GIẢI PHÁP MÔI TRƯỜNG THÔNG MINH

Cho đến nay, trên thế giới có nhiều định nghĩa về môi trường thông minh, tuy khác nhau về câu chữ những ý nghĩa là tương tự nhau, đơn cử:

• Định nghĩa theo Cook and Das: môi trường thông minh như là một một thế giới nhỏ nơi các loại thiết bị thông minh khác nhau liên tục hoạt động để làm cho cuộc sống của người dân thoải mái hơn. Môi trường thông minh nhằm mục đích thỏa mãn trải nghiệm của các cá nhân từ mọi môi trường, bằng cách thay thế công việc nguy hiểm, lao động chân tay và các nhiệm vụ lặp đi lặp lại bằng các tác nhân tự động.
• Định nghĩa theo Poslad: đưa ra định nghĩa phân biệt ba loại môi trường thông minh khác nhau bao gồm: môi trường điện toán ảo (hoặc phân tán), môi trường vật lý và môi trường con người hoặc kết hợp các loại này, trong đó: 1) Môi trường máy tính ảo cho phép các thiết bị thông minh truy cập các dịch vụ thích hợp ở mọi nơi và mọi lúc; 2) Môi trường vật lý có thể được nhúng với nhiều loại thiết bị thông minh thuộc các loại khác nhau bao gồm thẻ, cảm biến và bộ điều khiển và có các dạng khác nhau, từ kích thước nhỏ như nano, micro đến kích thước lớn.

Ảnh minh hoạ môi trường thông minh.

Tuy nhiên, dù theo định nghĩa nào, môi trường thông minh đều xoay quanh vấn đề đảm bảo chất lượng môi trường bằng việc quan trắc liên tục mọi lúc, mọi nơi và luôn đảm bảo con người tránh những nguy cơ về ô nhiễm môi trường trong sinh hoạt hằng ngày hay trong công việc. Chất lượng môi trường ở đây đề cập đến nhiều yếu tố như nước thải, khí thải, nước cấp, chất thải rắn, năng lượng, tiếng ồn, v.v… Tựu trung lại, đặc điểm của môi trường thông minh sẽ bao gồm:

1. Điều khiển từ xa các thiết bị môi trường;
2. Kết nối các thiết bị môi trường;
3. Thu thập / phổ biến thông tin từ các mạng cảm biến;
4. Các dịch vụ nâng cao thông qua các thiết bị thông minh;
5. Khả năng ra quyết định và dự báo.

Cần lưu ý rằng 5 thành tố trên không phải là tất cả các yếu tố cần có để xây dựng môi trường thông minh mà để xây dựng môi trường thông minh, còn có vai trò rất quan trọng của luật pháp, ý thức của con người, tập thể, đoàn thể, công ty, tập đoàn, v.v… Nhưng rõ ràng, để xây dựng môi trường thông minh, vài trò quan trọng của công nghệ thông tin và truyền thông (ICT) là rất quan trọng.

Stackholders

Các bên liên quan đến môi trường.

Để xây dựng môi trường thông minh, trước tiên cần làm rõ những đối tượng có tác động đến môi trường ở gốc độ như là nguồn gây ô nhiễm hay đối tượng bị ảnh hưởng, đối tượng quản lý môi trường, v.v… Trong đó có các đối tượng chính yếu sau:

• Các đối tượng tác động trực tiếp đến ô nhiễm môi trường:
  • Cơ sở sản xuất
  • Đơn vị cung cấp dịch vụ lợi nhuận như nhà hàng, quán ăn, khách sạn, v.v…
  • Đơn vị cung cấp dịch vụ phi lơi nhuận như bệnh viện, trường học, v.v…
• Đối tượng chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi ô nhiễm môi trường:
  • Người dân
  • Đa dạng sinh học
• Đối tượng quản lý môi trường:
  • Cán bộ quản lý môi trường
  • Cảnh sát môi trường
  • Khối chính phủ bao gồm cơ quan quản lý môi trường các cấp, là đơn vị ban hành các thông tư, nghị định, quyết định, … về môi trường
  • Các tổ chức thế giới về môi trường

Kiến trúc giải pháp

Sơ đồ kiến trúc tổng quan hệ thống phần mềm quản lý môi trường dựa trên nền tảng IoT và AI.

