Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM ngày 19/12 tổ chức hội đồng tư vấn nghiệm thu nhiệm vụ khoa học - công nghệ "Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị uốn ống CNC". Sản phẩm hoàn thiện của nhiệm vụ về cơ bản mở ra một hướng tiếp cận mới cho ngành công nghiệp phụ trợ liên quan đến uốn ống kim loại với khả năng tự động hóa và độ chính xác cao, giá thành hợp lý.

Thực tế cho thấy, trong các ngành công nghiệp đang phát triển mạnh tại Việt Nam như ô tô, dầu khí, thực phẩm,… thì tỷ lệ các chi tiết, thiết bị dạng ống chiếm tỷ trọng khá lớn. Vì thế, các nhà máy luyện thép trong nước đang chủ động hoàn thiện các quy trình và thiết bị chế tạo các phôi thép dạng ống với chất lượng đang ngày càng tiệm cận với thế giới. Bên cạnh đó, chi tiết làm từ phôi ống cũng đã và đang được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực xây dựng và trang trí nội thất.

Trong khi đó, công nghệ sản xuất ống hàng loạt lớn hiện chỉ dừng lại ở dạng ống thẳng với các kích thước ống có thể dài đến 6m hoặc 12m. Tuy nhiên, trong quá trình ứng dụng, các chi tiết ống sẽ được bố trí phù hợp với không gian của thiết bị hoặc nhà xưởng.

Tính đến nay, để các chi tiết ống có hình dáng phù hợp với không gian sử dụng, phương pháp cắt ngắn và liên kết lại bằng phương pháp hàn là một trong những giải pháp thông dụng nhất hiện nay. Tuy nhiên, trong rất nhiều trường hợp quan trọng, các liên kết thông qua quá trình hàn sẽ không thể đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật. Vì vậy, để thay đổi từ dạng thẳng sang các hình dạng khác, phương pháp uốn ống đã được phát triển.

Trong các phương pháp uốn hiện nay, phương pháp biến dạng tạo hình là một bước đột phá trong lĩnh vực tạo hình cho các chi tiết dạng ống với những khả năng nổi bật như tạo ra các hình dáng với bán kính uốn thay đổi nhanh, giúp các chi tiết ống dễ dàng thỏa mãn các yêu cầu về hình dáng trong những không gian cực kỳ giới hạn; và vì không cần khuôn nên rất thích hợp cho cả dạng sản xuất hàng loạt và sản xuất đơn chiếc.

Máy uốn ống CNC hoàn thiện

Được biết, uốn là nguyên công chế tạo mà bản chất là làm thay đổi hướng thớ của tấm, thanh, dây hoặc ống. Uốn ống là phương pháp chế tạo được sử dụng để tạo thành ống vĩnh viễn bằng cách uốn cong chúng. Trong nhiều trường hợp, ống uốn cong hữu ích hơn ở dạng thẳng.

Việc uốn ống có thể được thực hiện thông qua một số quy trình khác nhau, bao gồm uốn kéo quay, uốn ép, uốn ép khung động và uốn lăn, nhưng mỗi phương pháp đều dựa trên các khái niệm cơ bản giống nhau. Các nguyên tắc uốn như độ giãn dài và bán kính uốn cong, cũng như các chức năng công cụ của trục lõi và con chạy, tạo thành nền tảng cho hầu hết các hoạt động uốn ống. Những nguyên tắc này giao nhau theo một số cách ảnh hưởng đến hiệu quả của sản xuất ống

Nhận định về hiệu quả kinh tế xã hội của nhiệm vụ khoa học - công nghệ "Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị uốn ống CNC" vừa hoàn thành, ThS. Bùi Quang Vinh khẳng định, với những ưu điểm trên, việc phát triển công nghệ và thiết bị uốn ống CNC theo nguyên lý biến dạng tạo hình (tạo hình sản phẩm dạng ống theo nguyên lý biến dạng liên tục không khuôn) sẽ giúp phát triển lĩnh vực tạo hình ống, từ đó, giúp các lĩnh vực công nghiệp mũi nhọn hiện nay của Việt Nam như ô tô, thực phẩm, dầu khí, thiết kế, chế biến thực phẩm, chế tạo và bảo trì máy,… có điều kiện chủ động hơn các trang thiết bị và nguồn vật tư trong sản xuất, tăng tỷ lệ nội địa hóa các chi tiết lắp ráp trên sản phẩm hoàn chỉnh.

Toàn cảnh buổi nghiệm thu nhiệm vụ khoa học - công nghệ

Nhóm triển khai nhiệm vụ khoa học - công nghệ cho biết, sau khi nghiên cứu nhiều dòng máy uốn ống nhập ngoại và các nguyên lý uốn ống phổ biến trên thế giới, kết hợp với nhu cầu thực tiễn từ nhiều doanh nghiệp Việt Nam, thì nhóm quyết định chọn phương án uốn ống bằng cách "thay đổi cơ cấu kẹp ống và đẩy ống" và "tạo hình theo phương tâm (phương Z)".

Nguyên lý chuyển động tạo hình ống khi uốn

Về cơ bản, đây là phương án thay đổi cơ cấu kẹp ống từ phương án "uốn bằng phương pháp đẩy ống từ dưới lên và kẹp ống bằng bộ kẹp tự động". Cụ thể, với việc thay đổi cơ cấu kẹp ống bằng các luynet được chế tạo riêng lẻ thay vì sử dụng cơ cấu kẹp tự động. Luynet được đặt dọc theo chiều dài ống, ở đầu mỗi chấu của luynet là một ổ lăn giúp biến ma sát trượt thành ma sát lăn, các chấu có thể tùy chỉnh lên xuống để thay đổi đường kính ống uốn lớn nhỏ khác nhau. Cụm đẩy ống được chế tạo dài hơn để có thể đẩy được hết ống khi đai ốc đã đi đến cuối hành trình.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống dẫn động cơ khí di chuyển ống dọc tâm

Là một phần của nhiệm vụ, ThS. Bùi Quang Vinh và các cộng sự tại Trung tâm Nghiên cứu Triển khai Khu Công nghệ cao cũng hoàn thiện khâu chế tạo hệ thống truyền động cơ khí cho máy uốn ống; cũng như chế tạo hệ thống điều khiển CNC cho máy uốn ống.

Về cơ bản, máy uốn ống CNC được hoàn thiện có khả năng đọc tập tin bản vẽ thiết kế kỹ thuật (G-Code), sau đó tiến hành uốn ống theo thiết kế đối với ống nguyên liệu. Từ phần mềm điều khiển, kỹ thuật viên vận hành có thể tùy chỉnh tốc độ đẩy ống, uốn ống (3 trục) cũng như một số thống số khác có liên quan. Về tốc độ uốn, đại diện nhóm triển khai cho biết, với ống quy cách 10mm(Φ10) và dày 0,8mm, thì tốc độ trung bình đạt mức 800 mm/phút, và bán kính cong nhỏ nhất mà máy có thể uốn đạt là 100 mm (±1mm). Máy có thể uốn ống dài tối đa 3.000mm.

Máy uốn ống CNC được vận hành trực tiếp từ máy tính

Có thể khẳng định rằng, việc nghiên cứu và phát triển thành công công nghệ uốn ống sẽ giúp Trung tâm Nghiên cứu Triển khai Khu Công nghệ cao (Ban Quản lý Khu công nghệ cao TP.HCM) góp phần thúc đẩy khả năng nghiên cứu của đội ngũ kỹ thuật; đồng thời tạo tiền đề cho quá trình chuyển giao các công nghệ mới trong ngành công nghiệp phụ trợ công nghệ cao đến các công ty thuộc Khu Công nghệ cao TP.HCM, cũng như các doanh nghiệp có nhu cầu trên địa bàn TP.HCM nói riêng và cả nước nói chung.

Nếu không đầu tư xây dựng “con người đô thị” tương thích trong môi trường mới, cho dù có đầu tư cơ sở vật chất hiện đại đến đâu, cũng vẫn xuất hiện “rào cản” rất lớn khi tiến hành chuyển đổi thành đơn vị hành chính mới, từ cấp huyện lên quận hoặc thành phố thuộc thành phố.

Xây dựng các huyện lên quận, thành phố trực thuộc TP.HCM giai đoạn 2021-2030 là một trong những chương trình đột phá của TP.HCM theo Nghị quyết Đại hội Đảng bộ TP.HCM nhiệm kỳ 2021 - 2025. Hiện các sở ngành đang triển khai 5 đề án nhánh: Kinh tế đô thị, Văn hóa đô thị, Hạ tầng đô thị, Con người đô thị và Quản lý nhà nước. Trong đó, đề án nhánh “Con người đô thị” do Viện Nghiên cứu phát triển TP.HCM chủ trì.

Từ thực tế phát triển cho thấy, tình trạng mất cân đối xảy ra giữa dân số tăng nhanh và khai thác đất đai không hiệu quả ở ngoại thành. Cụ thể, tốc độ tăng dân số 5 huyện quá nhanh (đạt bình quân trên 3,84%/năm trong giai đoạn 2016-2020) nhưng dân cư chủ yếu tập trung ở nông thôn ngoại thành, dẫn đến diện tích đất ở của nông thôn tăng nhanh (cụ thể: diện tích đất ở tại nông thôn 5 huyện tăng bình quân trên 3,04%/năm, so với tăng 1,56%/năm đối với đất ở đô thị của 5 huyện). Sự tập trung dân cư nông thôn dẫn đến tình trạng hạ tầng quá tải và không theo kịp nhu cầu định cư (do phát triển theo chuẩn nông thôn). Bên cạnh đó, bộ máy quản lý (nông thôn) cũng không theo kịp, dẫn đến quá tải và ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng trực tiếp đến cuộc sống người dân. Do đó, việc nhanh chóng nghiên cứu chuyển huyện thành quận hoặc thành phố thuộc thành phố trên địa bàn 5 huyện (từng phần hay tổng thể), là hết sức cấp bách, do khả năng sẽ gây hệ lụy đối với cuộc sống người dân.

