Chế tạo hệ thống quan trắc chất lượng không khí ATMOS

Nỗi sợ về không khí bị ô nhiễm

Nhóm 5 viên gồm: Dương Trọng Nghĩa, Lê Tiến Phát, Trần Vũ Khánh Hưng, Võ Hoài Bảo, Nguyễn Huỳnh Thảo My. Theo nhóm trưởng Dương Trọng Nghĩa, ban đầu, việc chế tạo hệ thống quan trắc chất lượng không khí ATMOS là đề tài nghiên cứu mà TS Lê Duy Tân - giảng viên khoa Công nghệ thông tin, trường ĐH Quốc tế (ĐHQG TP. HCM) hướng dẫn cho Trọng Nghĩa và Tiến Phát trong thời gian hai bạn tham gia tại Phòng thí nghiệm AIoT Lab Việt Nam. “Lý do nhóm chọn đề tài này xuất phát từ nỗi lo sợ ra đường hít phải không khí ô nhiễm khi chứng kiến cảnh trời Hà Nội xám xịt khói bụi trong vài năm gần đây”, Trọng Nghĩa nói.

Nhóm nghiên cứu muốn góp sức cho việc bảo vệ môi trường cũng như tạo ra một cộng đồng để bảo vệ môi trường, sức khỏe con người một cách tốt hơn: Ứng dụng IoT và AI để tạo nên một hệ thống giám sát, dự báo chất lượng không khí hiệu quả, giá rẻ, mà mọi người đều có thể sử dụng.

Bắt đầu nghiên cứu hệ thống này vào tháng 3/2024 và gặp khá nhiều khó khăn vì thiếu nhân sự, nhóm quyết định đưa dự án đến tranh giải “Thiết kế, chế tạo, ứng dụng” tại Liên hoan Tuổi trẻ Sáng tạo TP. HCM năm 2024. Nhóm kết nạp thêm 3 thành viên là Khánh Hưng, Thảo My và Hoài Bảo.

Mỗi thành viên trong nhóm đảm nhận một vai trò riêng. Trong đó, Trọng Nghĩa phụ trách về phần cứng và phát triển IoT; Khánh Hưng lo về phần ứng dụng AI và học máy; Tiến Phát, Hoài Bảo có nhiệm vụ vận hành hệ thống, ứng dụng và website; Thảo My đảm nhiệm việc quảng bá sản phẩm.

Các thành viên nhóm nghiên cứu.

Sau giai đoạn nghiên cứu, chế tạo đầu tiên, hệ thống quan trắc chất lượng không khí ATMOS đã thành hình với cấu tạo gồm phần cứng và phần mềm. Phần cứng là thiết bị ứng dụng IoT, công nghệ điện toán sương mù cùng các cảm biến chi phí thấp để quan trắc chất lượng không khí và nhiều yếu tố khác của môi trường (các chất ô nhiễm như PM2.5, CO2, CO; chỉ số UV; nhiệt độ và độ ẩm). Nhờ sự nhỏ gọn, thiết bị quan trắc chất lượng không khí của nhóm có thể xách tay và mang đi sử dụng ở mọi nơi như nhà ở, công ty, trường học…

Hệ thống quan trắc chất lượng không khí bằng trí tuệ nhân tạo (AI) và Internet vạn vật (IoT).

Nhóm nghiên cứu thử nghiệm thiết bị trên địa bàn TP. Thủ Đức, TP. HCM.

“Ngoài giá thành rẻ và đưa ra những dự báo cho cộng đồng thì hệ thống của tụi mình có thể phục vụ cho việc giảng dạy, chẳng hạn như dùng dữ liệu trên website để phân tích và nghiên cứu chuyên sâu hơn về môi trường”, Nghĩa cho biết thêm.

Thương mại hóa sản phẩm

Hiện tại, nhóm đã cải tiến hệ thống ATMOS ở giai đoạn 2. Cụ thể, thời lượng sử dụng thiết bị quan trắc không khí đã được tăng từ 4 tiếng lên 48 tiếng. Nhóm cũng thay đổi vi điều khiển STM32 có tích hợp wifi thay cho vi điều khiển Arduino để thiết bị hoạt động hiệu quả và dễ sử dụng hơn.

Trước mắt, các thành viên sẽ tiếp tục nâng cấp bộ phận cảm biến cùng dung lượng pin của thiết bị quan trắc để có thể dùng được trong vài tháng hoặc thay thế bằng pin năng lượng Mặt trời. Nhóm cũng muốn sử dụng thêm mạng mô hình nơ-ron nhân tạo để làm tăng hiệu suất dự báo của hệ thống.

Nghĩa cho biết thêm, thiết bị của nhóm vẫn đang được lắp ráp từ những thiết bị nhỏ. Nhóm rất mong trong tương lai có thể tự chế tạo hoàn toàn để tăng hiệu quả quan trắc, tối ưu chi phí. “Ngoài ra, tụi mình muốn đo thêm một số chỉ số khác trong không khí và tích hợp thêm chức năng cảnh báo mức độ ô nhiễm không khí vượt ngưỡng vào ứng dụng ATMOS trên điện thoại”, Trọng Nghĩa nói.

Dự án giành Huy chương Đồng, Giải thưởng “Thiết kế, chế tạo, ứng dụng” tại Liên hoan Tuổi trẻ Sáng tạo TP. HCM, năm 2024.

Sắp tới, nhóm sẽ tăng cường kết nối với các doanh nghiệp để hoàn thiện và đưa sản phẩm ra thị trường. Bên cạnh đó, nhóm còn hướng tới việc xây dựng một nền tảng để người dùng chia sẻ dữ liệu, thảo luận về các vấn đề liên quan đến chất lượng không khí và cùng nhau tìm giải pháp. Đồng thời, nhóm sẽ tăng số lượng thiết bị quan trắc để phủ sóng rộng và cung cấp dữ liệu chính xác hơn về chất lượng không khí ở nhiều khu vực khác nhau.

Theo TS Lê Duy Tân, hệ thống ATMOS được thiết kế nhỏ gọn, có thể xách tay, và các thiết bị đơn lẻ trong hệ thống có thể kết nối với nhau tạo thành một mạng lưới quan trắc chất lượng không khí. Hơn nữa, ATMOS áp dụng những công nghệ AI tiên tiến nhất để dự báo chất lượng không khí với độ chính xác cao. TS Tân cũng hy vọng nhóm ATMOS sẽ tiếp tục cải tiến phần cứng, phần mềm và đặc biệt là công nghệ AI để tạo ra sản phẩm tốt hơn, phục vụ sức khỏe cộng đồng.

Hà Chi