Hình trên minh hoạ kiến trúc tổng quát hệ thống phần mềm quản lý môi trường. Kiến trúc này dựa trên nền tảng IoT, trong đó gồm các thành phần chính như sau – tương ứng 5 tầng của IoT:

• TẦNG THINGS: Kênh thu thập dữ liệu môi trường bao gồm: 1) Các thiết bị cảm biến giám sát chất lượng môi trường như cảm biến nước, khí, tiếng ồn, đất, v.v…; 2) Hình ảnh từ các nguồn camera như các hệ thống CCTV, hình ảnh chụp từ di động được phản ảnh bởi người dân, thiết bị bay flightcam chụp không ảnh, v.v…; 3) Các hệ thống thu thập thông tin về khí hậu, thời tiết của thế giới như windy.com, v.v…
• TẦNG CONNECT và TẦNG COLLECT:
  • Hệ thống quan trắc: dữ liệu về môi trường từ nhiều kênh thu thập được gôm về và lưu trữ vào cơ sở dữ liệu.
  • Hệ thống quản lý tài nguyên. Chỉ quản lý những thông tin tài nguyên cần thiết để phục vụ cho bài toán môi trường (đặc biệt là các hệ thống mô phỏng môi trường). Những nội dung khác liên quan về các phần mềm nghiệp vụ quản lý tài nguyên như phần mềm xây dựng bản đồ thửa đất, xây dựng bản đồ qui hoạch, v.v… là không thuộc phạm vi đề xuất.
  • Hệ thống quản lý nghiệp vụ môi trường.
• TẦNG LEARN: Các phần mềm mô hình môi trường, ứng dụng những thuật toán CFD (physical-based methods), hoặc trí tuệ nhân tạo (data-driven methods).
• TẦNG DO: Hệ thống hỗ trợ ra quyết định về môi trường.

Tương ứng với các tầng, các hệ thống phần mềm, chúng ta sẽ xây dựng được các cơ sở dữ liệu về môi trường, trong đó có 3 nhóm cơ sở dữ liệu môi trường quan trọng:

1. Cơ sở dữ liệu quan trắc môi trường – Cơ sở dữ liệu này lưu trữ toàn bộ thông tin quan trắc môi trường theo thời gian thực. Dữ liệu quan trắc được thu thập theo không gian và thời gian, là nguồn cung quí giá cho các phân hệ mô hình môi trường.
2. Cơ sở dữ liệu nghiệp vụ môi trường – Quản lý những thông tin tác nghiệp hằng ngày của cơ quan quản lý môi trường.
3. Cơ sở dữ liệu kịch bản môi trường – Cơ sở dữ liệu này được sinh ra từ các mô hình môi trường, cho những kịch bản về dự báo, lan truyền ô nhiễm, v.v…

Tổng hợp các cơ sở dữ liệu về môi trường, xây dựng datawarehouse về môi trường, là cơ sở để xây dựng các hệ hỗ trợ ra quyết định về môi trường.

Sơ đồ hệ thống phần mềm môi trường chi tiết dành cho tỉnh Vĩnh Long và Trà Vinh.

Tại Sở TN&MT tỉnh Vĩnh Long, đã ứng dụng một số phân hệ phần mềm trong giải pháp tổng thể này như Quan trắc môi trường doanh nghiệp, Quản lý báo cáo giám sát môi trường, Quản lý CTNH, Quản lý phí bảo vệ môi trường, v.v… Các phần hệ phần mềm đã giải quyết tốt nghiệp vụ của các cán bộ môi trường của Sở, giúp các cán bộ giảm tải công việc, tăng hiệu quả trong công tác chuyên môn và công tác quản lý, đặc biệt là công đoạn tạo lập báo cáo theo kỳ cho các cấp.