Giới thiệu việc làm và đào tạo nghề cho thanh niên tại huyện Bình Chánh (Nguồn: thanhuytphcm.vn)

 Theo TS. Dư Phước Tân (Viện Nghiên cứu phát triển TPHCM), nhóm triển khai đề án nhánh “Con người đô thị” đã xác định được 6 yếu tố nội hàm của con người đô thị trên 2 khía cạnh “thích ứng” và “tiếp cận” để tổng hợp thành bộ tiêu chí về xây dựng con người đô thị. Đây là sự sáng tạo (mới), xét về mục tiêu xây dựng con người đô thị (thực chất là nguồn nhân lực nói chung) trong quá trình chuyển đổi từ huyện thành quận hoặc thành phố thuộc thành phố, hướng đến những giải pháp nhằm nâng cao năng lực của người dân thích ứng với lối sống đô thị, thay đổi sinh kế, tuân thủ pháp luật và nâng cao khả năng tiếp cận về nhà ở, dịch vụ và an sinh xã hội, cùng tiếp cận thông tin.

Nội hàm “con người đô thị”

Kết quả điều tra ngẫu nhiên 800 hộ gia đình trên địa bàn 5 huyện ở TP.HCM cho thấy, tính “thích ứng” trong sinh kế, thay đổi việc làm của người dân còn khá thấp (thấp nhất đạt mức độ 17,0% và cao nhất đạt gần 50,0%), nên cần tiếp tục có các giải pháp góp phần nâng cao khả năng “thích ứng” về thay đổi sinh kế, lối sống đô thị cho người dân ngoại thành khi chuyển đổi từ huyện sang quận/ thành phố thuộc thành phố sắp tới. Về khả năng “tiếp cận" nhà ở, chương trình xây dựng nông thôn mới trong 10 năm qua đã góp phần đáng kể trong việc nâng cao tiêu chí về tiếp cận nhà ở (nhất là đối với người nghèo). Sở thích tạo lập nhà ở của các hộ dân được trả lời theo xu hướng chọn loại nhà phố, chiếm tỷ lệ cao. Khả năng "tiếp cận" dịch vụ công được đánh giá qua chỉ số hài lòng, với kết quả nhìn chung đạt khá tốt, chỉ trừ dịch vụ y tế và dịch vụ thu gom rác có thứ tự về chỉ số hài lòng của người dân đạt thấp nhất trong số 7 loại hình dịch vụ, mặc dù chỉ số hài lòng không quá thấp (đạt từ 0,63-0,78). Khả năng “tiếp cận” an sinh xã hội về sử dụng bảo hiểm y tế (đạt 76,5%) và bảo hiểm xã hội (đạt 23,2%) là vẫn còn khá thấp, nên cần tiếp tục có giải pháp cải thiện trong thời gian tới. Riêng nhóm yếu thế (người có thu nhập thấp cần đảm bảo an sinh), cần chú trọng chăm lo cung ứng dịch vụ bảo hiểm y tế nhiều hơn.

Về dự báo để ngăn ngừa rủi ro, qua bài học kinh nghiệm đúc kết về 3 rủi ro khi tách huyện thành quận trước đây, cùng với 5 rủi ro về mối quan tâm lớn nhất của hộ dân qua điều tra, nâng tổng cộng lên 8 rủi ro cần được cảnh báo và ngăn ngừa sắp tới, đó là: (1) Tỷ lệ hộ nghèo đô thị tăng, (2) Tình hình vi phạm hành chính, tai nạn giao thông có thể gia tăng và (3) Tình trạng “bần cùng hóa” do sau khi nhận bồi thường do thu hồi đất, một số hộ dân đã không tiết kiệm, tiêu xài lãng phí; (4) Rủi ro về tình trạng ô nhiễm môi trường sẽ xảy ra nhiều hơn; (5) Giá đất tăng, gây xáo trộn cuộc sống người dân; (6) Khó khăn về thủ tục hành chính, do thay đổi địa danh; (7) Thay đổi sinh kế, nghề nghiệp, cần đào tạo lại, nâng cao trình độ; và (8) Thay đổi nếp sống hàng ngày ở nông thôn (thay đổi mối quan hệ láng giềng ở nông thôn, không còn).

Khu công nghiệp Hiệp Phước đã tạo việc làm trên 10.000 lao động, góp phần tích cực vào sự phát triển kinh tế - xã hội của huyện Nhà Bè (Nguồn: thanhuytphcm.vn)

TS. Dư Phước Tân chia sẻ, nếu không đầu tư xây dựng “con người đô thị” tương thích trong môi trường mới, cho dù các huyện ngoại thành có đầu tư cơ sở vật chất hiện đại đến đâu, cũng vẫn xuất hiện “rào cản” rất lớn, do không có sự tương đồng giữa một xã hội tương đối hiện đại với những con người cũng phải tương đối hiện đại; qua đó gây ra cản trở quá trình phát triển kinh tế xã hội của địa phương, khi tiến hành chuyển đổi thành đơn vị hành chính mới, từ cấp huyện sang cấp quận hoặc thành phố thuộc thành phố.

Thông qua quan điểm và định hướng để đưa ra các giải pháp đề xuất, đề án nhánh Con người đô thị còn xây dựng khung giải pháp, nối kết giữa vấn đề cẩn giải quyết, tiêu chí cần cải thiện và các giải pháp đề xuất. Có 2 nhóm giải pháp được đưa ra: (1) Nhóm giải pháp áp dụng chung cho 5 huyện bao gồm 9 danh mục Chương trình, kế hoạch được đề xuất, nhằm giải quyết về những rủi ro ngăn ngừa được dự báo có thể xảy ra và mối quan tâm lớn nhất của các hộ dân qua điều tra; (2) Nhóm giải pháp áp dụng riêng cho từng huyện, bao gồm 3 giải pháp cải thiện tiêu chí quy định và 11 giải pháp nhằm cải thiện cho tiêu chí bổ sung, cũng dưới dạng danh mục chương trình, kế hoạch được đề xuất (nhưng phân bổ cho từng huyện khác nhau). Dựa trên danh mục chương trình, kế hoạch được đưa ra, từng huyện sẽ cụ thể hóa dựa theo đặc thù của địa phương, để xây dựng mới hoặc tiếp tục cập nhật, kế thừa các chương trình, kế hoạch đã có, để thực thi hiệu quả theo từng địa bàn, nhằm cải thiện, nâng cao các yếu tố nội hàm con người đô thị 5 huyện trong quá trình chuyển đổi từ huyện sang quận hoặc thành phố thuộc thành phố. Ngoài ra, một số nguyện vọng, kiến nghị do người dân đề đạt, cũng được đưa vào những vấn đề kiến nghị với chính quyền trong thời gian tới.

Nhóm triển khai đề án kiến nghị, các cơ quan quản lý nhà nước cần dựa theo những yếu tố nội hàm của con người đô thị để chủ động đề ra các giải pháp nhằm tăng cường “khả năng thích ứng” môi trường mới cũng như “khả năng tiếp cận” dịch vụ và an sinh xã hội cho người dân ngoại thành. Cần tăng cường khả năng thích ứng về sinh kế, thói quen chuyển đổi nghề của người dân bằng các giải pháp hỗ trợ chuyển đổi nghề, đào tạo nghề, giải quyết việc làm. Biện pháp lâu dài và hiệu quả nhất chính là đầu tư về chính sách giáo dục, tạo điều kiện để người dân tiếp cận dịch vụ giáo dục giúp tự đào tạo, nâng cao chất lượng nguồn nhân lực, đáp ứng nhu cầu phát triển. Đồng thời, tiếp tục phát huy các giải pháp hỗ trợ đã và đang thực hiện ở các huyện như chính sách hỗ trợ phát triển doanh nghiệp, chính sách hỗ trợ khuyến khích chuyển dịch cơ cấu nông nghiệp theo hướng nông nghiệp đô thị, tạo điều kiện để phát triển các ngành nghề dịch vụ… qua đó tạo việc làm cho người dân.

Về tăng cường khả năng tiếp cận dịch vụ và an sinh xã hội, nhóm triển khai đề án đã kiến nghị cần cải thiện chất lượng dịch vụ y tế và dịch vụ thu gom rác (dịch vụ công). Đồng thời, tăng cường khả năng tiếp cận dịch vụ bảo hiểm xã hội và bảo hiểm y tế của người dân thông qua việc đổi mới công tác tuyên truyền, đẩy mạnh giao dịch điện tử, quản lý và sử dụng văn bản điện tử. Kết hợp với giải pháp xây dựng chương trình truyền thông nâng cao nhận thức về tuân thủ pháp luật và bảo vệ môi trường (ví dụ như hoạt động thu gom và phân loại rác tại nguồn). Mặt khác, cơ quan quản lý nhà nước cần có giải pháp để người dân sử dụng hiệu quả kinh phí do nhà nước bồi thường khi thu hồi đất, ngăn ngừa hiện tượng phá sản, do không tiết kiệm căn cơ, sau khi thu hồi đất.

Đoàn viên thanh niên hỗ trợ người dân Củ Chi thực hiện dịch vụ công trực tuyến

Về phía doanh nghiệp, cũng cần quan tâm đến vấn đề giảm thiểu ô nhiễm trong quá trình hoạt động sản xuất, quan tâm cải tiến chất lượng dịch vụ. Về phía tổ chức đoàn thể, chính trị xã hội, cần phát huy tối đa vai trò mình trong việc vận động, tuyên truyền, giúp người dân hiểu và chấp hành các quy dịnh của địa phương, song song với nắm bắt tâm tư nguyện vọng; nhất là vai trò trong việc góp phần hạn chế những tác động tiêu cực về thay đổi văn hóa, lối sống nông thôn từ lâu đời, về mối quan hệ hàng xóm, láng giềng, thông qua tổ chức sinh hoạt gặp gỡ giữa các đối tượng khác nhau, cùng cư ngụ trong khu phố, nhưng do bận công việc, không có dịp gặp nhau thường xuyên. Về phía người dân, từng cá nhân trong cộng đồng cần nhận thức 6 yếu tố về việc tăng cường khả năng thích ứng và khả năng tiếp cận, để nỗ lực thích nghi, chuyển đổi theo lối sống đô thị, thích ứng với thay đổi sinh kế về lâu dài.

