Quan trắc môi trường mặt nước lớn nuôi trồng thủy sản bằng thiết bị tự hành ứng dụng kỹ thuật robot và kết nối IoT

Ngành nuôi trồng thủy sản của Việt Nam đang đứng trước một bước ngoặt quan trọng với sự ra đời của thiết bị quan trắc môi trường nước tự hành ứng dụng kỹ thuật robot và kết nối IoT. Thiết bị này được phát triển bởi Viện Khoa học Tài nguyên Môi trường và Biến đổi khí hậu (Viện TNMT&BĐKH), giải pháp công nghệ cao này hứa hẹn giải quyết những thách thức lâu nay trong việc quản lý chất lượng nước, vốn là yếu tố then chốt quyết định năng suất và hiệu quả của ngành.

Thực tế cho thấy, lĩnh vực nuôi trồng thủy sản ở Việt Nam vẫn còn phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm truyền thống, các yếu tố tự nhiên như thời tiết, khí hậu, thổ nhưỡng. Việc áp dụng khoa học công nghệ chưa rộng rãi đã dẫn đến năng suất và hiệu suất canh tác chưa tối ưu. Công tác quan trắc môi trường nước, dù là cấp thiết, nhưng vẫn gặp nhiều khó khăn. Các phương pháp hiện hành như lấy mẫu thủ công đòi hỏi nhiều thời gian, nhân lực và độ chính xác cao nhưng không kịp thời. Trong khi đó, trạm quan trắc cố định không đảm bảo tính đại diện cho vùng nuôi lớn và tốn kém chi phí duy tu. Các trạm tự động liên tục dù tiên tiến nhưng lại có chi phí đầu tư cao và dễ mất mát, đồng thời việc lấy mẫu xa bờ luôn tiềm ẩn rủi ro cho người thực hiện.

Nhận thấy những "điểm nghẽn" này, đặc biệt là tại các địa phương có diện tích nuôi trồng lớn như huyện Cần Giờ, TP.HCM đã chủ động "đặt hàng" Viện TNMT&BĐKH cùng Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM nghiên cứu một thiết bị quan trắc môi trường nước cơ động. Yêu cầu đặt ra là thiết bị phải có khả năng tự hành trên mặt nước, lấy mẫu ở xa bờ theo tọa độ và thời gian định sẵn, đồng thời tích hợp kết nối IoT để theo dõi kết quả theo thời gian thực.

Từ yêu cầu đó, nhiệm vụ khoa học và công nghệ “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị quan trắc môi trường nước nuôi trồng thủy sản tự hành ứng dụng kỹ thuật robot và kết nối IoT” đã được triển khai. TS. Vũ Trọng Bách, chủ nhiệm nhiệm vụ, chia sẻ: "Thiết bị này có khả năng cơ động lấy mẫu xa bờ ở tọa độ xác định, ngoài ra thiết bị còn có khả năng tự hành theo quỹ đạo và thời gian thiết lập sẵn để quan trắc và báo cáo kết quả theo thời gian thực với kết nối IoT."

Sản phẩm trung tâm của nghiên cứu là "thuyền tự hành", một thiết bị thông minh gồm ba bộ phận chính: thuyền tự hành, trung tâm điều khiển và tay điều khiển. Thuyền được trang bị định vị GPS để di chuyển chính xác đến vị trí cần đo. Tại đó, nó sẽ tự động lấy mẫu và phân tích các chỉ số môi trường quan trọng như nhiệt độ, pH, hàm lượng ôxy hoà tan (DO), tổng chất rắn lơ lửng (TSS), nhu cầu oxy hoá học (COD). Đặc biệt, tất cả dữ liệu thu thập được sẽ được gửi lên đám mây (cloud), cho phép người dùng theo dõi các thông số theo thời gian thực, xem lịch sử thống kê, biểu đồ các giá trị cảm biến thông qua ứng dụng trên máy tính bảng Android. Người nuôi còn có thể xem hành trình trực tiếp qua camera stream và ra lệnh điều khiển trên ứng dụng.

Chiếc thuyền tự hành có kích thước gọn gàng (1200x350x170 mm), nặng 15kg, đảm bảo quan trắc các chỉ số theo Quy chuẩn QCVN 02-19:2014/BNNPTNT. Với tốc độ hành trình 5-10 km/h (tối đa 28km/h) và thời gian hoạt động liên tục lên đến 3,5 giờ, thuyền có thể lấy mẫu ở độ sâu tối đa 60 cm. Đặc biệt, thiết bị đẩy kiểu phụt nước được sáng chế riêng giúp thuyền hoạt động an toàn ở vùng nước nông, không gây nguy hiểm cho hệ sinh thái dưới nước, và có thể chịu được điều kiện sóng gió khắc nghiệt. Ngoài ra, module lấy mẫu nước có thể điều chỉnh độ sâu linh hoạt từ 5-60 cm theo lập trình hoặc điều khiển thủ công.

Thiết bị đã được thử nghiệm thành công tại hồ Hóa An (Đồng Nai) và Trung tâm Nhiệt đới Việt Nga – chi nhánh phía Nam, chứng minh khả năng tự hành và độ bền vượt trội.

Với những ưu điểm vượt trội này, thiết bị quan trắc môi trường nước tự hành không chỉ giúp người nuôi tiết kiệm chi phí đầu tư ban đầu mà còn mang lại sự linh hoạt, cơ động cao trong việc giám sát môi trường nước. Đây là sản phẩm phù hợp để triển khai rộng rãi tại các hợp tác xã, trang trại, và hộ dân nuôi trồng thủy sản trên cả nước. Đối với các cơ quan quản lý Nhà nước, thiết bị này hỗ trợ nhận kết quả quan trắc nhanh chóng ở khu vực chỉ định, loại bỏ nhu cầu nhân công đi lấy mẫu tại các nơi xả thải hay khu vực địa hình phức tạp, độc hại. Đây là một bước tiến quan trọng, góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành nuôi trồng thủy sản Việt Nam.

Nguồn: Sở KH&CN TP. Hồ Chí Minh