có thể thực hiện mô hình phân tích và cảnh báo dòng chảy xa bờ để phòng tránh các vụ tai nạn đuối nước đáng tiếc.

Quy trình hoạt động của robot phát hiện dòng chảy xa bờ.

Phát cảnh báo khi có dòng chảy xa bờ

Sinh viên Nguyễn Duy Khang cho biết, robot có khả năng vận hành ổn định và chính xác ở độ sâu 40 - 50m. Robot thực hiện được các tính năng thông minh như vận hành theo lộ trình được người dùng định trước, quay về vị trí xuất phát để nạp năng lượng khi điện năng cung cấp sắp hết. Robot có thể thu thập, xử lý và phân tích tốc độ, lưu lượng, độ xoáy của dòng nước.

Nhóm đã nghiên cứu ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) trong việc nhận diện dòng nước nguy hiểm, thông báo về trung tâm điều khiển và phát tín hiệu lên trên mặt nước.

Để người tắm biển có thể nhận diện dễ dàng dòng chảy xa bờ, nhóm đã thiết kế cánh tay robot rất dài. Khi xác định được vị trí dòng chảy nguy hiểm thì cánh tay sẽ kéo dài lên trên mặt nước để đánh dấu khu vực đó.

Dữ liệu để robot đưa ra cảnh báo là hệ thống cảm biến, nhận diện đo từ trường, tốc độ, lưu lượng, áp suất nước để phân tích môi trường, đưa ra kết quả chính xác và vận hành hiệu quả.

Sinh viên Trần Viết Lân cho biết, để phát hiện dòng chảy xa bờ, robot sẽ được thả xuống biển để lặn, ghi nhận các thông số nêu trên bằng các cảm biến. Robot lặn bằng động cơ. Với cơ chế này thiết bị có thể lặn mà không phụ thuộc vào thể tích khoang chứa như cơ chế thuần tàu ngầm.

Đồng thời giảm trọng lượng của thiết bị hơn nhiều, linh hoạt trong việc vận chuyển, nên việc chế tạo có thể đơn giản và hiệu quả hơn. Nhờ có robot mà chúng ta có thể dễ dàng kiểm soát và đẩy tiến trình quan sát, do thám dòng chảy xa bờ hiệu quả hơn.

Dòng chảy xa bờ thường tồn tại chủ yếu ở những vùng biển có sự tồn tại của các đỉnh nhọn địa hình cố định nhô ra biển, như trên đầu và bên cạnh các bờ kè, đê chắn sóng, cầu cảng, các công trình nhân tạo khác xây sát bờ.

Dòng chảy xa bờ xảy ra tại các bãi biển không phải khi nào chúng ta cũng có thể phân biệt được, vì nó là một hiện tượng thủy thạch động lực học biến đổi rất phức tạp, nên rất khó có thể dự báo trong mọi thời điểm và tại mọi nơi của các bãi tắm.

Nhóm sinh viên tự tin khi được ứng dụng, robot sẽ mang lại giá trị cho xã hội và cộng đồng, giảm thiểu rủi ro tai nạn đuối nước đáng tiếc. Nhóm đang tiếp tục nghiên cứu để giảm 5 - 10kg trọng lượng và kích thước của robot, tăng công suất động cơ để có thể lặn sâu hơn.

Ngoài ra, nhóm mong muốn cải thiện và tối ưu hóa hiệu quả của cánh tay robot để hoạt động linh hoạt, chính xác. Tiến xa hơn là có thể sử dụng cánh tay ấy để cứu hộ, cứu nạn các nạn nhân gặp tai nạn đuối nước.

Sau đó là bổ sung các cảm biến như đo chất phóng xạ (đang lắp đặt), đo chất lượng nguồn nước và các cảm biến có chức năng phục vụ cho việc nghiên cứu, đảm bảo an toàn vào hệ thống cảm biến.