Ngoài ra, để góp phần thúc đẩy tiến trình chuyển huyện thành quận hoặc thành phố thuộc thành phố được nhanh hơn và bền vững hơn, nhóm triển khai còn đề xuất nghiên cứu thêm về sự tương tác giữa lực lượng cư dân địa phương lâu năm tại chỗ, lực lượng di cư kiếm việc làm từ nơi khác đến và kể cả lực lượng các hộ giàu có đến mua đất, mua nhà định cư, gây ra sự phân hóa xã hội của từng huyện trong thời gian tới, qua đó hỗ trợ người dân tại chỗ không bị tác động trở thành đối tượng yếu thế. Mục tiêu hướng đến là góp phần tạo ra những “con người đô thị” phù hợp và tương thích với quá trình phát triển, để nâng cao hiệu suất, hiệu quả hoạt động và vận hành mô hình quản lý mới của địa phương, theo phong cách đô thị, trên nền tảng phát triển của nền kinh tế đô thị và cơ sở hạ tầng đô thị.

Thực tế cho thấy, hệ thống kênh, rạch của TP.HCM nói chung và hệ thống kênh, rạch trục chính Trung tâm Thành phố nói riêng tiếp tục là nơi tiếp nhận nước thải sinh hoạt và các hoạt động kinh tế khác (sản xuất, dịch vụ, thương mại, công nghiệp…). Một số kênh, rạch tuy đã được cải tạo và đã có những chuyển biến về chất lượng nước và cảnh quan; tuy nhiên, những năm gần đây có hiện tượng ô nhiễm trở lại như kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè, Tàu Hũ - Bến Nghé khi mà áp lực xả thải chưa qua xử lý, do việc chậm triển khai xây dựng hệ thống các nhà máy xử lý nước thải theo quy hoạch; do đó, khả năng duy trì và phục hồi chất lượng nước kênh, rạch nội đô thành phố nói chung và những kênh, rạch đã được cải tạo lại nói riêng đang đứng trước áp lực suy thoái.

Lê Thị Phương Trúc (Đài Khí tượng thủy văn khu vực Nam Bộ) cho biết, để đảm bảo phát triển bền vững, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu, thách thức lớn nhất của TP.HCM hiện nay là tình trạng tái ô nhiễm ở những lưu vực kênh, rạch đã được cải tạo do tình trạng xả thải vượt quá khả năng tự làm sạch của kênh, rạch, cùng với đó là tình trạng quá tải của nhiều tuyến kênh, rạch khác chưa được cải tạo.

Từ thực tế đó, để có cơ sở khoa học trong đánh giá hiện trạng mức độ tự làm sạch, dự báo chất lượng nước của hệ thống kênh, rạch chính nội đô TP.HCM phục vụ công tác xử lý nước thải và quản lý nguồn thải của các cơ quan quản lý nhà nước trong lĩnh vực như Sở Xây dựng, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Sở Tài nguyên và Môi trường, và Trung tâm Quản lý Hạ tầng kỹ thuật TP.HCM (trực thuộc Sở Xây dựng), nhóm các nhà khoa học tại Đài Khí tượng thủy văn khu vực Nam Bộ đã triển khai thực hiện nhiệm vụ khoa học - công nghệ "Khảo sát, đánh giá chất lượng nước và khả năng tự làm sạch, xây dựng hệ thống dự báo chất lượng nước tự động và đề xuất các giải pháp kiểm soát chất lượng nước mặt trên hệ thống kênh rạch nội đô thành phố Hồ Chí Minh".

Đề tài thuộc chương trình Hợp tác về thúc đẩy đổi mới sáng tạo trong lĩnh vực xây dựng giữa Sở Xây dựng và Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM theo Biên bản ghi nhớ hợp tác số 87/BBGNHT-SXD-SKHCN ngày 29 tháng 4 năm 2020 giữa Sở Xây dựng và Sở Khoa học và Công nghệ về thúc đẩy đổi mới sáng tạo trong lĩnh vực xây dựng (InnoBuild).

Lê Thị Phương Trúc báo cáo kết quả thực hiện nhiệm vụ khoa học - công nghệ

Lê Thị Phương Trúc, chủ nhiệm nhiệm vụ cho biết, từ việc tập trung đánh giá hiện trạng chất lượng nguồn nước mặt và khả năng tiếp nhận “thêm” chất thải, cũng như dự báo chất lượng nước của hệ thống kênh, rạch chính nội đô TPHCM, qua đó nhóm triển khai nhiệm vụ khoa học - công nghệ đã đề xuất các giải pháp quản lý cũng như kiểm soát nguồn phát thải phù hợp với từng đặc điểm tự nhiên cũng như năng lực tiếp nhận riêng của các lưu vực kênh, rạch.

Trong đó, hai nội dung trọng tâm mà nhóm đã hoàn thành là: Xây dựng hệ thống dự báo tự động chất lượng nước kênh, rạch nội đô thành phố; và Đề xuất các giải pháp tăng cường giám sát chất lượng nguồn nước mặt nhằm duy trì và gia tăng khả năng tự làm sạch của hệ thống kênh, rạch nội đô thành phố.

Bản đồ vùng nghiên cứu gồm 5 hệ thống kênh, rạch chính vùng nội đô TP.HCM

Cụ thể, báo cáo trước hội đồng tư vấn nghiệm thu nhiệm vụ khoa học - công nghệ vừa được Sở KH&CN TP.HCM tổ chức trong quý 4/2022, nhóm nghiên cứu cho biết đã hoàn thành việc xây dựng được bộ mô hình thủy văn, thủy lực và chất lượng nước phục vụ cho việc xây dựng bản đồ phân vùng chất lượng nước; xây dựng được hệ thống dự báo chất lượng nước tự động trên hệ thống kênh, rạch nội đô thành phố; và đã xây dựng được một nền tảng công nghệ thông tin, nhằm xử lý cơ sở dữ liệu và đưa các bản tin dự báo, cảnh báo về chất lượng nước trên hệ thống kênh, rạch nội đô thành phố đến với cơ quan chuyên trách và người dân nhanh nhất, kịp thời nhất.

Công cụ khai thác bản tin chất lượng nước

Công cụ dự báo chất lượng nước

Đáng chú ý, nghiên cứu cũng đã đề xuất các phương pháp tính toán lưu lượng, tải lượng cho các cửa xả theo các tiêu chí về dân cư, tiêu chuẩn xả thải và được tự động tính toán cập nhật theo các điều kiện lượng mưa khác nhau.

Chia sẻ thêm về việc hoàn thiện website cung cấp các thông tin chất lượng nguồn nước mặt và các thông tin liên quan 24/24 phục vụ công tác quản lý môi trường và phòng tránh ô nhiễm cho người dân, TS. Lê Thị Phương Trúc cho biết nền tảng CNTT trong hệ thống bảo đảm tự động hóa hoàn toàn quá trình vận hành hệ thống dự báo chất lượng nước từ khâu biên tập các loại số liệu biên đầu vào, quản lý và điều khiển mô hình thủy lực - chất lượng nước, đến khâu xử lý, kết xuất và cung cấp thông tin chất lượng nước cho các đối tượng người dùng khác nhau.

Công cụ thống kê số liệu chất lượng nước

Được biết, để phục vụ tính toán, đánh giá khả năng tự làm sạch; để xác định được mức độ xả thải vào hệ thống kênh, rạch nội đô thông qua các cửa xả trực tiếp; để có bộ số liệu đầu vào hoàn chỉnh và tin cậy cho mô hình toán mô phỏng chất lượng kênh, rạch và tính toán khả năng tự làm sạch của hệ thống kênh, rạch bằng mô hình, đề tài tiến hành đo đạc bổ sung chất lượng nước trên 5 tuyến kênh, rạch cũng như tại vị trí các cửa xả (tổng 183 cửa xả hiện hữu) với các thông số chính sau: nhiệt độ, pH, DO, BOD₅, COD, N-NH₄⁺, N-NO₃^-, P-PO₄^3-, Tổng Photpho, Tổng Coliform; và đo lưu lượng dòng chảy ở 5 vị trí trên hệ thống kênh, rạch nội đô TPHCM.

Cuối cùng, nhiệm vụ đã đề xuất được các giải pháp giảm thiểu rủi ro ô nhiễm nguồn nước kênh, rạch, gia tăng khả năng tự làm sạch nước trong hệ thống kênh, rạch khu vực trung tâm thành phố có xem xét điều kiện cụ thể của quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội thành phố; đồng thời đề xuất mô hình quản lý dữ liệu chất lượng nguồn nước trong hệ thống kênh, rạch khu vực trung tâm, cùng phương hướng khai thác số liệu thông minh với trọng tâm là chia sẻ thông tin, dữ liệu giữa các ban ngành và các bên liên quan; tự động hóa mô tả thông tin đánh giá hiện trạng và dự báo khả năng ô nhiễm phục vụ cho cơ quan ra quyết định; công bố các thông tin hữu ích ra cộng đồng giúp nâng cao nhận thức về bảo vệ môi trường sống đô thị.

Tựu trung, kết quả của nhiệm vụ khoa học - công nghệ nói trên đã xây dựng được một hệ thống quản lý, dự báo chất lượng nước tự động cho hệ thống 5 kênh rạch chính trong nội đô TP.HCM trên nền tảng mô hình chất lượng nước DHI MIKE và các nền tảng công nghệ thông tin khác, với mục tiêu đáp ứng các yêu cầu quản lý môi trường thông minh trong một đô thị thông minh.

Bằng cách tận dụng hạ tầng mạng sẵn có cũng như khai thác dịch vụ kết nối truyền dẫn đang được các doanh nghiệp viễn thông triển khai trên địa bàn TP.HCM, kiến trúc mạng băng rộng cho thành phố thông minh do các nhà khoa học trong nước thiết kế không chỉ giúp giảm đáng kể chi phí đầu tư, mà còn nâng cao tính bảo mật, an toàn - an ninh thông tin trong khi vẫn đảm bảo tối đa về hiệu năng, độ ổn định.

Phát triển hạ tầng viễn thông và Kế hoạch phát triển hạ tầng số tại TP.HCM giai đoạn 2020-2030 là đề án thuộc Chương trình đột phá phát triển hạ tầng TP.HCM được đề cập trong Nghị quyết Đại hội Đảng bộ TP.HCM lần thứ XI. Theo đó, một trong những nhiệm vụ trọng tâm của đề án là xây dựng mô hình thiết kế tổng thể cho hạ tầng băng rộng dùng riêng, phục vụ các ứng dụng đô thị thông minh của TP.HCM, sẵn sàng trở thành nền tảng kết nối cho các hệ thống IoT, đặc biệt là hệ thống camera giám sát được lắp đặt trên địa bàn.

