Nước ta có ¾ diện tích là đồi núi, thuộc miền khí hậu nhiệt đới gió mùa. Vì vậy hiện tượng sạt lở đất xảy ra khá thường xuyên, đặc biệt là vào mùa mưa bão. Việc giao thông đi lại hoặc sinh sống gần những nơi hay sạt lở là rất nguy hiểm.
Mục tiêu của đề tài này là nghiên cứu và phát triển một hệ thống có thể thu thập các dữ liệu liên quan đến lượng mưa, gia tốc, vận tốc khối đất đá để đưa cảnh báo sạt lở và cảnh báo sớm.
| Mô tả đề tài |
Hệ thống sẽ phân tích hoạt động địa chất và đưa ra cảnh báo cho người dân và thực hiện cuộc gọi SOS tới người quản lý để kịp thời đưa ra những biện pháp thích hợp. Cùng lúc sẽ cập nhật vị trí xảy ra thiên tai lên website để hạn chế người dân đi vào vùng nguy hiểm.
Hệ thống gồm 3 phần: trạm thu thập tín hiệu, dữ liệu địa chất (1); trạm phân tích, đưa ra cảnh báo (3) và trạm báo động (4) được bố trí như hình 1:
Hình 1. Sơ đồ các phần tử trong hệ thống
Hình 2. Hình ảnh mô phỏng thử nghiệm
| Các khối chức năng |
Khối phân tích
- Các module phân tích sử dụng MCU MSP430G2553 làm xử lý trung tâm.
- Module sử dụng năng lượng từ nguồn năng lượng mặt trời nạp vào acquy.
- Thu thập dữ liệu từ cảm biến nhiệt độ, nhận dữ liệu môi trường thu thập được của trạm phân tích gửi qua module không dây Zigbee.
- Gửi dữ liệu lên server qua module GPRS A7.
- Phân tích dữ liệu để đưa ra cảnh báo, khi phát hiện sạt lở, khối phân tích sẽ gửi tín hiệu báo động đến khối cảnh báo đồng thời gửi tin nhắn, thực hiện cuộc gọi đến người quản lý khu vực.
Hình 3. Sơ đồ khối xử lý dữ liệu
Khối cảnh báo
- Các module phân tích sử dụng MCU MSP430G2553 làm xử lý trung tâm.
- Module sử dụng năng lượng từ nguồn năng lượng mặt trời và từ nguồn điện lưới 220VAC nạp vào acquy.
- Nhận tín hiệu cảnh báo của trạm phân tích gửi qua module không dây Zigbee.
- Nếu có cảnh báo hệ thống sẽ bật còi báo động và led chiếu sáng, gửi tin nhắn cảnh báo để báo hiệu cho người dân.
Hình 4. Sơ đồ khối cảnh báo
Server và website điều khiển
Server của hệ thống chạy hệ điều hành Windows Server 2012 [5] (như hình 5), được cài đặt MQTT message broker [6] để gửi/nhận dữ liệu từ hệ thống. Website xây dựng trên ngôn ngữ lập trình Java và dữ liệu được lưu trong MongoDB.
Hình 5. Giao diện server
Website đươc đăng tải công khai tại địa chỉ GREENDY.COM.VN. Website có đầy đủ các chức năng: đăng nhập, giám sát.
Hình 6. Giao diện trang điều khiển của website
| Kết Luận |
Việc nghiên cứu và chế tạo thành công “hệ thống phát hiện và cảnh báo sớm sạt lở đất” đem lại một sản phẩm giải quyết được rất nhiều vấn đề cấp thiết trong việc phòng chống, cảnh báo thiên tai như đự đoán và cảnh báo sớm, phát hiện và cảnh báo sạt lở, định vị vị trí sạt lở, ….
So với các hệ thống tương tự ngoài thị trường thì Hệ thống phát hiện và cảnh báo sớm sạt lở đất đáp ứng được các tiêu chí giá thành thấp, có thể đảm nhiệm nhiều chức năng như cảnh báo, thu thập dữ liệu môi trường, … Khả năng sử dụng hệ thống dễ dàng, đơn giản thông qua một vài thao tác cài đặt.
Hệ thống có 1 web site riêng để theo dõi tình trạng thiết bị, cập nhật, công khai vị trí sạt lở giúp người dân có thể biết và tránh không đi vào những khu vực nguy hiểm đó.
Hình 7. Hình ảnh thực tế của sản phẩm
| Tài liệu tham khảo |
[1] Mai Tuấn Đạt, “luận văn tốt nghiệp: Xe hai bánh tự cân bằng di chuyển trên địa hình phẳng”TP. Hồ Chí Minh (07/2005).
[2] Lê Mạnh Hải, “đồ án tốt nghiệp: Tìm hiểu về công nghệ zigbee” ieee 802.15.4.
[3] Datasheet, http://www.ti.com
[4] Phan Hoàng Thanh Tú, Nguyễn Văn Hải, “Tìm hiểu và triển khai hệ thống Windown Server 2012” Biên Hòa (2015).
[5] MQTT, PAHO Project, Eclipse.org
Đề tài dự thi TAPIT Share Contest của nhóm có mã số 03
Nguyễn Văn Sĩ, Lê Thị Hạnh, Hoàng Đại Quốc!