So với phương pháp lấy mẫu thủ công hoặc trạm cố định, thiết bị tự hành có nhiều ưu điểm nổi bật: không phụ thuộc nhân công, lấy mẫu ở nhiều vị trí xa bờ, tiết kiệm thời gian, giảm chi phí vận hành, tránh nguy hiểm cho người lấy mẫu trong môi trường độc hại hoặc địa hình phức tạp.

Hiện nay, đa phần các cơ sở nuôi trồng thủy sản ở nước ta vẫn phụ thuộc vào kinh nghiệm của người nuôi và điều kiện tự nhiên như thời tiết, thổ nhưỡng, chất lượng nước… Việc chưa ứng dụng rộng rãi các công nghệ quan trắc môi trường khiến hoạt động này tiềm ẩn nhiều rủi ro về dịch bệnh, ô nhiễm và năng suất không ổn định.

Trước thực tế đó, Sở KH&CN TPHCM đặt hàng Viện Khoa học Tài nguyên Môi trường và Biến đổi khí hậu 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.

Thiết bị do nhóm nghiên cứu, chế tạo gồm ba bộ phận chính là thuyền tự hành, bộ điều khiển trung tâm và tay điều khiển, với hai chế độ điều khiển: thủ công và tự động. Ở chế độ thủ công, người vận hành có thể điều chỉnh hành trình và điểm lấy mẫu theo yêu cầu. Ở chế độ tự động, thuyền di chuyển theo quỹ đạo thiết lập trước, lấy mẫu tại các điểm định sẵn và gửi dữ liệu về máy tính bảng gần như tức thời, với độ trễ không quá 1 giây.

Thiết bị tự hành quan trắc môi trường nước thuỷ sản. Ảnh: NNC

Thuyền có thể tự di chuyển theo tuyến định sẵn nhờ hệ thống định vị GPS, đến đúng các vị trí cần quan trắc để lấy mẫu nước và thu thập thông số như nhiệt độ, pH, hàm lượng oxy hòa tan (DO), tổng chất rắn lơ lửng (TSS), nhu cầu oxy hóa học (COD)… Những dữ liệu này được truyền lên nền tảng đám mây, đồng bộ với ứng dụng điều khiển trên máy tính bảng Android, cho phép người dùng theo dõi theo thời gian thực, phân tích lịch sử số liệu, hiển thị biểu đồ và hành trình thực địa qua camera tích hợp.

Thiết bị có thiết kế nhỏ gọn (kích thước 1.200x350x170 mm, nặng 15kg), tốc độ di chuyển từ 5-10 km/h và có thể đạt 28 km/h, cự ly điều khiển lên tới 500m qua sóng RF hoặc điều khiển toàn cầu nhờ kết nối 4G. Thời gian hoạt động liên tục khoảng 3,5 giờ, lấy mẫu ở độ sâu tối đa 60 cm. Thiết bị vận hành ổn định trong cả môi trường nước ngọt và mặn, kể cả điều kiện khắc nghiệt như gió bão cấp 6.

Đặc biệt, nhóm nghiên cứu đã phát triển hệ thống đẩy kiểu phụt nước thay vì chân vịt. Cơ cấu này không gây nguy hiểm cho sinh vật dưới nước, vận hành hiệu quả ở vùng nước nông, phù hợp với đặc điểm vùng nuôi ven biển như Cần Giờ. Ngoài ra, hệ thống bơm lấy mẫu theo độ sâu lập trình (5–60 cm) giúp mở rộng khả năng khảo sát theo từng tầng nước, hỗ trợ phát hiện sớm nguy cơ ô nhiễm hoặc dịch bệnh từ đáy ao.

Tay điều khiển và ứng dụng trên máy tính. Ảnh: NNC

So với phương pháp quan trắc hiện nay – như lấy mẫu thủ công hoặc trạm cố định, thiết bị tự hành có nhiều ưu điểm nổi bật: không phụ thuộc nhân công, lấy mẫu ở nhiều vị trí xa bờ, tiết kiệm thời gian, giảm chi phí vận hành, tránh nguy hiểm cho người lấy mẫu trong môi trường độc hại hoặc địa hình phức tạp. Thiết bị cũng giúp giảm áp lực đầu tư cho trạm cố định vốn đắt đỏ nhưng dễ bị hỏng hóc hoặc mất mát.

Kết quả thử nghiệm tại hồ Hóa An (Đồng Nai), Trung tâm Nhiệt đới Việt Nga – Chi nhánh phía Nam, và Nhà máy Z114 (Tổng cục Công nghiệp quốc phòng) cho thấy thiết bị hoạt động ổn định, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và phù hợp thực tế vùng nuôi.

Theo nhóm nghiên cứu, giải pháp này có thể triển khai rộng rãi tại các vùng nuôi trồng thủy sản trên cả nước, đặc biệt là khu vực ao nuôi phân tán, mặt nước lớn hoặc vùng ven biển như Cần Giờ.

Đề tài đã được Sở KH&CN TPHCM nghiệm thu, đạt kết quả.

Ngọc Hân

Nguồn: https://khoahocphattrien.vn/