TS.Nguyễn Văn Thiện với nghiên cứu thiết kế hệ thống đo và giám sát chất lượng không khí

Chiều ngày 16/9/2022, Bộ Công Thương tổ chức họp Hội đồng nghiệm thu đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ “Nghiên cứu thiết kế hệ thống đo và giám sát chất lượng không khí AQI trong môi trường diện rộng dựa trên công nghệ LoRa/IoT’’ do TS.Nguyễn Văn Thiện - Phó Hiệu trưởng Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội làm chủ nhiệm. Hội đồng nghiệm thu đề tài gồm 07 thành viên do PGS.TS.Phạm Văn Diễn làm Chủ tịch Hội đồng.

Hội đồng nghiệm thu đề tài NCKH cấp Bộ

Trong hơn một năm thực hiện đề tài, nhóm tác giả của Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội và Đại học Quốc gia Hà Nội (gồm 10 thành viên) đã nghiên cứu thiết kế hệ thống đo và giám sát chất lượng không khí AQI trong môi trường diện rộng dựa trên công nghệ LoRa/IoT. Hệ thống hoạt động theo nguyên lý đo lường các tham số nồng độ khí độc hại (CO, NO2, SO2, O3), bụi siêu mịn PM2.5/PM10, nhiệt độ, độ ẩm không khí để tính toán chỉ số VN_AQI theo Quyết định 1459/QĐ-TCMT của Tổng cục Môi trường ban hành ngày 12/11/2019, từ đó đưa ra mức cảnh báo về chất lượng không khí.

TS.Nguyễn Văn Thiện - Chủ nhiệm đề tài báo cáo trước Hội đồng

Bằng cách kết hợp Internet vạn vật và mạng cảm biến với nhau tạo ra một hệ thống có ứng dụng cụ thể, như ứng dụng trong hệ thống xác định ô nhiễm không khí, nhóm tác giả đã hoàn thành một số nội dung chính:

- Phân tích các chất khí, yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng không khí. Tính toán chỉ số AQI theo TCVN để thực hiện cài đặt và hiệu chỉnh hệ thống quan trắc.

- Phân tích xây dựng, thiết kế phần cứng bao gồm các module: Module sensor SN-01 đo tham số nhiệt độ, độ ẩm, bụi siêu mịn PM2.5, bụi mịn PM10; module sensor SN-02 đo nồng độ không khí: CO, NO2, SO2, O3; module Router; module Gateway. Tổ chức cấu hình phần cứng hệ thống bao gồm: các module Sensor node; module ghép nối trung tâm sử dụng các công nghệ LoRa/IoT.

Cấu trúc mạng quan trắc

Phần cứng thiết bị Sensor Node SN-01

Nhóm nghiên cứu đã xây dựng thành công các phần mềm:

- Phần mềm nhúng viết cho MCU (ARM) thực hiện tổ chức thu thập dữ liệu từ cảm biến, tổ chức giao thức truyền thông wireless, kiểm tra lỗi, thực hiện quy trình truyền/nhận dữ liệu trong hệ thống. Ngoài ra phần mềm còn có chức năng cảnh báo tại hiện trường.

- Phần mềm dùng để test và cài đặt tham số thiết bị, theo dõi dòng dữ liệu đường truyền được viết trong môi trường Visula Basic 2012. Với phần mềm này người vận hành có thể cấu hình hệ thống mạng LoRA và hiệu chuẩn hệ thống đo.

- Phần mềm SCADA viết trong môi trường Java và SQL. Với phần mềm này, người dùng có thể quan sát các giá trị tham số tại các cảm biến, phân tích đưa ra cảnh báo, có thể cài đặt chế độ tự động cảnh báo hoặc điều khiển on/off một số thiết bị phía dưới hiện trường. Ưu điểm của phần mềm là giao diện thân thiện, dễ quản trị và sử dụng; phần mềm viết dưới dạng Web nên người dùng có thể truy cập tại mọi nơi, mọi lúc với điều kiện nơi đó có mạng internet hoặc sóng 3G/4G.

Kết quả thử nghiệm

Thông qua thực nghiệm đo chất lượng không khí nhiều lần tại khu vực dân cư trên nhiều thiết bị, nhóm thu được các kết quả khả quan như: Thử nghiệm thu thập dữ liệu trên module SN-01 và so sánh với máy đo EXTECH 445703 (đo nhiệt độ, độ ẩm có độ chính xác ±5%), máy đo Aeroqual (đo PM2.5, PM10 có độ chính xác ±0.002 mg/m3). Thử nghiệm thu thập dữ liệu trên module Sensor Node SN-02. Các lần lấy mẫu cách nhau 10 phút. Kết quả dữ liệu từ SN-02 được so sánh với Máy đo đa khí cầm tay Oceanus OC-1000 có độ chính xác ±3% và độ lập lại ≤1%.

PGS.TS.Phạm Văn Diễn - Chủ tịch Hội đồng nghiệm thu đánh giá cao kết quả nghiên cứu của đề tài

Đánh giá về kết quả của đề tài, các thành viên Hội đồng nghiệm thu đều đánh giá cao kết quả nghiên cứu, nhóm nghiên cứu thực hiện công phu, bám sát với mục tiêu và yêu cầu đề ra.

Phát biểu kết luận nghiệm thu, PGS.TS.Phạm Văn Diễn - Chủ tịch Hội đồng nghiệm thu nhất trí với các nhận xét, đánh giá của thành viên Hội đồng; chủ tịch đánh giá cao kết quả nghiên cứu, những nỗ lực, cố gắng và tâm huyết của nhóm nghiên cứu thực hiện đề tài. Chủ tịch Hội đồng nghiệm thu đề nghị nhóm nghiên cứu tiếp thu các ý kiến góp ý, nhận xét của các thành viên Hội đồng để tiếp tục chỉnh sửa, hoàn thiện và hướng tới phát triển nghiên cứu mở rộng hơn.