Giám sát quản lý rừng bằng mạng cảm biến không dây hỗn hợp

Trong khuôn khổ chương trình thực hiện Nghị định thư Việt Nam - Nhật Bản, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội và Viện công nghệ Kyoto (Nhật Bản) đã phối hợp thực hiện đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mạng cảm biến không dây hỗn hợp ứng dụng cho giám sát quản lý rừng”.

Đề tài do TS. Nguyễn Trung Dũng, Viện Điện tử Viễn thông (Đại học Bách khoa Hà Nội) làm chủ nhiệm và đã đạt được nhiều kết quả tích cực. Điển hình là việc đã nghiên cứu và triển khai thành công hệ thống mạng cảm biến không dây phục vụ cảnh báo cháy rừng, góp phần hỗ trợ ngành kiểm lâm, người làm nhiệm vụ quản lý rừng… có thể khai thác thông tin liên quan bằng các thiết bị cảm biến hiện đại, dễ sử dụng.

Việc áp dụng công nghệ phục vụ mục tiêu chăm sóc và bảo vệ tài nguyên rừng, phát hiện và cảnh báo nguy cơ cháy, hỗ trợ đắc lực cho việc kiểm soát ra vào và bảo vệ một số loài cây quý. Nhóm nghiên cứu đã nỗ lực triển khai các hoạt động nghiên cứu khoa học và phát triển phần cứng, phần mềm cho các nút mạng, cũng như tích hợp hệ thống và phát triển ứng dụng.

Đề tài với các hoạt động nghiên cứu phát triển hàng ngày, sản phẩm phần cứng và phần mềm thường xuyên được thử nghiệm tại khuôn viên trường Đại học Bách khoa Hà Nội để kịp thời phát hiện lỗi và tiến hành hiệu chỉnh.

Sau khi đảm bảo sản phẩm được trang bị đầy đủ các tính năng, nhóm nghiên cứu tiến hành tích hợp hệ thống và cài đặt vận hành tại Vườn Quốc gia Cúc Phương. Đồng thời, đưa sản phẩm đi đo kiểm tại Cục Tiêu chuẩn Đo lường - Chất lượng (Bộ Quốc phòng) đạt công nhận các chỉ tiêu kỹ thuật theo đề xuất.

Theo kịch bản thử nghiệm tại Vườn quốc gia Cúc Phương, trong các vườn bảo tồn có tổng diện tích khoảng 200m x 200m sẽ được gắn 40 nút mạng cảm biến không dây, thu thập dữ liệu cho các ứng dụng: tưới cây, báo cháy, phát hiện di chuyển, chụp ảnh, hệ nhúng cổng điều khiển và các cơ cấu điều khiển camera, thiết bị thu thập dữ liệu (phục vụ tuần tra), điều khiển bơm tưới tự động…

Để có thể chuyển giao công nghệ và ứng dụng thực tiễn, nhóm nghiên cứu đã có nhiều cuộc thảo luận với cán bộ kiểm lâm nhằm nắm rõ nhu cầu sử dụng thiết bị di động vào tuần tra, canh gác cũng như chăm sóc và bảo vệ rừng.

Trong quá trình khảo sát, nhóm thu thập các số liệu thực địa để có thể hỗ trợ cho việc phát hiện sớm các sự việc như cháy, khô hạn, động vật và người di chuyển. Đồng thời, đo đạc chi tiết và kiểm thử các điều kiện về đất đai, không khí… nhằm xây dựng sơ đồ lắp đặt các cảm biến không dây (wireless sensor), máy tính nhúng điều khiển cổng (gateway embedded computer) và đầu cuối di động cho cán bộ kiểm lâm trong mạng cảm biến không dây hỗn hợp (heterogeneous wireless sensor HWSN).

Theo đó, nhóm nghiên cứu đã thiết kế, cập nhật cho hệ thống mạng cảm biến không dây hỗn hợp ứng dụng cho giám sát quản lý rừng; tiến hành các nghiên cứu để đảm bảo thành công về lâu dài cũng như đánh giá hiệu năng hoạt động và tối ưu hóa hệ thống; nghiên cứu và phát triển các thuật toán đo cảm giản lược (compressive sensing), mã mạng (network coding), mã hóa nguồn phân tán (distributed source coding - DSC) và định tuyến tiết kiệm năng lượng nhằm nâng cao hiệu quả truyền thông cho mạng cảm biến không dây hỗn hợp; triển khai ứng dụng thử nghiệm tại thực địa; thiết lập các chỉ tiêu kỹ thuật và đánh giá tiền khả thi.

Thành công của đề tài góp phần nâng cao năng lực của đội ngũ cán bộ khoa học công nghệ của Việt Nam trong việc tiếp cận, từng bước làm chủ những trang thiết bị nghiên cứu khoa học hiện đại.

PV