Nhằm thiết thực hỗ trợ công tác cứu hộ, cứu nạn trong mùa mưa lũ, thầy và trò Trường Cao đẳng Đà Nẵng phát triển sản phẩm phao điều khiển từ xa. Trong khi đó, nhóm sinh viên tại Đại học Đà Nẵng đã chế tạo phao cứu sinh thông minh có khả năng chủ động tìm đến người gặp nạn bằng công nghệ định vị và cảm biến.

Phao cứu sinh điều khiển từ xa

Thầy Hồ Viết Hà, Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Đà Nẵng mới đây vui mừng thông báo, thầy và trò nhà trường vừa thử nghiệm thành công phao cứu sinh điều khiển từ xa, sử dụng vật liệu composite sau 5 tháng nghiên cứu, chế tạo.

Thầy Đỗ Xuân Huy, Phó Trưởng khoa Cơ khí, Trường Cao đẳng Đà Nẵng (mặc áo xanh, ở giữa) giới thiệu nguyên lý vận hành của phao cứu sinh điều khiển từ xa

Thầy Hồ Viết Hà đồng thời là chủ nhiệm đề tài cho biết: ý tưởng phát triển sản phẩm này xuất phát từ đặc thù sông nước tại Việt Nam nói chung và thành phố Đà Nẵng nói riêng, với hệ thống sông ngòi, kênh rạch dày đặc và đường bờ biển dài.

Trong bối cảnh thiên tai, mưa lũ ngày càng diễn biến phức tạp, nguy cơ tai nạn đuối nước luôn hiện hữu, trong khi công tác cứu hộ vẫn phụ thuộc nhiều vào sức người.

Phương pháp cứu hộ truyền thống đòi hỏi nhân viên cứu hộ phải trực tiếp bơi ra tiếp cận nạn nhân nên bộc lộ những hạn chế: khó tranh thủ "thời gian vàng" để cứu sống nạn nhân; trong điều kiện thời tiết cực đoan, người cứu hộ cũng có thể gặp nguy hiểm. Bên cạnh đó, giới hạn sức người không thể cứu hộ liên tục trong thời gian dài.

Đó là lý do để thầy và trò Trường Cao đẳng Đà Nẵng nỗ lực sáng tạo trên cơ sở nghiên cứu và ứng dụng công nghệ tự động hóa để hỗ trợ con người trong công tác cứu hộ, cứu nạn. Sản phẩm có thể dùng cho lực lượng cứu hộ bãi biển hoặc dùng trong thời điểm thiên tai.

Thiết bị điều khiển từ xa được thiết kế gọn nhẹ, dễ thao tác

Nhóm không đặt mục tiêu tạo ra một thiết bị hoàn toàn mới, mà tập trung phát triển, cải tiến các mẫu phao đã có trên thị trường theo hướng chịu tải tốt hơn, bền hơn, vận hành ổn định, chính xác và đặc biệt là giảm giá thành để phù hợp điều kiện trong nước.

Mỗi giảng viên, sinh viên trong nhóm dự án đảm nhận các mảng khác nhau từ thiết kế kết cấu, thông số kỹ thuật đến đảm nhiệm lập trình... Thầy Đỗ Xuân Huy (Khoa Cơ khí) phụ trách về thiết kế cơ khí, kết cấu vỏ, thông số kỹ thuật...; thầy Phạm Ngọc Phúc (Khoa Tự động) phụ trách chính việc lập trình để thiết bị vận hành.

Phao cứu sinh có phần chân vịt được bao bọc hoàn toàn trong lồng bảo vệ dạng ống đạo lưu

Sau gần năm tháng nghiên cứu, chế tạo và thử nghiệm, thầy trò Trường Cao đẳng Đà Nẵng đã hoàn thiện mẫu phao cứu sinh điều khiển từ xa sử dụng vật liệu composite, được kỳ vọng hỗ trợ hiệu quả cho công tác cứu hộ tại bãi biển, khu vực sông nước và trong mùa mưa lũ.

Thiết bị được thiết kế theo tư duy module hóa với ba khối chức năng chính gồm khối cơ khí - vỏ phao, khối động lực và khối điều khiển - điện tử. Vỏ phao dạng chữ U, thiết kế khí động học, trên thân tích hợp còi và đèn báo hiệu. Người cứu hộ có thể điều khiển phao từ bờ bằng tay điều khiển sử dụng sóng vô tuyến 2.4 GHz, với tầm hoạt động ổn định khoảng 500 - 800m.