TS. Tân Hạnh (Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông cơ sở tại TP.HCM) cho biết, mạng băng rộng chuyên dùng của TP.HCM (định danh là mạng MetroNet) đã thực hiện kết nối giữa UBND Thành phố đến sở, ban, ngành, quận, huyện, phường, xã, thị trấn, tổng công ty và các đơn vị trực thuộc. Trong đó, có gần 800 điểm đã kết nối vào hệ thống mạng phục vụ việc trao đổi thông tin trong vận hành, liên thông hệ thống thông tin chỉ đạo điều hành các cấp. Tuy nhiên, mạng MetroNet hiện nay vẫn còn một số hạn chế như khó mở rộng băng thông, cũng như điều chỉnh băng thông giữa các đơn vị, các thành viên của hệ thống MetroNet. Đặc biệt, Thành phố không thể xây dựng quy hoạch hạ tầng băng rộng dùng riêng khi còn phải dựa trên hạ tầng của doanh nghiệp, và chi phí thuê (do các doanh nghiệp viễn thông cung cấp) không giống nhau gây khó khăn cho việc phát triển hạ tầng. Bên cạnh đó, bảo mật của hạ tầng băng rộng dùng riêng chưa đảm bảo khi mà doanh nghiệp cung cấp dịch vụ viễn thông chia sẻ cùng dung lượng đường truyền (băng thông) cho nhiều nhóm khách hàng khác trên cùng một sợi/tuyến cáp.

Hay nói cách khác, mạng băng rộng dùng riêng hiện tại của TP.HCM vẫn chưa thực sự chưa đáp ứng được cho Trung tâm dữ liệu dùng chung của Thành phố, cũng như cho Trung tâm tính toán hiệu năng cao mà Thành phố đang chuẩn bị đầu tư.

Hoàn thiện kiến trúc

Để khắc phục những hạn chế trên, đội ngũ chuyên gia - kỹ sư thuộc Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông (cơ sở tại TP.HCM) đã thiết kế kiến trúc mạng băng thông rộng phục vụ đô thị thông minh thông qua nhiệm vụ khoa học - công nghệ “Thiết kế mạng băng rộng cho thành phố thông minh”.

TS. Tân Hạnh khẳng định, đây là hạ tầng để đảm bảo sự kết nối, đáp ứng nhu cầu phát triển của hạ tầng mạng một cách linh hoạt và đảm bảo sự bền vững lâu dài.

Mô hình mạng logic của "Mạng băng rộng cho thành phố thông minh" là kết quả của nhiệm vụ khoa học - công nghệ vừa được Sở KH&CN TP.HCM nghiệm thu, về cơ bản có cấu trúc 3 lớp, bao gồm: lớp Core, lớp Aggregation và lớp Access, tất cả được thiết kế với mục tiêu đảm bảo triển khai trên phạm vi địa lý rộng và cấu trúc tổ chức hành chính lớn gồm nhiều quận/huyện/phường/xã, cũng như đáp ứng tốc độ phát triển nhanh các dịch vụ, ứng dụng đô thị thông minh và chính quyền điện tử của một thành phố, đô thị lớn.

Kiến trúc tổng thể mạng băng thông rộng thiết kế đặc thù cho đô thị thông minh

Cụ thể, tại lớp Core, thiết bị Core kết nối đến các thiết bị Aggregation, tích hợp với thiết bị core trong mạng MetroNet hiện tại. Các Trung tâm điều hành đô thị thông minh, Trung tâm Dữ liệu và Điện toán Đám mây, Kho dữ liệu dùng chung của Thành phố cũng sẽ được kết nối trực tiếp  với các thiết bị Core để cung cấp dịch vụ quản lý, vận hành, khai thác mạng, cũng như các dịch vụ phân tích, trích xuất dữ liệu của đô thị thông minh cho toàn bộ các đối tượng được Thành phố phân quyền sử dụng.

Tại lớp Aggregation, các thiết bị Aggregation sẽ đảm nhận kết nối toàn bộ lưu lượng đến từ các thiết bị truy cập thuộc PoP tương ứng. Tiếp đó, các lưu lượng có thể đổ về Trung tâm điều hành vệ tinh, hoặc các hệ thống điện toán đám mây biên được kết nối trực tiếp đến các thiết bị Aggregation để đảm bảo khả năng xử lý dữ liệu phân tán và trả kết quả nhanh chóng, hoặc tùy  thuộc ứng dụng mà lưu lượng sẽ chuyển tiếp qua lớp Core để hướng về các Trung tâm Dữ
liệu và Kho dữ liệu dùng chung của Thành phố để phân tích, tính toán xử lý và trả lại kết quả, hoặc đơn giản chỉ để lưu trữ phục vụ dự báo…

Ở lớp Access, các thiết bị Access sẽ cung cấp các loại cổng giao diện kết nối cho các thiết bị endpoint như thiết bị camera giám sát an ninh, camera trọng điểm giám sát hình ảnh giao thông, các thiết bị thuộc các hệ thống IoT khác được triển khai trong tương lai.

Dựa trên kiến trúc hạ tầng Mạng băng thông rộng cho thành phố thông minh đề xuất, nhóm triển khai nhiệm vụ cũng đã thiết kế mô hình tổng quan của mạng băng rộng phục vụ các ứng dụng IoT. Theo đó, hệ thống mạng băng rộng cho phép các thiết bị kết nối IoT, AIoT kết nối với các hệ thống ứng dụng IoT thông qua các công nghệ truy cập gồm Wired Ethernet, Wi-Fi, Long Range WAN (LoRaWAN), NB-IoT.

Thông qua Mạng băng rộng cho thành phố thông minh, dữ liệu ghi nhận từ các thiết bị IoT, AioT, cũng như các dữ liệu điều khiển từ các hệ thống ứng dụng IoT được liên thông với nhau. Bằng các kết nối thông qua hệ thống mạng băng rộng dùng chung, các hệ thống ứng dụng IoT có thể linh hoạt sử dụng chung tất cả các thiết bị IoT trên địa bàn thành phố.

Giải pháp truy cập, kết nối mạng băng rộng

Dựa trên hạ tầng sẵn có của mạng TSLCD (MetroNet) hiện đã và đang phục vụ hệ thống chính quyền điện tử của TP.HCM, TS. Tân Hạnh và nhóm triển khai nhiệm vụ khoa học - công nghệ đề xuất phương án xây dựng mạng băng rộng mới dựa trên nền tảng công nghệ IP/MPLS để đảm bảo tính đồng bộ và dễ dàng hợp nhất với hạ tầng mạng MetroNet hiện hữu của TP.HCM.

"Nói cách khác, mạng băng rộng mới của TP.HCM sẽ đảm bảo sự kế thừa và phát triển từ mạng MetroNet hiện tại của Thành phố. Trong đó, mạng MetroNet vẫn phục vụ riêng cho hệ thống chính quyền điện tử của Thành phố và phần phạm vi mở rộng thêm của mạng sẽ phục vụ các hệ thống IoT và hệ thống ứng dụng của một thành phố thông minh", TS Hạnh khẳng định về tính hiệu quả của kiến trúc - giải pháp đề xuất.

Mô hình tích hợp Mạng băng rộng mới vào mạng MetroNet TP.HCM hiện hữu

Để truy cập cho mạng băng rộng hữu tuyến, nhóm triển khai nhiệm vụ khuyến nghị Thành phố sử dụng hạ tầng truyền dẫn quang (dark fiber) thuê riêng từ các doanh nghiệp viễn thông như VNPT, Viettel, Ftel để đảm bảo tốc độ, sự ổn định trong việc truyền tải dữ liệu ở lớp Core của mạng băng rộng, phục vụ cho các hệ thống của Thành phố thông minh. Việc sử dụng hạ tầng sẵn có cũng đảm bảo tiêu chí triển khai mở rộng mạng của Thành phố theo nhu cầu tại từng giai đoạn, cho phép triển khai nhanh dịch vụ và tiết kiệm chi phí.

Dark fiber - Truyền dẫn quang trắng P2P (Point to Point) là dịch vụ truyền số liệu băng thông lớn (tốc độ siêu cao) truyền dẫn trên sơi quang vật lý riêng biệt kết nối trực tiếp 2 điểm của khách hàng với nhau. Dịch vụ "dark fiber" giải quyết tất cả các nhu cầu và giải pháp của doanh nghiệp cần băng thông lơn lên hàng Gbps để truyền số liệu nội bộ và cần bảo mật tuyệt đối.
Về công nghệ truyền tải trong lớp Core, đội ngũ chuyên gia thuộc Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Cơ sở tại TP.HCM cũng đề xuất sử dụng công nghệ truyền dẫn MPLS trong lớp Core của mạng băng rộng cho Thành phố thông minh, bởi công nghệ MPLS (Multiprotocol Label Switching) là công nghệ truyền dẫn phổ biến nhất mà các doanh nghiệp viễn thông trong nước và trên thế giới đang sử dụng.

"Đồng thời, lớp Core của mạng băng rộng cho thành phố thông minh sử dụng MPLS cũng sẽ đảm bảo sự tương thích khi tích hợp với hệ thống Mạng truyền số liệu chuyên dùng của TP.HCM (được biết đến dưới tên gọi MetroNet) hiện do VNPT quản lý, và cũng được xây dựng dựa trên nền tảng công nghệ MPLS", TS. Tân Hạnh cho biết trước hội đồng tư vấn nghiệm thu nhiệm vụ khoa học - công nghệ vừa được Sở KH&CN TP.HCM tổ chức.

Bên cạnh giải pháp truy cập hữu tuyến, nhóm tác giả cho rằng TP.HCM cũng cần triển khai
giải pháp truy cập vô tuyến (wireless) để mở rộng phạm vi phủ sóng và cho phép các thiết bị endpoint hỗ trợ kết nối wireless có thể thực hiện kết nối không dây vào mạng.

