Internet Vạn Vật giúp giám sát chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản

Xuất khẩu thủy sản của Việt Nam là mặt hàng mang lại kim ngạch lớn nhất trong ít nhất 5 năm trở lại đây, với doanh số hàng năm trên 8 tỷ USD, theo thống kê của Chính phủ.

Trong giai đoạn 1995-2020 sản lượng nuôi trồng thủy sản cả nước tăng bình quân 10%/năm, dựa trên số liệu của Hiệp hội Chế biến và Xuất khẩu Thủy sản Việt Nam.

Năm 2022 ngành đặt mục tiêu sản lượng nuôi trồng thủy sản tăng khoảng 3% so với năm trước lên 4,95 triệu tấn.

Cùng với sự phát triển đó là ảnh hưởng nặng nề đến môi trường nước, do việc sử dụng hóa chất để cải tạo và xử lý ao đầm, không tuân thủ các quy định về xây dựng, vận hành các công trình xử lý chất thải, cũng như chưa coi trọng việc quan trắc nước thải.

Ở Việt Nam hiện nay, hầu hết các đơn vị quan trắc đều sử dụng phương thức quan trắc truyền thống, đó là đo đạc tại hiện trường các thông số đo nhanh như nhiệt độ, pH, nồng độ oxy hòa tan trong nước (Dissolved Oxygen - DO), độ mặn và lấy mẫu mang về phòng thí nghiệm phân tích các thông số lý - hóa – sinh, theo một nghiên cứu năm 2021 của trường Đại học Bách khoa Hà Nội và Chi cục Thủy sản Phú Yên.

Nghiên cứu này chỉ ra, với tốc độ NTTS tăng nhanh, mật độ vật nuôi cao, mô hình quan trắc đang áp dụng ở các địa phương bộc lộ nhiều hạn chế, mặc dù cơ sở vật chất, trang thiết bị và nhân lực quan trắc đã được đầu tư và nâng cấp.

Cụ thể, việc quan trắc vẫn còn thủ công, chưa có hệ thống quan trắc tự động, thiếu phần mềm quản lý, giảm sát tập trung, dẫn đến thiếu cơ chế hợp tác rõ ràng giữa các bên tham gia trong việc lập kế hoạch, tổ chức quan trắc, xử lý số liệu và chia sẻ thông tin.

Do đó, người dân không nắm được thông tin kịp thời để có biện pháp ứng phó, công tác vận hành, bảo trì, duy trì hoạt động các trạm quan trắc tự động cũng gặp nhiều khó khăn, các nhà khoa học nhận định trong nghiên cứu nêu trên.

Trong khi đó, ở nước ngoài, chẳng hạn như ở Na Uy, khi đệ trình dự án, chủ trại cần chứng minh năng lực thực hiện việc quan trắc và xử lý môi trường theo quy định.

Cộng đồng châu Âu (EU) yêu cầu các vùng NTTS xuất khẩu vào thị trường của khối liên minh này phải được quan trắc thường xuyên. Ở Thái Lan, Cục nghề cá quản lý việc quan trắc NTTS và có sự phân cấp hoạt động ở các tỉnh trong cùng một hệ thống quan trắc.  

Tại Việt Nam, Kế hoạch quan trắc, cảnh báo và giám sát môi trường trong nuôi trồng thủy sản giai đoạn 2021-2025 của Tổng cục Thủy sản được phê duyệt ngày 19/3/2021 đã đề cập đến việc “chủ động quan trắc, cảnh báo và giám sát môi trường 100% vùng nuôi trọng điểm”.

Tổng cục Thủy sản đặt mục tiêu từ nay đến 2025 chuyển tải kết quả quan trắc và cảnh báo môi trường nuôi trồng thủy sản đến các cơ quan quản lý, người nuôi và các tổ chức cá nhân liên quan một cách nhanh nhất, cũng như thiết lập được cơ sở dữ liệu về quan trắc môi trường thống nhất từ trung ương đến địa phương.

Ứng dụng Internet Vạn Vật

Để đáp ứng được yêu cầu này, cần áp dụng giải pháp quan trắc nước thải trong NTTS, trong đó có ứng dụng công nghệ Internet Vạn Vật (Internet of Things – IoT) tại các trạm quan trắc nước tự động.

Mô hình áp dụng IoT trong quan trắc nước khá đơn giản: Dữ liệu đầu vào được truyền đến nền tảng phần mềm qua Wifi, 3G hoặc 4G từ các trạm quan trắc chất lượng nước tự động và các thiết bị điều khiển, cảnh báo, sau đó sẽ được chuyển đến các ứng dụng vận hành, giám sát có trên web và điện thoại.   