Theo thầy giáo Hồ Viết Hà, phao có thể hỗ trợ cứu cùng lúc 1-2 người, có khả năng nổi tốt và tiếp cận nhanh nạn nhân trong khu vực nước sâu hoặc dòng chảy mạnh. "Nhờ tận dụng linh kiện sẵn có trong nước và chủ động khâu thiết kế, nếu sản xuất và chuyển giao, giá thành sản phẩm dự kiến chỉ khoảng 15 - 20 triệu đồng, thấp hơn nhiều so với các thiết bị nhập khẩu", thầy Hà cho biết.

Từ khâu lên ý tưởng, thiết kế, lập trình đến thử nghiệm ngoài thực địa, người học phải liên tục điều chỉnh giải pháp sao cho phù hợp với điều kiện thực tế. Quá trình ấy giúp sinh viên hiểu rằng kiến thức chỉ thật sự có giá trị khi được đặt đúng chỗ, đúng lúc và phục vụ con người.

Phao cứu sinh điều khiển từ xa được phát triển theo hướng gọn nhẹ, dễ sử dụng nhưng vẫn bảo đảm độ ổn định cao trên mặt nước

“Cách làm này cũng phản ánh quan điểm xuyên suốt của Nhà trường, đó là đào tạo nghề không chỉ đáp ứng thị trường lao động, mà còn để hình thành đội ngũ kỹ thuật viên, kỹ sư có trách nhiệm với cộng đồng. Khi sản phẩm do chính tay mình tạo ra có thể góp phần cứu người, đó là bài học sâu sắc hơn bất kỳ giáo trình nào”, thầy Hà chia sẻ.

Bên cạnh ứng dụng sáng kiến trong thực tế, đây là giải pháp giáo dục để sinh viên tiếp cận với công nghệ thực tiễn - nơi công nghệ tự động hóa được ứng dụng để hỗ trợ con người một cách nhân văn.

Trong giai đoạn tới, nhóm nghiên cứu tiếp tục nâng cấp sản phẩm theo hướng tích hợp định vị, tự hành và từng bước nghiên cứu ứng dụng xử lý ảnh, trí tuệ nhân tạo (AI) để phao có thể tự nhận diện người gặp nạn, giảm phụ thuộc vào điều khiển thủ công trong những tình huống khẩn cấp.

Phao thông minh chủ động tìm đến người đuối nước

Đây là hướng tiếp cận khác được nhóm sinh viên gồm Nguyễn Văn Tài, Nguyễn Đức Trãi, Trần Thị Minh Nguyệt (Trường ĐH Kinh tế, Đại học Đà Nẵng), cùng Đặng Thành Sơn, Trần Văn Phúc (Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng) triển khai.

Sản phẩm này có khả năng chủ động phát hiện, định vị, cứu hộ bằng vòng tay tích hợp cảm biến áp lực, GPS và thiết kế phao có khả năng cơ động di chuyển đến người gặp nạn.

Các sinh viên của nhóm nghiên cứu thử nghiệm sản phẩm tại âu thuyền Thọ Quang

Nhóm đặt mục tiêu chế tạo một loại phao cứu sinh chủ động, ứng dụng công nghệ để tự tìm đến người gặp nạn - phương án hiện chưa phổ biến tại Việt Nam, trong khi các sản phẩm tương tự trên thế giới có giá rất cao.

Nghiên cứu được nhóm triển khai từ tháng 8-2022, hướng đến phục vụ du lịch đường thủy, du thuyền và các khu vực có nguy cơ tai nạn cao. Phao được làm bằng sợi composite, thiết kế hình chữ U, có thể treo sẵn trên mạn thuyền hoặc bờ sông, hồ và được cố định bằng khóa chốt điện từ. Phía đuôi phao gắn hai động cơ điện, cho tốc độ tối đa khoảng 20 km/h.

Người sử dụng được trang bị vòng tay tích hợp cảm biến áp lực và định vị GPS. Khi người rơi xuống nước, cảm biến vượt ngưỡng cài đặt sẽ kích hoạt tín hiệu gửi về bộ điều khiển trung tâm.

Đồng thời hệ thống GPS trên vòng tay và trên phao truyền dữ liệu vị trí để so sánh, từ đó kích hoạt phao gần nhất tự động mở chốt và di chuyển đến vị trí người gặp nạn.

Sinh viên Trần Văn Phúc, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết, nhu cầu sử dụng các thiết bị cứu hộ, cứu nạn như áo phao, phao tròn, túi khí… của người dân, du khách rất phổ biến. Tuy nhiên, các thiết bị này có chung nhược điểm là còn bị động, phạm vi cứu hộ thấp và chưa tối ưu giữa tính hiệu quả, độ thoải mái và giá thành.

