Thiết bị cảnh báo mặt đường hỏng, ngập nước

Nhóm sinh viên Đại học Đà Nẵng sáng tạo thiết bị cảnh báo mặt đường hỏng, ngập nước.

Sử dụng cảm biến gia tốc và cảm biến mặt nước, nhóm sinh viên tại Đà Nẵng chế tạo thiết bị lắp trên xe có khả năng cảnh báo mặt đường hư hỏng và tình trạng ngập nước.

Cảnh báo rủi ro cho người tham gia giao thông

Nhóm sinh viên, gồm: Phạm Văn Phúc, Phan Đình Nam, Phạm Quang Trình, Nguyễn Văn Thắng (Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật) và Phạm Phương Nhi (Trường Đại học Kinh tế) thuộc Đại học Đà Nẵng vừa chế tạo thành công thiết bị cảnh báo mặt đường hỏng, ngập nước.

Phạm Văn Phúc cho biết, dành hơn một năm nghiên cứu, nhóm đưa ra phương án sử dụng cảm biến gia tốc và cảm biến mực nước có thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, dễ triển khai và không bị ảnh hưởng bởi thời tiết. Hai cảm biến được đặt dọc theo bộ giảm xóc bánh sau xe. Một cảm biến báo nước lắp dưới gầm xe và một cảm biến mực nước lắp bên hông xe để lấy các dữ liệu.

Khi xe chạy trên đường, bộ thu thập dữ liệu sẽ đọc cảm biến gia tốc, cảm biến mực nước, cảm biến phát hiện nước. Những dữ liệu này sẽ được gửi đến bộ xử lí trung tâm thông qua mạng 4G.

Nhóm sử dụng thuật toán xác định độ gồ ghề mặt đường thông qua dữ liệu từ hai cảm biến gia tốc. Cảm biến phát hiện nước và mực nước giúp xác định mức độ ngập trên đường. Dữ liệu được gửi về và hiển thị lên màn hình điện thoại theo thời gian thực.

Để đánh giá hệ thống, nhóm thực nghiệm trên các tuyến đường nội đô ở Đà Nẵng như Nguyễn Chí Thanh, Lê Lợi, Trần Phú... trong hai tháng. Do thời tiết không có mưa lớn nên nhóm tiến hành giả lập tình trạng ngập để cho hệ thống hoạt động.

Các dữ liệu về tình trạng mặt đường, ngập nước có độ chính xác 95%. Màn hình hiển thị tình trạng mặt đường theo màu, màu xanh thể hiện mặt đường đẹp và chuyển cam và đỏ ở tình trạng ổ gà từ nhẹ đến nặng. Mức độ ngập lụt cũng được hệ thống đo và cảnh báo mức ngập với đơn vị là cm.

Theo Phạm Văn Phúc, hiện trong nước có một số thiết bị công nghệ như máy bay không người lái (UAV), tích hợp camera để xử lý ảnh, giúp xác định tình trạng mặt đường.

Tuy nhiên, UAV hoạt động tốt trên các địa hình như quốc lộ, song lại không phù hợp với các tuyến đường nhỏ hơn trong nội đô, các đoạn bị che khuất như hầm đường bộ. Ngoài ra công nghệ này phụ thuộc vào thời tiết, điều kiện ánh sáng, mưa ngập mặt đường do sử dụng camera, dẫn đến kết quả không chính xác.

Nhóm đánh giá, hệ thống còn nhiều nhược điểm như trường hợp xe chạy qua vạch giảm tốc, hệ thống cách báo nhầm là đường bị hư hại. Hướng khắc phục của nhóm là ứng dụng trí tuệ nhân tạo để huấn luyện mô hình giúp phân biệt ổ gà với vạch giảm tốc.

Ngoài ra, khi hoạt động đôi khi dữ liệu bị chậm và tắc nghẽn do sử dụng cảm biến rẻ tiền. “Sắp tới nhóm sẽ sử dụng cảm biến chuyên dụng hơn và cho độ ổn định về mặt dữ liệu cao hơn”, Phạm Văn Phúc nói.

Góp phần bảo đảm an toàn giao thông

Nhóm sinh viên cho biết, quan sát thực trạng giao thông ở Đà Nẵng trong mùa mưa, các tuyến đường hay bị hư hỏng nhiều, nước bị ứ đọng, các “ổ gà, ổ voi” cũng theo đó xuất hiện.

Nhiều người khi chạy xe trên đường rất đúng luật nhưng vẫn gặp tai nạn, thậm chí bị thương khá nặng do sụp các “ổ gà”. Nếu có thiết bị cảnh báo được tích hợp trên điện thoại, chắc chắn số vụ tai nạn sẽ giảm thiểu đáng kể, góp phần vào giao thông an toàn.

Có 2 dạng “ổ gà” xuất hiện trên tuyến đường là “ổ gà” nông (những vết lõm nhỏ trên mặt đường, chiều sâu khoảng 50mm) và “ổ gà” sâu (những vết lõm có đường kính nhỏ hơn 1m).

Khảo sát trên thị trường, cũng đã có một vài thiết bị cảm biến cảnh báo nhưng giá thành rất cao và chủ yếu được lắp đặt trên các xe ô tô, xe gắn máy thì chưa có. Nhóm xác định tạo ra thiết bị đáp ứng được yêu cầu cảnh báo nhưng cũng phải dễ sử dụng, tự động hiển thị và cảnh báo tức thời, nhanh chóng, chính xác, giá thành rẻ. Chỉ có như thế thì sản phẩm mới có tiềm năng ứng dụng.

Nhóm mong muốn phối hợp với các hãng xe buýt trong nội đô để có thể thu thập được dữ liệu về tình trạng mặt đường, ngập nước của toàn thành phố một cách tự động. Dữ liệu này được đưa lên giao diện để giám sát, thông báo kịp thời giảm thiểu rủi ro cho người tham gia giao thông một cách nhanh chóng và hiệu quả.

Theo PGS.TS Nguyễn Ngọc Lâm, nguyên Trưởng phân Viện Điện tử - Tin học và Tự động hóa, giải pháp cảnh báo ổ gà, ngập nước là rất thiết thực, giúp người dân nhận biết khu vực đường hư hỏng.

Hệ thống cảnh báo ổ gà của nhóm thực hiện thông qua bộ giảm xóc xe được gắn cảm biến cần lưu ý, khi xe chạy tốc độ cao đi qua ổ gà nhỏ cũng có thể xóc rất mạnh. Ngược lại nếu chạy tốc độ thấp vào ổ gà lớn độ xóc ít đi.

Sản phẩm của nhóm giành giải Khuyến khích Cuộc thi Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka 2024 do Thành đoàn phối hợp Đại học Quốc gia TPHCM tổ chức. Thời gian tới, nhóm sẽ thu thập dữ liệu đầy đủ hơn về hiện trạng giao thông ở Đà Nẵng để huấn luyện AI đưa ra các cảnh báo chính xác hơn trước khi mời gọi đầu tư từ các doanh nghiệp có nhu cầu.

Mai Nhật