Phương án triển khai mạng lưới băng thông rộng

Với một cấu trúc hành chính rộng lớn của TP.HCM, để đảm bảo tính khả thi và hiệu quả trong việc triển khai thực hiện đề án có quy mô rất lớn và độ phức tạp cao, nhóm thực hiện nhiệm vụ cũng cho rằng Thành phố cần phải xác định cụ thể các nhóm giải pháp triển khai đồng loạt bao gồm các định hướng, kế hoạch, chương trình cụ thể với việc tổ chức thực hiện (đơn vị chủ trì, phối hợp, nguồn ngân sách…). Đồng thời, đầu tư nguồn lực lớn để thực hiện, một số giải pháp sẽ không khả thi nếu triển khai song song cùng lúc. Một số hạng mục như triển khai diện rộng lớp truy cập mạng đến cấp xã/phường/thị trấn sẽ cần phải thực hiện trong thời gian dài với nhiều giai đoạn, cần sự phối hợp và hợp tác giữa nhiều đơn vị, kể cả các doanh nghiệp viễn thông hoạt động trên địa bàn Thành phố.

Dựa trên kiến trúc Mạng băng rộng của thành phố thông minh đã được nghiên cứu xây dựng, phạm vi triển khai và mục tiêu của đề án "Phát triển hạ tầng viễn thông và kế hoạch phát triển hạ tầng số tại TP.HCM, giai đoạn 2020-2030”, nhiệm vụ đề xuất một kế hoạch triển khai sơ bộ cho dự án "Mạng băng rộng của thành phố thông minh” dựa trên những thông tin về cấu trúc tổ chức hành chính của TP.HCM.

Cụ thể, ở cấp Thành phố, cần có 2 trung tâm vùng; cấp quận/huyện/TP Thủ Đức có 22 PoP (mỗi quận/huyện/TP Thủ Đức có một PoP). Ở cấp phường/xã/thị trấn, cần triển khai tổng thể 15.000 cổng kết nối truy cập mạng, từ đó cho phép các thiết bị endpoint của các hệ thống ứng dụng ĐTTM kết nối vào (Camera, IoT Sensor, Outdoor WiFi Access Point, 4G/5G gateway, router, switch….). Đồng thời, Thành phố cần triển khai qua 3 giai đoạn: Giai đoạn 1 - Triển khai 2 trung tâm vùng cấp thành phố, một số quận nội thành cấp quận/huyện/TP Thủ Đức; Giai đoạn 2 - Triển khai cấp quận, huyện còn lại của TP.HCM; Giai đoạn 3 - Triển khai cấp phường, xã, thị trấn.

Mô hình mạng ứng dụng cho hệ thống camera giám sát

Theo thống kê của Sở TT&TT TP.HCM, ở thời điểm năm 2018, toàn TP.HCM có hơn 60.000 camera được lắp đặt tại các quận huyện, phường xã và hơn 2.000 camera được lắp đặt phục vụ công tác giám sát chuyên ngành của Sở GTVT và Công an Thành phố. Tất cả hệ thống camera đều hoạt động cơ bản riêng lẻ, chưa kết nối, tích hợp về dữ liệu, cũng như chưa được triển khai trên một hạ tầng viễn thông dùng riêng, đảm bảo an ninh an toàn thông tin. Hệ thống mạng truyền dẫn cho các camera giám sát chủ yếu được phát triển theo nhu cầu, theo từng dự án, chưa có quy hoạch hay định hướng bài bản và phụ thuộc rất nhiều vào hạ tầng, chất lượng dịch vụ, giá thành thuê hạ tầng của các doanh nghiệp viễn thông.

Mô hình mạng kết nối cho hệ thống camera giám sát của TP.HCM

Vì vậy, nhóm tác giả cho rằng, ngay khi Mạng băng rộng cho thành phố thông minh được triển khai mở rộng đến các PoP theo kiến trúc thiết kế đã được xây dựng, thì chính quyền Thành phố có thể cung cấp các dịch vụ kết nối mạng trên hạ tầng mạng băng rộng như dịch vụ truy cập Ethernet tốc độ cao cho các thiết bị endpoint (thiết bị giám sát giao thông, thiết bị camera an ninh, thiết bị kết nối mạng chuyên dụng khác…). Ngoài ra, có thể triển khai dịch vụ truy cập WiFi công cộng như quảng bá thông tin liên quan đến các dịch vụ của thành phố thông minh. Hay như dịch vụ truy cập cho các thiết bị IoT của các hệ thống dịch vụ IoT của Thành phố thông qua công nghệ truyền dẫn LoRaWAN, Wi-SUN Mesh.

Mô hình tổng quan mức cao của mạng băng rộng phục vụ các ứng dụng IoT

"Do đặc điểm triển khai dịch vụ theo nhu cầu và trên một diện rộng, để tối ưu nguồn lực và triển khai nhanh chóng, vì thế Sở TT&TT TP.HCM cần cân nhắc lựa chọn các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông hoặc doanh nghiệp/công ty hoạt động về lĩnh vực mạng truyền thông có uy tín để triển khai các dịch vụ trên nền hạ tầng mạng băng rộng cho thành phố thông minh", TS Tân Hạnh nhấn mạnh.

TS. Tân Hạnh và đại diện nhóm nghiên cứu báo cáo kết quả triển khai trước Hội đồng tư vấn nghiệm thu nhiệm vụ khoa học - công nghệ do Sở KH&CN TP.HCM tổ chức

TS. Tân Hạnh cũng thông tin thêm, tính khả thi của nhiệm vụ khi triển khai vào thực tiễn là rất lớn, bởi tính hết năm 2021, Việt Nam có 70,9 triệu thuê bao băng rộng di động (chiếm 57,23% tổng số thuê bao di động), tăng hơn 4% so với năm 2020; có 18,79 triệu thuê bao Internet băng rộng cố định, tăng 14,59%.

Sự phụ thuộc vào truy cập Internet hiệu suất cao được thể hiện qua kết quả thực tế là 88% người lao động Việt Nam thường xuyên sử dụng băng thông rộng tại nhà từ 4 giờ trở lên mỗi ngày. Trong khi đó, 80% hộ gia đình Việt Nam có từ 3 người trở lên sử dụng Internet cùng một lúc. Bên cạnh đó, với 61% lực lượng lao động của Việt Nam hiện đang dựa vào Internet gia đình để làm việc tại nhà hoặc điều hành công việc kinh doanh riêng, việc truy cập vào Internet an toàn, đáng tin cậy trở nên quan trọng hơn bao giờ hết để đảm bảo các hoạt động đó diễn ra suôn sẻ. Các doanh nghiệp nhỏ và vừa (SME) tiếp tục đóng vai trò quan trọng tại Việt Nam, chiếm hơn 98% tổng số doanh nghiệp, 50% GDP và 70% việc làm. Vì vậy, kết nối băng thông rộng sẽ đóng vai trò chủ chốt trong sự phát triển của loại hình kinh doanh cốt lõi này.

Phân tích về hiệu quả đầu tư, TS. Tân Hạnh cho biết, do tận dụng các hạ tầng mạng sẵn có như mạng TSLCD (MetroNet) của Thành phố, các loại dịch vụ kết nối truyền dẫn của các doanh nghiệp viễn thông triển khai trong Thành phố, nên có thể giảm chi phí đầu tư.

Báo cáo trước hội đồng tư vấn nghiệm thu nhiệm vụ, TS. Tân Hạnh khẳng định, đội ngũ kỹ sư - chuyên gia thuộc Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông cũng như các đơn vị phối hợp triển khai nhiệm vụ khoa học - công nghệ nói trên đã hoàn toàn làm chủ và đủ năng lực về kỹ thuật, công nghệ hiện đại (truyền dẫn, truy nhập, tích hợp, lưu trữ trên đám mây điện tử và xử lý thông minh (trí tuệ nhân tạo, học máy) để kết nối và hỗ trợ đa dạng các thành phần kết nối mới như IoT/IIoT, đảm bảo được khả năng mở rộng, dự phòng, quản lý, giám sát tất cả mọi thành phần mạng, cũng như có khả năng cảnh báo, dự báo lỗi, đảm bảo chất lượng dịch vụ đối với kiến trúc mạng băng thông cho đô thị thông minh trong tương lai.

Nhóm nghiên cứu đã đánh giá được xu thế biến động các yếu tố mưa, triều và lũ từ các hồ chứa thượng lưu, và diện tích bê tông hóa để làm cơ sở đề xuất cách tiếp cận tổng thể và các giải pháp kỹ thuật và quản lý cụ thể phục vụ nâng cấp và cải tạo hệ thống thoát nước đô thị.

Ngập lụt đô thị đang là một trong những thách thức đe dọa sự phát triển bền vững kinh tế - xã hội khu vực TP.HCM. Hệ thống hạ tầng thoát nước (HTTN) chưa đầy đủ và đồng bộ cùng với những tác động biến đổi khí hậu (BĐKH), nước biển dâng (NBD), đô thị hóa quá mức cho phép đang làm trầm trọng thêm tình hình ngập lụt tại TP.HCM.

(Ảnh minh họa)

Đầu tư nâng cấp và cải tạo HTTN đang là một trong những ưu tiên hàng đầu ở TP.HCM. Tuy nhiên, quy mô nâng cấp và cải tạo HTTN thường rất khó xác định chính xác vì tính bất định trong tương lai của lượng mưa và mực nước. Do đó, các nhà khoa học ở Viện Môi trường và Tài nguyên (thuộc ĐHQG TP.HCM) đã thực hiện nhiệm vụ khoa học và công nghệ “Nghiên cứu cải tạo và nâng cấp hệ thống thoát nước nhằm kiểm soát ngập lụt do lượng mưa và triều cường tăng trong điều kiện biến đổi khí hậu trên địa bàn TP. Hồ Chí Minh” nhằm đánh giá khả năng thoát nước của HTTN hiện hữu ứng với các thông số mưa và triều cường, cùng các kịch bản gia tăng mưa và triều do tác động của BĐKH và NDB; đề xuất các giải pháp kỹ thuật và quản lý tiên tiến, khả thi phục vụ công tác nâng cấp và cải tạo HTTN nhằm giảm nhẹ ngập lụt do tác động của BĐKH và NBD; đề xuất lộ trình triển khai các dự án nâng cấp và cải tạo HTTN nhằm kiểm soát ngập lụt hiệu quả theo các kịch bản BĐKH và NBD.