IoT cho phép đo lường định kỳ và tự động liên tục theo thời gian thực, giúp ghi nhận, phân tích và đánh giá và cảnh báo thông tin ô nhiễm môi trường một cách nhanh chóng để có những biện pháp kịp thời cũng như dài hạn.

Hiện công nghệ IoT đang được áp dụng hiệu quả với các trạm quan trắc chất lượng nước mặt tự động, nhằm theo dõi và khai thác các chỉ số quan trọng được quy định trong quyết định số 1151/QĐ-BNN-TCTS, bao gồm nhiệt độ, pH, tổng lượng chất rắn lơ lửng trong nước (Total Suspended Solids - TSS), độ dẫn điện (Electric Conduction – EC), COD, ORP cùng các chỉ số NH4, kim loại nặng (asen, chì, v.v.).

Ngoài ra, IoT còn được áp dụng tại các trạm đo mực nước, độ mặn tự động ở cửa cống, trạm bơm cấp nước phục vụ sản xuất nông nghiệp giúp điều tiết hoạt động cấp nước, ngăn chặn xâm nhập mặn.

Nền tảng phần mềm trong IoT có chức năng chính là tiếp nhận, lưu trữ, khai thác dữ liệu quan trắc để đưa ra cảnh báo và quản lý điểm quan trắc tự động. 

Nhờ có nền tảng này, người dùng có thể thống kê nhanh được số lượng các trạm, trạng thái trạm, thông tin và lịch sử dữ liệu. Đơn vị quản lý có thể quản lý trạm theo trường thông tin, trạng thái điểm đo, đồng thời có thể sử dụng chức năng phân quyền để tạo không gian khai thác phù hợp với chức năng của các đơn vị khác nhau.

Việc theo dõi và lọc dữ liệu cũng trở nên đơn giản khi sử dụng nền tảng phần mềm quản lý tập trung. Người sử dụng có thể dễ dàng kiểm tra mất dữ liệu, kiểm tra vượt ngưỡng; xem, lọc, tìm kiếm các thông báo và lịch sử thông báo. 

Khi xảy ra sự cố, phần mềm sẽ ngay lập tức gửi cảnh báo qua ứng dụng, email, tin nhắn, v.v., giúp thông tin sớm, kịp thời tới người dân và chính quyền.

Đặc biệt, nền tảng phần mềm quản lý tập trung còn hỗ trợ đắc lực cho việc khai thác dữ liệu phục vụ nghiên cứu, báo cáo. Người dùng có thể xuất dữ liệu ra nhiều loại tệp, sử dụng chức năng biểu đồ để hiển thị lịch sử dữ liệu hoặc so sánh giữa các trạm đo. 

Ngoài ra, nền tảng phần mềm quản lý tập trung luôn được thiết kế có tính mở và sẵn sàng các giao thức kết nối (API), truy xuất dữ liệu sang các phần mềm bên thứ 3 hoặc các mô hình dự báo, giúp cho việc khai thác dữ liệu được hiệu quả hơn.

Theo ông Hoàng Dũng, CEO của DLCorp, một trong các đơn vị sở hữu nhiều sản phẩm IoT phục vụ quan trắc nước tự động ở Việt Nam, việc áp dụng IoT trong ngành nuôi trồng thủy sản sẽ giúp chính quyền chủ động tạo lập được một mạng lưới điểm đo đủ dày để tạo ra bộ cơ sở dữ liệu môi trường đáng tin cậy, đồng thời dựa trên thông tin thu thập được, có thể xây dựng chính sách, quy hoạch, lựa chọn sản phẩm nuôi trồng phù hợp. 

Người dân có thể tiếp cận thông tin về môi trường kịp thời, chủ động trong hoạt động sản xuất, ứng phó kịp thời khi có diễn biến xấu, nâng cao ý thức bảo vệ môi trường.

Đối với các bên liên quan, công nghệ này có thể cung cấp dữ liệu phục vụ nghiên cứu cho các cơ sở nghiên cứu, trường đại học; chia sẻ dữ liệu với các cơ quan ban ngành khác.  

Công nghệ IoT hiện có một nhược điểm là khi một mạng lưới thiết bị IOT đủ lớn được đưa vào ứng dụng sẽ đòi hỏi một hạ tầng mạng viễn thông đủ mạnh để có thể truyền tải khối lượng dữ liệu khổng lồ. 

Chi phí duy trì đường truyền Internet cũng là một trong các yếu tố được nhiều nhà đầu tư cân nhắc. Tuy nhiên với tốc độ phát triển của công nghệ hiện nay, khi mà Việt Nam đang tiến tới công nghệ 5G, NB-IOT, chắc chắn những vấn đề này sẽ được xử lý trong tầm tay.