Cứu nạn bằng phao cứu sinh tự động

Nhóm sinh viên Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật (Đại học Đà Nẵng) chế tạo thành công thiết bị “Phao cứu sinh tự động tìm kiếm chủ động”. Đây là sản phẩm có khả năng chủ động phát hiện, định vị, cứu hộ bằng vòng tay tích hợp cảm biến áp lực, GPS và thiết kế phao có khả năng cơ động di chuyển đến người gặp nạn.

Sinh viên Trần Văn Phúc (bên trái - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng) thử nghiệm sản phẩm tại âu thuyền Thọ Quang. Ảnh: VĂN HOÀNG

Sinh viên Trần Văn Phúc, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết, nhu cầu sử dụng các thiết bị cứu hộ, cứu nạn như áo phao, phao tròn, túi khí… của người dân, du khách rất phổ biến. Tuy nhiên, các thiết bị này có chung nhược điểm là còn bị động, phạm vi cứu hộ thấp và chưa tối ưu giữa tính hiệu quả, độ thoải mái và giá thành. Xuất phát từ ý tưởng đó, Phúc cùng với Đặng Thành Sơn, Nguyễn Quang Vinh (sinh viên Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật) nghiên cứu, chế tạo thiết bị “Phao cứu sinh tự động tìm kiếm chủ động”, được phát triển theo tiêu chuẩn thuộc Công ước SOLAS (Safety of Life at Sea) có khả năng phát hiện sớm, chủ động tìm kiếm, cứu hộ khi xảy ra tai nạn đuối nước, bảo đảm các yêu cầu về tính hiệu quả và khắc phục nhiều hạn chế.

Bộ thiết bị gồm hai thành phần là phao và vòng tay thông minh. Trong đó, vỏ phao được tạo thành nhiều lớp bởi các sợi cốt thủy tinh, nhựa polyester và chất xúc tác; thiết kế theo dạng móng ngựa (chữ U) và có thể treo bên ngoài thân tàu, mạn thuyền… neo giữ bằng khóa chốt điện tử. Trong phao được sử dụng các thuật toán để định vị và di chuyển, điều hướng bằng GPS thông qua 4 vệ tinh. Đây cũng là phần quan trọng nhất để phao cứu sinh được tự động.

Theo đó, phần cứng của thiết bị được sử dụng nền tảng Arduino - nền tảng phát triển điện tử và lập trình mạnh mẽ được phát triển dựa trên nguyên tắc mã nguồn mở, cung cấp khả năng giao tiếp với các module (mô-đun) và cảm biến bên ngoài thông qua các chân I/O. Điều này cho phép tạo ra các thiết bị và hệ thống điều khiển tự động, đo lường, IoT (Internet of Things - internet vạn vật), robot và nhiều ứng dụng sáng tạo khác. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng board Uno để điều khiển phao và board mini để điều khiển vòng tay.

Được biết, vòng tay được nhóm nghiên cứu sử dụng linh kiện nhỏ, tối ưu năng lượng với thời lượng pin sử dụng được 2 tháng/lần sạc. Vòng tay có khả năng phát hiện đối tượng bị rơi xuống nước bằng cảm biến được tích hợp, tự định vị, phát tín hiệu khẩn cấp và thông tin vị trí đến phao qua sóng radio. Khi nạn nhân rơi xuống nước, vòng tay phát tín hiệu cứu hộ đến phao, sau khi nhận được tín hiệu, phao tự mở chốt và di chuyển đến vị trí nạn nhân và dừng tại chỗ để chờ cứu hộ. “Ngoài ra, chúng em còn thiết kế ứng dụng quản lý, theo dõi toàn bộ thông tin của phao cứu hộ như tình trạng phao, lượng pin hoạt động và các thông số của hệ thống, qua đó giúp thiết bị luôn sẵn sàng và hoạt động hiệu quả”, Phúc chia sẻ.

Để đánh giá hiệu quả hoạt động của thiết bị, các thành viên trong nhóm đã thử nghiệm tại vùng biển Sơn Trà và âu thuyền Thọ Quang. Theo Đặng Thành Sơn, trong điều kiện sóng nhỏ và gió thổi từ biển vào bờ, phao xuất phát từ vị trí sát bờ có thể tiếp cận các vị trí trong bán kính khoảng 180m trong 2 phút. Tuy nhiên, khi thử nghiệm ở môi trường có gió to và sóng lớn, một số yếu tố như dòng chảy, thời tiết, sóng biển… khiến tốc độ cứu hộ bị ảnh hưởng.

Mặt khác, vùng làm việc của thiết bị đang hạn chế trong bán kính 2km. Đây cũng là hạn chế lớn nhất mà nhóm đang nghiên cứu, cải tiến để sản phẩm trở thành thiết bị cứu hộ tiêu chuẩn trên tàu thuyền và khu vực kiểm soát. Qua đánh giá tổng quan, hệ thống hoạt động ổn định, tốc độ phản hồi trung bình khoảng 4 giây, định vị và xây dựng đường đi cứu hộ chính xác, bán kính tiếp cận của phao 0,3-1,5m.

Được biết, thiết bị “Phao cứu sinh tự động tìm kiếm chủ động” đoạt giải Nhì cuộc thi Nghiên cứu khoa học cấp trường và đang lọt vào Top 15 cuộc thi “Khởi nghiệp Công nghệ trong sinh viên” năm 2023 của Đại học Đà Nẵng, dự kiến diễn ra vòng chung kết ngày 11-11. Ngoài ra, dự án còn lọt vào top 12 vòng chung kết cuộc thi Thử thách Sáng tạo xã hội Việt Nam 2023 (VSIC 2023) với chủ đề “Khởi nghiệp hướng tới phát triển bền vững và chú trọng thực hiện công bằng xã hội”, dự kiến diễn ra vào cuối tháng 11-2023.

TS. Trần Hoàng Vũ, Trưởng khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, đánh giá cao ý tưởng của nhóm. Với giải pháp cứu hộ chủ động, thông minh, sản phẩm đáp ứng và phát triển theo hướng AI (trí tuệ nhân tạo). Song nhóm cần tiếp tục cải thiện, phát triển và thử nghiệm các yếu tố như nhận diện, tránh chướng ngại vật khi cứu hộ để hoàn thiện sản phẩm; khắc phục các nhược điểm khi sử dụng trong các môi trường cứu hộ khác nhau.

Sản phẩm gắn liền với thực tiễn, phát huy được các chức năng cứu hộ khi xảy ra sự cố; đồng thời là đề tài cho nhiều sinh viên nhìn nhận, nghiên cứu để hình thành các ý tưởng, sáng tạo sản phẩm hữu ích trong quá trình học tập.

“Các dự án rất cần sự hợp tác của doanh nghiệp để thương mại hóa sản phẩm. Thời gian đến, chúng tôi sẽ tiếp tục đẩy mạnh, khuyến khích sinh viên tham gia các phong trào nghiên cứu khoa học, hình thành và phát triển các mô hình, dự án khởi nghiệp; từ đó, phát huy vai trò trong việc đào tạo, tư vấn, phát triển nhân lực, góp phần xây dựng hệ sinh thái khởi nghiệp đổi mới sáng tạo trên địa bàn thành phố”, TS. Trần Hoàng Vũ cho hay.

VIỆT ÂN