PGS.TS Châu Nguyễn Xuân Quang (chủ nhiệm nhiệm vụ) chia sẻ: “Nghiên cứu cải tạo và nâng cấp HTTN ứng phó với mưa và triều cường tăng do tác động của BĐKH, NBD là việc làm rất cần thiết để tìm kiếm các giải pháp kỹ thuật công nghệ, quản lý tiên tiến, khả thi và đề xuất tiến độ đầu tư hợp lý để đạt hiệu quả cao nhất.”.

Lượng mưa thời đoạn ngắn từ 15-90 phút có xu thế gia tăng mạnh trong giai đoạn từ 1982-2019, trong đó lượng mưa thời đoạn 45 phút có xu thế gia tăng mạnh nhất với tốc độ 0,7 mm/năm. Số trận mưa cực đoan cũng có xu thế gia tăng mạnh kể từ năm 2016 đến nay. Mưa lớn vượt quá tần suất thiết kế là nguyên nhân chính gây ra tình trạng ngập lụt cục bộ tại các khu vực đã đầu tư hoàn chỉnh HTTN.

 Số trận mưa cực trị xảy ra hằng năm giai đoạn 1982 đến 2019

 Xu thế gia tăng lượng mưa thời đoạn 45 phút từ 1982 -2019

Mực nước tại các trạm đo xung quanh khu vực TP.HCM có xu thế gia tăng rõ rệt từ năm 1980-2019. Tốc độ dâng mực nước lớn nhất vào khoảng 1,55 cm/năm, 1,32 cm/năm, 1,26 cm/năm và 1,47 cm/năm tương ứng tại các trạm Biên Hòa, Nhà Bè, Thủ Dầu Một và Phú An. Nguyên nhân gia tăng mực nước là do tác động tổng hợp của các yếu tố NBD, xây dựng đê bao, san lấp khu vực trũng thấp có khả năng chứa nước và lún.

 Xu thế gia tăng mực nước giai đoạn 1980-2019 tại khu vực TP.HCM

Với cơ chế vận hành liên hồ chứa và điều tiết lũ phù hợp đã giúp kiểm soát tốt xả lũ từ thượng lưu từ sau năm 2000 đến nay. Tuy nhiên, TP.HCM cũng cần có phương án dự phòng cho trường hợp xả lũ do các sự kiện mưa cực đoan trên lưu vực thượng nguồn do tác động của BĐKH.

Xu thế xả lũ hồ Dầu Tiếng

Diện tích đất không thấm có sự gia tăng tuyến tính khoảng 1,77 %/5 năm. Trước năm 2000, tại thời điểm khoảng năm 1995-2000, tỷ lệ diện tích đất không thấm cao gấp 2 lần so với giai đoạn năm 1985-1990. Sau giai đoạn này, TP.HCM bắt đầu đô thị hóa mạnh có sự thay đổi sử dụng đất rõ rệt khi tỷ lệ đất không thấm đã cao lên 4,02 % (2000-2005) tức gấp hơn 1,5 lần giai đoạn 1995-2000 (2,48 %). Quá trình đô thị hóa vẫn tiếp tục diễn ra mạnh mẽ trong các giai đoạn tiếp theo với tỷ lệ đất không thấm cho các năm 2005-2010, 2010-2015, 2015-2020 lần lượt là 6,09 %, 10,22 % và 14,38 %.

 Thay đổi diện tích bề mặt không thấm khu vực TP.HCM giai đoạn 1985-2020

Theo PGS.TS Châu Nguyễn Xuân Quang, các yếu tố đầu vào như mưa, mực nước trong sông thay đổi liên tục theo thời gian và có yếu tố bất định cao nên giải pháp nâng cấp, cải tạo HTTN cần được lựa chọn theo hướng linh hoạt, mềm dẻo có khả năng mở rộng trong tương lai.

"Vì thế, nên ưu tiên các giải pháp có khả năng mở rộng hoặc thu hẹp một cách thuận tiện ví dụ như giải pháp tường chắn, mương hở, hồ điều tiết ngầm. Hơn nữa, các giải pháp lựa chọn phải đảm bảo hài hòa giữa ngắn hạn và dài hạn", PGS. TS Châu Nguyễn Xuân Quang thông tin.

Giải pháp quy mô nhỏ có thể giải quyết nhanh các điểm ngập cục bộ nên được ưu tiên lựa chọn. Song song với các giải pháp ngắn hạn, cần triển khai các giải pháp dài hạn, quy mô lớn đồng bộ giúp kiểm soát tốt tình trạng ngập lụt khu vực. Kết hợp hài hòa giữa giải pháp ngắn hạn và dài hạn sẽ nâng cao hiệu quả đầu tư nâng cấp và cải tạo HTTN và kiểm soát ngập lụt.

Kết quả mô phỏng cho thấy, khu vực TP.HCM bị ngập khá nhiều tại các tuyến cống nhánh với trường hợp mưa thiết kế với chu kỳ lặp lại P=5 năm. Nguyên nhân chính là do các cống nhánh được thiết kế với chu kỳ lặp lại P=1-2 năm theo tiêu chuẩn quy phạm. Đây cũng là một trong những thách thức đối với công tác quản lý ngập lụt hiện nay.

Sau khi khảo sát HTTN quy mô lớn và phức tạp ở TP.HCM, nhóm triển khai nhiệm vụ khuyến nghị áp dụng giải pháp quản lý nâng cấp và cải tạo HTTN theo quy mô từng tiểu lưu vực. Theo đó, khu vực TP.HCM (trừ huyện Cần Giờ) được phân chia thành 47 tiểu lưu vực, thực hiện kiểm soát dòng chảy tại các cửa ra của lưu vực để khống chế hệ số chảy tràn chung cho toàn tiểu lưu vực. Đối với các lưu vực đã xảy ra ngập thì cần xác định nguyên nhân, từ đó lập kế hoạch ứng phó cũng như triển khai các giải pháp phù hợp thực tiễn tại lưu vực. Đối với các lưu vực chưa ngập, thì cần đánh giá rủi ro, dự báo nguy cơ ngập lụt để lên kế hoạch và lập các phương án phù hợp phòng ngừa các rủi ro đó.

Nhóm nghiên cứu đã xây dựng được phương pháp đánh giá mức độ ưu tiên và xây dựng bản đồ khuyến nghị ưu tiên áp dụng các giải pháp nâng cấp và cải tạo HTTN phù hợp với điều kiện tự nhiên và hiện trạng kỹ thuật của các khu vực cụ thể. Nhóm giải pháp khuyến nghị áp dụng gồm: Kỹ thuật thoát nước bền vững, hồ điều tiết hở, hồ điều tiết ngầm, sửa chữa, gia cường cống, bổ sung cống mới bằng giải pháp thi công ngầm, bổ sung cống mới bằng giải pháp thi công đào hở, bổ sung máy bơm, áp dụng tiêu chuẩn thiết kế mới. Mức độ ưu tiên áp dụng các giải pháp sẽ được khuyến nghị dựa trên điều kiện cụ thể của từng tiểu lưu vực.

Kết quả khảo sát xã hội cho thấy có sự nhận thức và đồng thuận cao về khả năng lồng ghép các giải pháp nước mưa tại nguồn vào các dự án nâng cấp và chỉnh trang đô thị của chính quyền địa phương, người dân và chủ dự án. cạnh quan tâm đến khả năng giảm ngập của các giải pháp họ cũng rất quan tâm đến những vấn đề về diện tích đất, mỹ quan và xã hội (sức khỏe người dân, khả năng gắn kết cộng đồng).

Bên cạnh các đề xuất về tiếp cận và giải pháp nâng cấp và cải tạo HTTN tổng thể, nhóm triển khai đã nghiên cứu điển hình thí tiểu lưu vực số 9 (TLV09) ở lưu vực rạch Thủ Đức (TP.Thủ Đức, TP.HCM) về nâng cấp cải tạo HTTN ứng phó với BĐKH.

 Bản đồ địa hình tiểu lưu vực 09 (thuộc TP. Thủ Đức, TP.HCM)

TLV09 có độ dốc khá lớn, mật độ đô thị hóa cao nên thời gian tập trung nước nhanh, hệ số dòng chảy tràn lớn. Dòng chảy tràn sẽ tập trung nhanh về phía hạ lưu nơi có địa hình thấp gây ra ngập lụt nghiêm trọng. Khi các tuyến cống bị quá tải, nước mưa sẽ chảy tràn trên các tuyến đường giao thông và có thể gây ra ngập lụt tại các khu vực trũng thấp cục bộ theo tuyến đường. Hơn nữa, do độ dốc dọc của đường khá lớn nên vận tốc dòng chảy tràn khá lớn gây nguy hiểm cho người và phương tiện lưu thông.

Vì vậy, nhóm triển khai kiến nghị ứng dụng các giải pháp điều tiết kiểm soát nước mưa tại nguồn để giảm hệ số dòng chảy tràn khu vực xuống 0,65 (theo kinh nghiệm của Singapore). Cùng với đó là bổ sung các tuyến mương hở dọc theo các tuyến đường để tăng cường khả năng thoát nước và giảm dòng chảy tràn trên mặt đường.

"Mô hình thí điểm kiểm soát nước mưa tại nguồn quy mô nhỏ cho thấy có nhiều tiềm năng triển khai giải pháp này tại TP.HCM", đại diện nhóm triển khai nhiệm vụ khoa học - công nghệ nhấn mạnh.

Xây dựng mô hình thí điểm kiểm soát nước mưa tại nguồn quy mô nhỏ tại khuôn viên Cơ sở 2 Viện Môi trường và Tài nguyên (ĐHQG TPHCM)

Nhóm triển khai cũng khuyến khích các nhà khoa học kế thừa kết quả nhiệm vụ để tiếp tục phát triển theo hướng nghiên cứu sâu hơn về vấn đề quản lý ngập lụt đô thị cho TP.HCM theo hướng tiếp cận bền vững, giảm thiểu tác động đến môi trường và cảnh quan.

