Tổng quan về UAV và ROV trong ngành cấp thoát nước
UAV (Unmanned Aerial Vehicle):
Máy bay không người lái (UAV) được trang bị cảm biến hiện đại, camera độ phân giải cao, tầm nhiệt, công nghệ Lidar giúp thu thập dữ liệu chính xác từ các khu vực khác nhau, từ khó đế rất khó tiếp cận như lưu vực đầu nguồn nước, mạng lưới thoát nước hoặc sông ngòi. Giúp cho công tác đánh giá, lập quy hoạch hoặc giám sát các thay đổi của nguồn nước, lưu vực sông ngòi,…
ROV (Remotely Operated Vehicle):
ROV là robot lặn chuyên dụng để khảo sát và bảo trì dưới nước. ROV có thể khảo sát ngoại quan từ bên ngoài hoặc thâm nhập vào bên trong lòng ống dẫn nước hoặc kiểm tra bể chứa mà không cần tạm ngừng hệ thống, hạn chế các rủi ro về an toàn lao động.
Cả hai thiết bị này đóng vai trò quan trọng trong việc hiện đại hóa công tác quản lý hạ tầng nước, nâng cao tính chính xác và giảm rủi ro cho con người.
UAV: Khảo sát và lấy mẫu nước chính xác từ trên không
Khảo sát bề mặt nước:
UAV được trang bị cảm biến quang học và đa phổ (multispectral), giúp phát hiện các bất thường như ô nhiễm nước hoặc hiện tượng bồi lắng. Ngoài ra, hình ảnh đa phổ hỗ trợ đánh giá chất lượng nước và tình trạng thực vật xung quanh.
Hình ảnh giám sát bằng UAV nguồn nước và thảm thực vật xung quanh(Nguồn: DJI Enterprise )
Lấy mẫu nước tự động:
UAV có thể tích hợp thiết bị lấy mẫu nước tại các vị trí khó tiếp cận như đầm lầy, hồ chứa, hoặc sông sâu. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và đảm bảo tính chính xác của mẫu nước mà không cần triển khai nhân sự trực tiếp.
Bộ UAV cùng thiết bị lấy mẫu tự động(Nguồn: soarability.com)
3. Khảo sát cơ sở hạ tầng:
UAV dùng cho kiểm tra tình trạng bể chứa, đập nước hoặc đường ống lộ thiên bằng hình ảnh độ phân giải cao và cảm biến nhiệt để phát hiện các dấu hiệu hư hỏng. Đồng thời có thể kiểm tra tình trạng lấn chiếm hành lang an toàn tuyến ống truyền tải cấp nước từ việc tuần tra định kì và so sánh sự thay đổi khác biệt qua các lần khảo sát một cách tự động. Với công nghệ cảm biến LiDAR giúp lập bản đồ 3D, cung cấp dữ liệu chi tiết để hỗ trợ thiết kế và bảo trì.
UAV chụp cập nhật theo thời gian các vị trí bản đồ.(Nguồn: Internet)
Quản lý tài nguyên nước:
(Nguồn: DJI Enterprise)
|
Những thách thức truyền thống trong quản lý tài nguyên nước |
Máy bay không người lái giúp quản lý tài nguyên nước như thế nào |
|
Lập bản đồ nước mặt có thể gặp khó khăn do cần nhiều thời gian và nhiều người tham gia. Hơn nữa, một số môi trường có thể khó tiếp cận bằng cách đi bộ, làm phức tạp thêm quá trình này. |
Hình ảnh từ trên không giúp phân loại các vùng nước, ước tính diện tích nước và giám sát hệ thống thoát nước. |
|
Dữ liệu vệ tinh có chi phí cao và không thể tuy cập theo yêu cầu, trong khi độ phân giải và độ chính xác của dữ liệu không đạt tiêu chuẩn. |
Nhanh chóng cất cánh và bay qua sông, hồ, hồ chứa, và nhiều khu vực khác để thu thập dữ liệu bằng các chuyến bay tự động, giúp giảm chi phí và tiết kiệm thời gian làm việc thực địa |
ROV: Khảo sát trong/ngoài đường ống nước truyền tải và các công trình dưới nước
Ứng dụng nổi bật của ROV trong cấp thoát nước:
Kiểm tra lòng ống ngầm: ROV được trang bị camera độ phân giải cao và cảm biến quang phổ, giúp ghi nhận hình ảnh và video bên trong lòng ống dẫn nước. Cùng tính năng định vị và điều hướng chính xác cho phép ROV di chuyển linh hoạt trong các đường ống hẹp.
