Gắn cảnh báo và giám sát ngập với vận hành đô thị thông minh

Bên cạnh việc hoàn thiện các mô hình dự báo, cảnh báo mưa và ngập theo mô hình toán về thuỷ văn, thuỷ lực kết hợp sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI), học máy (machine learning) trên cơ sở dữ liệu thống kê trích xuất từ nhiều đơn vị khí tượng thủy văn, nhóm chuyên gia tại Phân viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu cũng đưa vào vận hành thành công hệ thống cảnh báo ngập bằng camera giám sát cùng trọn bộ phần mềm quản lý ngập, thông tin ngập bằng WebGIS và ứng dụng trên thiết bị di động.

Với mục tiêu xây dựng hệ thống cảnh báo ngập thông qua hệ thống camera, kết nối xây dựng thành phố thông minh cho Thành phố Hồ Chí Minh, nhóm các chuyên gia tại Phân viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu đã chủ động đề xuất và thực hiện nhiệm vụ khoa học công nghệ Xây dựng mô hình dự báo, cảnh báo và quản lý ngập cho đô thị thông minh tại TP.HCM.

TS Phạm Thanh Long, chủ nhiệm đề tài cho biết, mục tiêu cụ thể của nhiệm vụ khoa học mà đơn vị này vừa hoàn thành và cũng được thông qua bởi hội đồng tư vấn nghiệm thu do Sở KH&CN TP.HCM tổ chức hồi cuối tháng 11/2021 đã giải quyết hai mục tiêu cụ thể, đó là (1) Dự báo, cảnh báo ngập trên các tuyến đường thường xuyên chịu ảnh hưởng bởi ngập trên địa bàn TP.HCM và thí điểm ở vùng Đông của TP.HCM, nay là Thành phố Thủ Đức; (2) Xây dựng công cụ trực quan (hình ảnh camera, bản đồ 2D/3D, các phần mềm trên điện thoại, WebGIS) quản lý và cảnh báo ngập nhằm kết nối chung cho mô hình đô thị thông minh mà TP.HCM đang xây dựng.

Toàn cảnh buổi nghiệm thu nhiệm vụ

Bên cạnh đó, nhóm các chuyên gia và nhà khoa học tham gia thực hiện nhiệm vụ này cũng chủ động đề xuất, xây dựng các quy trình cảnh báo ngập với định hướng sẵn sàng kết nối, chia sẻ dữ liệu với các hạ tầng quản lý cũng như vận hành của một thành phố thông minh.

Đưa trí tuệ nhân tạo vào dự báo, cảnh báo ngập

Báo cáo tại buổi nghiệm thu nhiệm vụ, đại diện nhóm nghiên cứu khẳng định, các mô hình dự báo, cảnh báo mưa, ngập được hoàn thiện ngoài việc khai thác trọn vẹn các số liệu thống kê cũng như cập nhật thường xuyên từ các cơ quan chuyên ngành khí tượng thủy văn cũng như các đơn vị, sở ngành thuộc lĩnh vực giao thông, công chánh của TP.HCM thì nhóm cũng chủ động đưa công nghệ trí tuệ nhân tạo, chủ yếu là giải pháp máy học (machine learning), vào các mô hình thẩm định, để qua đó tăng độ chính xác hơn nữa cho các mô hình dự báo tương ứng với từng lưu vực, khu vực mà các cơ quan quản lý nhà nước cần giám sát, chú trọng việc vận hành và điều phối chống ngập.

Giao diện kết quả mực nước dự báo trong tháng 10/2021 hiển thị trên trang WebGIS

Về cơ bản, theo lời TS. Phạm Thanh Long, toàn bộ các mô hình mô phỏng dự báo, cảnh báo mưa và ngập mà nhóm nghiên cứu hoàn thiện hiện hoàn toàn có thể áp dụng cho phạm vi toàn TP.HCM, đặc biệt ở khu vực trung tâm và TP Thủ Đức (thuộc TP.HCM).

Bên cạnh đó, trong xu hướng 4.0 hiện đại, để nâng cao hơn nữa việc giám sát hiệu quả để từ đó đưa ra các cảnh báo "tức thời" đối với hiện tượng mưa, thì nhóm thực hiện nhiệm vụ đã triển khai giải pháp camera giám sát các điểm ngập, đồng thời tạo ra ra một bộ cơ sở dữ liệu mới nhằm phục vụ nhu cầu đối chiếu lại tính chính xác của các số liệu được các mô hình dự báo cung cấp trước đó.

Các thông tin dự báo mưa và  ngập cũng như các thông tin khác về thời tiết, về cơ bản đều được hiển thị trực quan trên bản đồ WebGIS được cung cấp tại địa chỉ http://chongngaphcm.info.