Giải pháp SVMS do nhóm chuyên gia tại Đại học Bách Khoa TP.HCM hoàn thiện đảm bảo khả năng tương thích cao với hầu hết nền tảng camera giám sát đang được nhiều địa phương, đơn vị trên địa bàn TP.HCM triển khai nhằm đảm bảo an ninh trật tự, đồng thời bổ sung hàng loạt tính năng quan trọng như quản trị tập trung thời gian thực, phân loại đối tượng, cảnh báo đám đông, nhận diện biển số xe, phát hiện hành vi vi phạm giao thông, truy vết, v.v…

Trước đây, hệ thống giám sát thường chỉ được đặt ở những nơi yêu cầu tính bảo mật cao như sân bay, ngân hàng. Tuy nhiên, trong những năm gần đây nhu cầu sử dụng và lắp đặt hệ thống camera giám sát đang bùng nổ, hệ thống camera giám sát đã bắt đầu được sử dụng rộng rãi trong các nhà hàng, cao ốc, văn phòng, các cơ quan hành chính hay cửa hàng buôn bán nhỏ lẻ, hộ gia đình, dưới nhiều hình thức như camera IP hay Analog, có dây hay không dây, v.v…

Cách đây hơn 10 năm, camera an ninh thu thập hình ảnh thật (nếu có) cũng chỉ dừng lại ở chất lượng hình ảnh thấp, mờ nhòe, rất khó xử lý dữ liệu khi có sự cố. Khi nhu cầu an ninh tăng cao, và công nghệ ngày càng phát triển, thì các hệ thống an ninh hiện nay đã có thể cung cấp hình ảnh chất lượng cao với giá thành hợp lý.

Tuy nhiên, nếu chỉ dừng lại ở việc giám sát an ninh thông qua dữ liệu video thời gian thực, thì giám sát viên chỉ có thể giám sát một số lượng camera tương đối nhỏ và trong một khoảng thời gian ngắn, không thể liên tục 24/24. Vì vậy, thực tế đặt ra những thách thức cho các nhà khoa học là xử lý tự động những bất thường liên quan an ninh bằng những giải pháp xử lý ảnh, trí tuệ nhân tạo. Cho đến thời điểm hiện tại, có nhiều bài toán xử lý camera thời gian thực được giải quyết tốt và ứng dụng hiệu quả vào thực tế như phân tích nội dung camera thời gian thực, nhận diện khuôn mặt, phát hiện hành vi bất thường (như trộm, vi gian lận), truy vết đối tượng, v.v…

Giao diện ứng dụng quản lý và phân tích dữ liệu camera thông minh ứng dụng trí tuệ nhân tạo (SVMS) phiên bản trên thiết bị di động giúp các cơ quan quản lý nhà nước thuận tiện hơn trong thực thi nhiệm vụ.

Việc phân tích dữ liệu camera thường yêu cầu khối lượng tính toán lớn khi phải thực hiện các thao tác phức tạp. Trong thời gian gần đây, khi các phương pháp học sâu (deep learning) ra đời, bên cạnh những đột phá về giải pháp phần cứng chuyên hỗ trợ học sâu, khối lượng tính toán dần được giải quyết. Mặc dù vậy, để ứng dụng hiệu quả học sâu vào phân tích dữ liệu camera, giải quyết được những bài toán thực tế cǜng rất khó khĕn.

Nhu cầu lớn từ thực tế

Đối với nhóm tính năng về quản lý camera, tạm gọi là VMS (Video Management System), hiện tại trên thế giới có nhiều phần mềm thương mại có thể đáp ứng đủ yêu cầu, nhưng khác nhau về chất lượng lẫn chi phí triển khai. Một số phần mềm VMS thương mại nổi tiếng như Milestone, Wowza, Nx Witness, v.v… Những giải pháp thương mại này cũng đang tiến hành phát triển các tính năng về phân tích dữ liệu camera, nhưng độ chính xác và tốc độ xử lý là khó đánh giá được, đặc biệt là khi triển khai tại môi trường khá đặc thù tại Việt Nam (sự đặc thù về giao thông, cảnh quan, thời tiết, v.v…).

Thực tế cho thấy, với sự ra đời của các mô hình học sâu, những bài toán về thị giác máy tính (trong đó có bài toán phân tích dữ liệu camera) được giải quyết đơn giản hơn và hiệu năng cao hơn. Tuy nhiên nhược điểm của các mô hình học sâu là phải "được học" (train hay feed) bởi tập dữ liệu mẫu rất lớn. Do đó, nếu mô hình học sâu nếu được học với tập dữ liệu mẫu không được thu thập tại thực tế Việt Nam, khi áp dụng cho các địa phương Việt Nam sẽ không cho hiệu năng cao. Vì vậy, việc trang bị các giải pháp thương mại nước ngoài cho Việt Nam là một thách thức về hiệu năng, ngoài ra còn có các vấn đề khác về an ninh thông tin.

Từ những thách thức như phân tích ở trên, nhóm các nhà khoa học tại Trung tâm Kỹ thuật Điện toán (Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP.HCM) đã nghiên cứu, phát triển thành công hệ thống quản lý, tích hợp và hỗ trợ phân tích dữ liệu camera thông minh (SVMS) ứng dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo.

TS. Nguyễn Lê Duy Lai, chủ nhiệm triển khai nhiệm vụ khoa học - công nghệ cho biết, các phần mềm quản lý video (VMS) trên thế giới nói chung cho phép giám sát, kiểm soát và ghi lại và vận hành tất cả camera và thiết bị bảo mật trong mạng. Các thành phần chính của bất kỳ hệ thống VMS nào đều là là camera, giải pháp lưu trữ, các thiết bị bảo mật và cơ sở hạ  tầng mạng. Các camera có thể là analog hoặc IP và nếu camera là analog thì các bộ mã hóa sẽ được sử dụng để thực hiện công tác chuyển đổi tín hiệu. Giải pháp lưu trữ có thể là NAS, SAN hoặc trong NVR. Một phần mềm VMS tốt phải có khả năng tích hợp các loại camera khác nhau (IP, analog, NVR) và của các hãng khác nhau như Sony, HKVision, Panasonic, Avigilon, v.v...

Có hai kiến trúc chính của một hệ thống VMS là theo kiến trúc truyền thống và theo kiến trúc hiện đại. Đa phần các hãng camera đều có phần mềm VMS riêng, và đa phần xây dựng theo kiến trúc truyền thống. Kiến trúc này cho phép việc triển khai giải pháp VMS nhanh, dễ sử dụng. Nhược điểm lớn là việc giám sát livestream camera sẽ truy xuất trực tiếp vào camera. Vì vậy, VMS theo kiến trúc này không hỗ trợ nhiều người dùng truy xuất đồng thời vào một camera.

Kiến trúc VMS hiện đại

"Do đó, kiến trúc hiện đại được nhóm triển khai cho hệ thống đã khắc phục được nhược điểm của kiến trúc truyền thống, cho phép khả năng mở rộng cao khi cho phép tích hợp vào hàng ngàn camera và phục vụ số lượng người dùng lớn đồng thời", TS. Dương Ngọc Hiếu, thành viên nhóm triển khai nhiệm vụ khoa học - công nghệ chia sẻ thêm về tính ưu việt của giải pháp đã được triển khai thí điểm trong hơn một năm tại quận 10.

Bên cạnh việc hoàn thiện kiến trúc tổng thể cho giải pháp và các lõi trí tuệ nhân tạo cho nhu cầu nhận diện loại đối tượng, cảnh báo đám đông và phân tích dữ liệu lớn, TS. Nguyễn Lê Duy Lai và các cộng sự đã phát triển thành công phần mềm quản lý và phân tích dữ liệu camera thông minh ứng dụng trí tuệ nhân tạo (SVMS); Giải pháp quản lý và phân tích dữ liệu lớn IoT; cũng như phần mềm VMS Client cho phép cài đặt trên máy trạm, và cho phép xem camera với nhiều kịch bản khác nhau.

"Dựa trên kết quả của việc phân tích biển số giao thông hệ thống mới có thể đưa ra các quyết định liên quan đến xử phạt xe vi phạm giao thông hoặc tìm kiếm xe dựa trên biển số. Do đó việc phát triển mô-đun nhận diện biển số với độ chính xác cao và tốc độ chạy nhanh là hết sức cấp thiết", đại diện nhóm nghiên cứu chia sẻ thêm về tính năng nhận diện và phân tích biển số xe được hoàn thiện.

Đại diện nhóm triển khai nhiệm vụ trình diễn tính năng trích xuất bản số xe ở chế độ thời gian thực từ hệ thống quản lý camera giám sát tích hợp công nghệ trí tuệ nhân tạo

Về cơ bản, giải pháp hoàn thiện đã đảm bảo cung cấp những tính năng cảnh báo giao thông cơ bản; phân tích những điểm/khu vực thường xuyên xảy ra tình trạng đông xe (phương tiện giao thông); phân tích tần suất xuất hiện đám đông tại các vị trí camera theo thời gian và không gian; phân tích số lượng từng loại xe tại thời điểm xuất hiện đám đông.

"Các thông tin này cũng được cung cấp trực quan trên dashboard quản lý tập trung chạy trên máy tính cá nhân, hay trên app dành riêng cho thiết bị di động", TS. Dương Ngọc Hiếu khẳng định.

Nhận định về hiệu quả của giải pháp vừa được hội đồng tư vấn nghiệm thu nhiệm vụ khoa học - công nghệ do Sở KH&CN TP.HCM đánh giá là mang tính thực tế cao, TS. Nguyễn Lê Duy Lai cho biết "nghiên cứu về hệ thống camera giám sát thông minh là một trong những chủ đề rất được quan tâm trong lĩnh vực thị giác máy tính (computer vision), với mục đích nhằm trích xuất một cách hiệu quả những thông tin hữu ích từ một số lượng lớn các video thu được từ các camera giám sát bằng cách tự động phát hiện, theo dõi, nhận biết, phân tích và hiểu các hành vi hoạt động của các đối tượng được giám sát". Vì thế, TS. Nguyễn Lê Duy Lai khẳng định, việc phát hiện các đối tượng chuyển động trong camera nhờ các kỹ thuật xử lý ảnh, để khoanh vùng và đoán nhận một số hành vi của đối tượng là một việc làm có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.

