Sinh viên Trường ĐH Quốc tế chế tạo hệ thống quan trắc chất lượng không khí

Từ mong muốn góp phần bảo vệ môi trường, sức khỏe cộng đồng, nhóm sinh viên năm thứ ba Khoa Công nghệ Thông tin, Trường ĐH Quốc tế đã tạo ra một hệ thống quan trắc giám sát, dự báo chất lượng không khí bằng trí tuệ nhân tạo (AI) và Internet vạn vật (IoT).

Đây là hệ thống quan trắc chất lượng không khí ATMOS do nhóm 5 sinh viên thực hiện, gồm: Dương Trọng Nghĩa, Lê Tiến Phát, Trần Vũ Khánh Hưng, Võ Hoài Bảo, Nguyễn Huỳnh Thảo My. Sản phẩm đã đoạt huy chương Đồng giải thưởng “Thiết kế, chế tạo, ứng dụng” tại Liên hoan Tuổi trẻ Sáng tạo TP.HCM năm 2024.

Hiển thị dữ liệu theo thời gian thực

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 hướng dẫn cho Trọng Nghĩa và Tiến Phát trong thời gian hai sinh viên này tham gia tại Phòng thí nghiệm AIoT Lab Việt Nam. Theo Nghĩa, lý do nhóm cậu 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.

“Tụi mình 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. Do đó, nhóm mình quyết định ứng dụng IoT và AI để tạo nên một hệ thống giám sát, dự báo chất lượng không khí hiệu quả, giá thành rẻ mà mọi người đều có thể sử dụng” - Nghĩa bày tỏ.

Nhóm của Nghĩa bắt đầu nghiên cứu hệ thống này vào tháng 3/2024 và gặp khá nhiều khó khăn vì thiếu nhân sự. Hơn một tháng sau, 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 nên chiêu mộ thêm 3 thành viên là Khánh Hưng, Thảo My và Hoài Bảo.

Mỗi thành viên 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.

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…

Các dữ liệu mà phần cứng thu thập sẽ được đưa về ThingSpeak - một nền tảng điện toán đám mây, để phân tích và hiển thị dữ liệu lên ứng dụng ATMOS trên điện thoại theo thời gian thực. Mô hình AI của hệ thống cũng đưa lên ứng dụng dự đoán về những biến động của các yếu tố môi trường và chỉ số chất lượng không khí tại khu vực đặt thiết bị trong 1 giờ tới. Khi người dùng chọn chia sẻ những dữ liệu này lên website ATMOS, chúng ta có thể theo dõi và biết được khu vực nào bị ô nhiễm để tránh đi đến hoặc chuẩn bị biện pháp bảo vệ sức khỏe kịp thời.

Nghĩa thông tin thêm: “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”.

Sẽ đưa sản phẩm ra thị trường

Với những điểm sáng về ý tưởng, công nghệ, thiết kế, hệ thống quan trắc chất lượng không khí ATMOS đã vượt qua nhiều đối thủ đến từ doanh nghiệp và đoạt huy chương Đồng giải thưởng “Thiết kế, chế tạo, ứng dụng” tại Liên hoan Tuổi trẻ Sáng tạo TP.HCM năm 2024.

“Tụi mình xem cuộc thi này vừa là thách thức, vừa là cơ hội cọ xát, học hỏi. Đây là bước đi đầu tiên, tụi mình muốn chinh phục nhiều cuộc thi và phát triển hơn để nâng cấp hệ thống, góp phần mang lại nhiều lợi ích hơn cho cộng đồng” - Trọng Nghĩa chia sẻ.

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.

Về phần AI, nhóm nhận thấy độ chính xác chưa đạt đến mức mong muốn nên sẽ dựa trên tập dữ liệu cũ thu được, cải tiến thêm và áp dụng những mô hình AI mới để người dùng yên tâm khi sử dụng. Đồng thời, giao diện của ứng dụng, website sẽ được chỉnh sửa để cung cấp và giải thích các chỉ số cho người dùng một cách rõ ràng, trực quan hơn. Nhóm cũng dự định cập nhật tiếng Việt cho website, bên cạnh ngôn ngữ tiếng Anh hiện tại.

Nghĩa cho biết thêm: “Thiết bị của tụi mình 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”.

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.

HƯƠNG NHU - THU THẢO