Quản lý tập trung

Là một phần của giải pháp, nhóm nghiên cứu đã khảo sát, xây dựng hệ thống camera giám sát hàng chục điểm ngập thường xuyên tại đường Cây Trâm (quận Gò Vấp), đường Xô Viết Nghệ Tĩnh, đường Ung Văn Khiêm (quận Bình Thạnh), đường Trần Ngọc Diện, đường Phạm Văn Đồng, Đỗ Xuân Hợp (TP Thủ Đức). 

Camera giám sát điểm ngập được tích hợp trên WebGIS ở chế độ thời gian thực

Từ hình ảnh, hệ thống sẽ "số hóa" ảnh chụp, sau đó đó sử dụng các thuật toán so sánh "hình ảnh gốc" với các "mốc marker" tại hiện trường để xác định mức ngập tương ứng. Hay nói cách khác, nhóm nghiên cứu đã hoàn thiện công cụ trích xuất bản đồ ngập từ camera được xây dựng qua các bước tiền xử lý ảnh và phân tích mức ngập được lưu trữ trong server.

Dự báo tình trạng mưa hiển thị trên giao diện WebGIS

Đại diện nhóm thực hiện nhiệm vụ cho biết, quy trình thông báo các điểm ngập phát sinh, hay sự cố hệ thống thoát nước dẫn đến ngập lụt sẽ gây hậu quả lâu dài nếu không được phát hiện và khắc phục sớm sẽ khiên điểm ngập trở nên nghiêm trọng và ảnh hưởng trực tiếp đến cuộc sống của người dân cũng như công tác chống ngập, quy trình thông báo gồm các bước: (1) Quản lý hệ thống camera kịp thời thông báo các vị trí con đường ngập, phối hợp với các đơn vị khác, cǜng như người dân để kịp thời nhận thông tin thông qua công kết nối hai chiều; (2) Đưa các thông tin về điểm ngập phát sinh lên báo cáo, trang thông tin website để các cơ quan quản lý kịp thời khác phục.

Quy trình vận hành hệ thống cảnh báo mưa, ngập

Đại diện cho biết, xây dựng kênh kết nối hai chiều về ngập chính là xây dựng kết nối giữa các nhà quản lý với người dân, thông qua một ứng dụng hay một nền tảng có thể thông báo kịp thời các thông tin về ngập, các sự cố về kẹt xe do ngập từ các đơn vị quản lý đến người dân, cũng như nhận được những phản hồi nhanh chóng và chính xác về các đường, điểm ngập phát sinh hay có sự cố về thoát nước, hỏng hóc từ người dân đến các đơn vị quản lý, các đơn vị chức năng có liên quan. 

Thông tin cảnh báo ngập được hiển thị trên app di động

"Mục tiêu chính của nền tảng là tạo ra một công cụ thu thập dữ liệu số, đảm bảo dữ liệu được lưu trữ một cách có hệ thống, từ đó dữ liệu có thể được dễ dàng tổng hợp, trích xuất phục vụ cho công tác báo cáo, cũng như phân tích, quản lý tình hình ngập. Bên cạnh đó, nền tảng cũng là một kênh thu thập và chia sẻ thông tin ngập của TP.HCM (sau khi đã được kiểm chứng) với người dân trên địa bàn Thành phố", TS. Phạm Thanh Long nhấn mạnh. 

Cũng thời lời khẳng định của TS. Phạm Thanh Long, chủ nhiệm nhiệm vụ, xuyên suốt quá trình triển khai nhiệm vụ, nhóm thực hiện "tập trung đề tài vào khu vực phía Đông của TP.HCM, bởi kỳ vọng của đề tài là giải quyết bài toán chống ngập của TP Thủ Đức nói riêng và khu vực TP.HCM nói chung, và sau đó là giúp người dân có thể lựa chọn được cung đường di chuyển để tránh những tuyến đường bị ngập có thể xảy ra trong thời gian sắp tới.

"Bên cạnh đó, nhiệm vụ khoa học công nghệ vừa được nghiệm thu này cũng giúp Trung tâm Quản lý hạ tầng kỹ thuật - Sở Xây dựng TP.HCM có những chiến lược, chính sách để quản lý vấn đề ngập của TP được hiệu quả hơn trong thời gian tới", TS. Long nhận định.

Thông tin liên hệ:
Phân viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu
Địa chỉ: 19 Nguyễn Thị Minh Khai, P.Bến Nghé, Q.1, TP.HCM
Điện thoại: (028) 38290057
E-mail: khcn.sihymecc@gmail.com - Website: http://sihymecc.vn