Tính năng cảnh báo đám đông, tắc nghẽn giao thông dựa trên các kịch bản được lập trình sẵn cũng như sự phân tích của hệ thống trí tuệ nhân tạo tích hợp

Nhận định về hiệu quả kinh tế xã hội, TS. Nguyễn Lê Duy Lai khẳng định hệ thống SVMS có thể được triển khai cho nhiều đơn vị khác trong khối cơ quan nhà nước từ Công an, UBND, đơn vị sự nghiệp, v.v… vì nhu cầu giám sát an ninh bằng công nghệ camera và trí tuệ nhân tạo là xu hướng chung của thế giới nói chung và của Việt Nam nói riêng.

Từ việc chủ động được nguồn nguyên liệu năng suất cao, nhóm các nhà khoa học TP.HCM đã sản xuất serum trẻ hóa da có 10 công dụng: giảm đốm nâu bề mặt da, giảm nếp nhăn bề mặt, tăng cấu trúc da, giảm sắc tố dưới da, tăng độ ẩm dưới da, hỗ trợ làm giảm hư tổn do tia cực tím, giảm các cấu trúc mụn ẩn dưới da, tăng cường trao đổi chất của da, tăng cường cấu trúc da tại các khu vực nhạy cảm, se khít lỗ chân lông bề mặt da.

Thực tế cho thấy, nhiều hãng mỹ phẩm trên thế giới đã thương mại hóa sản phẩm có chứa nhân tố tăng trưởng nguyên bào sợi FGF-2 (còn được gọi là sh-polypeptide-1 theo danh pháp quốc tế các thành phần mỹ phẩm) kết hợp với các nhân tố tăng trưởng khác với tác dụng chống lão hóa, giảm nếp nhăn, tăng tổng hợp collagen. Ngoài ra, FGF-2 cũng được biết đến với khả năng làm liền sẹo, trị sẹo lồi, phục hồi vết thương và tái tạo da.

PGS.TS Đặng Thị Phương Thảo cho biết, các nhà khoa học tại Đại học Khoa học Tự nhiên (ĐHQG TP.HCM) đã triển khai những nội dung liên quan đến dòng hóa tạo ra các chủng vi sinh vật mang và biểu hiện gene fgf2; khảo sát tối ưu các yếu tố ảnh hưởng đến tăng trưởng của vi sinh vật cùng yếu tố ảnh hưởng đến khả năng biểu hiện protein mục tiêu, từ đó tối ưu hóa các điều kiện biểu hiện và nâng quy mô sản xuất protein tái tổ hợp FGF-2.

Từ việc tăng cường sản xuất protein mục tiêu hiệu quả với năng suất cao (năng suất được tính bằng lượng sản phẩm được tạo ra trên một đơn vị thể tích trong một đơn vị thời gian), nhóm triển khai nhiệm vụ khoa học - công nghệ do PGS.TS Đặng Thị Phương Thảo chủ trì đã tạo được nguồn nguyên liệu để đưa vào sản xuất serum trẻ hóa da. Nguyên liệu protein FGF2 tái tổ hợp được chuẩn hóa dựa theo các tiêu chuẩn protein tái tổ hợp dùng cho người của Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Thuốc Hoa Kỳ (FDA) và các tổ chức chăm sóc sức khỏe thế giới.

Sản phẩm serum trẻ hóa da từ protein tái tổ hợp FGF-2, EGF

Cụ thể, nhóm triển khai đã tạo được dòng E. coli BL21(DE3) có khả năng biểu hiện FGF-2 dạng tan trong tế bào chất, ổn định qua ít nhất là 30 lần cấy chuyền. Protein FGF-2 nguyên liệu được lên men sản xuất ở quy mô 5 lít. Kết quả của một đợt lên men đã thu nhận được lượng protein FGF-2 trước tinh sạch đạt xấp xỉ 5,245 gam.

Để loại protein tạp, dịch protein tan nội bào được tiến hành tinh sạch bằng phương pháp sắc ký trao đổi cation. FGF-2 thành phẩm có hoạt tính riêng 2,4x106 ± 0,2x106 IU/mg; độ tinh sạch 92,8 ± 1,6%; hàm lượng nội độc tố trong ngưỡng cho phép 0,066 ± 0,001 EU/mL (thấp hơn ngưỡng 0,1 EU/mL). Đây cũng là kết quả được ghi nhận trong nhiệm vụ khoa học và công nghệ “Phát triển mỹ phẩm trẻ hóa da từ protein tái tổ hợp FGF-2, EGF” do Đại học Khoa học Tự nhiên (ĐHQG TP.HCM) chủ trì.

Quy trình tinh chế FGF2

Ngoài FGF-2, trong serum trẻ hóa da do nhóm triển khai sản xuất có một thành phần quan trọng nữa, là protein tái tổ hợp EGF. Nhân tố tăng trưởng biểu bì EGF là yếu tố tăng trưởng đóng vai trò quan trọng trong việc điều tiết tăng trưởng và sự phát triển của nhiều loại tế bào đặc biệt là tế bào biểu bì. EGF chịu trách nhiệm kích hoạt việc tái cấu trúc các liên kết mạng vi mạch và cải thiện việc chữa lành vết thương bằng cách kích thích tổng hợp collagen, elastin và acid hyaluronic. Ở da, EGF đóng vai trò quan trọng trong sự tăng trưởng và tái tạo của keratinocyte, nguyên bào sợi. EGF đã được chứng minh ở dạng serum có khả năng làm mờ nếp nhăn ở đuôi mắt, giảm bọng mắt và làm đầy các sẹo rỗ do mụn.

Theo PGS.TS Đặng Thị Phương Thảo, nhóm triển khai nhiệm vụ đã tạo được dòng E. coli có khả năng biểu hiện EGF dạng tiết trong môi trường ổn định qua ít nhất là 30 lần cấy chuyền, xây dựng quy trình sản xuất EGF tái tổ hợp ở quy mô lên men 5 lít với hiệu suất lên men đạt trên 475,1 ± 23,4 mg/L dịch môi trường, tinh chế thu nhận EGF hiệu suất 9 ± 0,2%, năng suất 4,4 ± 0,3 mg/mẻ tinh chế từ 100 ml môi trường lên men. EGF thành phẩm có hoạt tính riêng là 0,548 ± 0,040 x103 IU/μg; độ tinh sạch: 93,15 ± 1,34%; hàm lượng nội độc tố trong ngưỡng cho phép (0,075  ± 0,001 EU/mL).

Quy trình tinh chế EGF

Từ nguồn nguyên liệu FGF-2 và EGF thu được, nhóm triển khai đã xây dựng công thức serum trẻ hóa da (có chứa 2 protein tái tổ hợp FGF-2, EGF hỗ trợ tái tạo cấu trúc da) trên nền dung môi nước vì khả năng hòa tan giúp các hoạt chất dễ dàng thâm nhập vào da và khả năng bay hơi tạo môi trường thông thoáng, hỗ trợ sự trao đổi chất của da.

Theo đó, công thức mỹ phẩm được thiết kế dạng dung dịch là hỗn hợp đồng nhất của các thành phần hòa tan. Công thức chất nền được xây dựng dựa trên cơ sở bổ sung các chiết xuất thực vật để làm mềm và dịu da, cân bằng pH da, làm giảm khả năng kích thích của các thành phần gây kích ứng, và cũng làm tăng tính thẩm mỹ (cảm giác sử dụng trên da). Sau đóng gói, sản phẩm được bảo quản ở nhiệt độ 20-22 độ C, độ ẩm 65-70%, đạt các chỉ tiêu ngoại quan, kết cấu sản phẩm, hóa lý, vi sinh (ISO 11930:2019) căn cứ theo Thông tư 06/2011 của Bộ Y tế đảm bảo giới hạn vi sinh vật trong sản phẩm mỹ phẩm.

Quy trình sản xuất serum trẻ hóa da

Đánh giá độc lập hiệu quả trẻ hóa da của serum trên tình nguyện viên, kết quả cho thấy có đến 90% tình nguyện viên phản hồi rằng đã ghi nhận các hiệu quả sau: giảm đốm nâu bề mặt da, giảm nếp nhăn bề mặt, tăng cấu trúc da, giảm sắc tố dưới da, tăng độ ẩm dưới da, hỗ trợ làm giảm hư tổn do tia cực tím, giảm các cấu trúc mụn ẩn dưới da, tăng cường trao đổi chất của da, tăng cường cấu trúc da tại các khu vực nhạy cảm, se khít lỗ chân lông bề mặt da.

Kết quả phân tích da bằng máy Smart Mirror - LD6021D trên từng chỉ tiêu theo dõi cho thấy có 40% tình nguyện viên cải thiện về lỗ chân lông; 70% tình nguyện viên cải thiện các chỉ tiêu đốm nâu bề mặt, cấu trúc PL, chất lượng da tại khu vực nhạy cảm trên mặt và độ hư tổn do tia cực tím; 80% tình nguyện viên có cải thiện về nếp nhăn bề mặt, và trao đổi chất qua da; da mặt của 90% tình nguyện viên có cải thiện trên các chỉ tiêu về cấu trúc porphyrin dưới da, sắc tố dưới da và độ ẩm dưới da. Đây là một kết quả khả quan, qua đó khẳng định rằng serum cho tác động trẻ hóa da rất rõ ràng.

Hiệu quả làm giảm nếp nhăn bề mặt

Hiệu quả làm giảm đốm nâu bề mặt

Hiệu quả cải thiện porphyrin dưới da

Hiệu quả cải thiện sắc tố dưới da

PGS.TS Đặng Thị Phương Thảo cũng thông tin thêm, một số doanh nghiệp mỹ phẩm đã ngỏ lời hợp tác chuyển giao công nghệ để sớm đưa sản phẩm serum vào thương mại hóa. Chưa dừng lại ở đó, nhiều tình nguyện viên trước đây cho biết rất sẵn sàng cũng như mong đợi được sử dụng chính thức và thường xuyên dòng mỹ phẩm trẻ hóa da từ protein tái tổ hợp FGF-2, EGF như họ từng trải nghiệm và yêu thích.

Thông tin liên hệ:
Đại học Khoa học Tự nhiên (ĐHQG TP.HCM)
Địa chỉ: 227 Nguyễn Văn Cừ, quận 5, TP.HCM
Điện thoại: 028 62884499 - 028 73089899 - 0909420355

Email: dtpthao@hcmus.edu.vn
Website: www.hcmus.edu.vn