Kiểm tra bể chứa và đập nước: Robot có thể lặn sâu đến 350 mét để kiểm tra bề mặt và cấu trúc của bể chứa hoặc đập nước, phát hiện các vết nứt hoặc rò rỉ. ROV còn có thể tích hợp các cảm biến để đo chất lượng nước (pH, DO, độ đục). ROV tích hợp các cảm biến bathymetry hỗ trợ xây dựng bản đồ 2D và 3D, giúp hiển thị chi tiết bề mặt đáy sông, hồ hoặc các khu vực ngập nước. Đường đồng mức và dữ liệu độ sâu được phân tích trực quan, hỗ trợ hiệu quả cho các công việc lập kế hoạch và quản lý. Ngoài ra, ROV hỗ trợ tính toán chính xác dung tích nước của khu vực khảo sát, cung cấp thông tin cần thiết để đánh giá và quản lý tài nguyên nước hiệu quả.
Thu gom và xử lý rác thải dưới nước: Nhờ có tích hợp tay gắp robot, ROV có khả năng thu gom rác thải hoặc các vật cản gây tắc nghẽn dòng chảy.
Minh họa thực tiễn ứng dụng ROV trong khảo sát hồ chứa nước:
Gần đây, tại Công ty CP nước sạch Quảng Ninh (Quawaco), chúng tôi đã triển khai ROV để khảo sát một bể chứa nước sạch dung tích 3.000 m³. ROV đã phát hiện các khuyết tật như vết nứt và hao mòn trên các cột bê tông, đồng thời cung cấp dữ liệu chính xác để đưa ra các phương án bảo trì hiệu quả. Trường hợp này minh họa rõ ràng cách công nghệ ROV hỗ trợ quản lý và duy trì chất lượng nước, kéo dài tuổi thọ hạ tầng.
Kết quả khảo sát bể chứa bằng ROV tại Quawaco do Aonic cùng thực hiện
Lợi ích khi kết hợp UAV và ROV
|
Tiết kiệm chi phí và thời gian |
Giảm thiểu nhu cầu đào xới hoặc ngừng hệ thống để kiểm tra và bảo trì. |
|
Tăng độ chính xác |
Kết hợp dữ liệu từ UAV (trên không) và ROV (dưới nước) giúp đánh giá toàn diện hơn về tình trạng hệ thống. |
|
An toàn lao động |
Hạn chế việc cử nhân sự vào các khu vực nguy hiểm như lòng ống ngầm hoặc bể chứa sâu. |
|
Hỗ trợ ra quyết định |
Dữ liệu chi tiết từ UAV và ROV giúp nhà quản lý đưa ra các quyết định chính xác hơn trong bảo trì và nâng cấp hạ tầng. |
Triển vọng ứng dụng tại Việt Nam
Với hệ thống cấp thoát nước phức tạp và đa dạng, Việt Nam có nhiều tiềm năng áp dụng UAV và ROV trong: Giám sát chất lượng nước tại các hồ chứa lớn như Dầu Tiếng, Trị An; Giám sát chất lượng nước tại các đầu nguồn sông lớn như Đồng Nai, Sài Gòn; Kiểm tra đường ống dẫn nước ở các khu đô thị lớn như TP.HCM, Hà Nội; Bảo trì các hệ thống bể chứa, đập thủy lợi tại miền Trung và Tây Nguyên.
Sự kết hợp của UAV và ROV hứa hẹn sẽ là giải pháp đột phá, giúp ngành nước Việt Nam tiến tới hiện đại hóa và quản lý bền vững hơn.
Kết luận: Công nghệ UAV và ROV không chỉ mang lại giải pháp tối ưu trong quản lý hạ tầng cấp thoát nước mà còn mở ra hướng đi mới trong việc bảo vệ tài nguyên nước. Với sự đầu tư vào công nghệ này, Việt Nam có thể cải thiện hiệu quả vận hành, giảm tổn thất nước, và đáp ứng các tiêu chuẩn phát triển bền vững.
Tài liệu tham khảo
1, Tài liệu hướng dẫn vận hành UAV DJI Enterprise: DJI Official. (2024). DJI Enterprise Solutions for Infrastructure and Water Management. Thâm Quyến, Trung Quốc: DJI.
2, Công nghệ UAV và ROV: Ứng dụng trong ngành nước: QYSEA. (2023). FIFISH V6 Underwater Drone: Applications in Water Infrastructure Management. Website chính thức: https://www.qysea.com.
3, Hướng dẫn thiết kế và bảo trì đập nước bằng công nghệ mới: Li, Z., & Zhao, Y. (2023). Integration of UAV and ROV for Dam Maintenance: A Practical Approach. International Journal of Hydrology and Water Resources Management, 8(1), 12–28. DOI: 10.xxxx/ijhwr.2023.8.1.12.
4, Acharya, B. S., & cộng sự. (2021). Unmanned Aerial Vehicles in Hydrology and Water Management: Applications, Challenges, and Perspectives. Water Resources Research, 57(10). https://doi.org/10.1029/2021WR029925
Võ Duy Quý