Xuất phát từ ý tưởng đó, nhóm nghiên cứu, chế tạo thiết bị “Phao cứu sinh tự động tìm kiếm chủ động”, được phát triển theo tiêu chuẩn thuộc Công ước SOLAS (Safety of Life at Sea) có khả năng phát hiện sớm, chủ động tìm kiếm, cứu hộ khi xảy ra tai nạn đuối nước, bảo đảm các yêu cầu về tính hiệu quả và khắc phục nhiều hạn chế.

Được biết, vòng tay được nhóm nghiên cứu sử dụng linh kiện nhỏ, tối ưu năng lượng với thời lượng pin sử dụng được 2 tháng/lần sạc. Vòng tay có khả năng phát hiện đối tượng bị rơi xuống nước bằng cảm biến được tích hợp, tự định vị, phát tín hiệu khẩn cấp và thông tin vị trí đến phao qua sóng radio. Khi nạn nhân rơi xuống nước, vòng tay phát tín hiệu cứu hộ đến phao, sau khi nhận được tín hiệu, phao tự mở chốt và di chuyển đến vị trí nạn nhân và dừng tại chỗ để chờ cứu hộ.

“Ngoài ra, chúng em còn thiết kế ứng dụng quản lý, theo dõi toàn bộ thông tin của phao cứu hộ như tình trạng phao, lượng pin hoạt động và các thông số của hệ thống, qua đó giúp thiết bị luôn sẵn sàng và hoạt động hiệu quả”, Phúc chia sẻ.

Để đánh giá hiệu quả hoạt động của thiết bị, các thành viên trong nhóm đã thử nghiệm tại vùng biển Sơn Trà và âu thuyền Thọ Quang. Theo Đặng Thành Sơn, trong điều kiện sóng nhỏ và gió thổi từ biển vào bờ, phao xuất phát từ vị trí sát bờ có thể tiếp cận các vị trí trong bán kính khoảng 180m trong 2 phút.

Để đảm bảo tính sẵn sàng khi xảy ra sự cố, nhóm còn xây dựng ứng dụng di động quản lý toàn bộ hệ thống phao, theo dõi vị trí, tình trạng hoạt động, pin và kết nối với các đơn vị cấp cứu địa phương.

Tuy vậy, nhóm cũng thẳng thắn nhìn nhận những thách thức kỹ thuật khi đưa thiết bị ra môi trường biển. Theo Nguyễn Văn Tài (thành viên nhóm), tín hiệu GPS có độ trễ trong điều kiện sóng lớn, gió mạnh, ảnh hưởng đến khả năng định vị chính xác.

Nhóm đang nghiên cứu bổ sung kết nối bằng sóng vô tuyến để tăng độ ổn định, đồng thời nâng cấp động cơ để phao hoạt động tốt hơn trong điều kiện khắc nghiệt.

TS. Trần Hoàng Vũ, Trưởng khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng đánh giá cao ý tưởng của nhóm. Với giải pháp cứu hộ chủ động, thông minh, sản phẩm đáp ứng và phát triển theo hướng AI (trí tuệ nhân tạo). Song nhóm cần tiếp tục cải thiện, phát triển và thử nghiệm các yếu tố như nhận diện, tránh chướng ngại vật khi cứu hộ để hoàn thiện sản phẩm; khắc phục các nhược điểm khi sử dụng trong các môi trường cứu hộ khác nhau.

Sản phẩm phao thông minh chủ động tìm đến người đuối nước gắn liền với thực tiễn, phát huy được các chức năng cứu hộ khi xảy ra sự cố; đồng thời là đề tài cho nhiều sinh viên nhìn nhận, nghiên cứu để hình thành các ý tưởng, sáng tạo sản phẩm hữu ích trong quá trình học tập.

“Các dự án rất cần sự hợp tác của doanh nghiệp để thương mại hóa sản phẩm. Chúng tôi sẽ tiếp tục đẩy mạnh, khuyến khích sinh viên tham gia các phong trào nghiên cứu khoa học, hình thành và phát triển các mô hình, dự án khởi nghiệp; từ đó, phát huy vai trò trong việc đào tạo, tư vấn, phát triển nhân lực, góp phần xây dựng hệ sinh thái khởi nghiệp đổi mới sáng tạo trên địa bàn thành phố”, TS. Trần Hoàng Vũ nhấn mạnh.

Thành Nam