Brunei triển khai hệ thống quản lý nước thông minh bền vững

Nằm trên bờ biển phía bắc của đảo Borneo ở Đông Nam Á, Brunei có khí hậu nhiệt đới nóng và ẩm. Lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 2500mm dọc bờ biển và hơn 4000mm trên các ngọn đồi rừng rậm. 

Mưa nhiều làm gia tăng nguy cơ lũ quét ở một số khu vực, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến các cơ sở hạ tầng quan trọng. Do đó cần có một hệ thống phát hiện lũ lụt theo thời gian thực để sơ tán người dân kịp thời và giảm thiểu thiệt hại do thiên tai đến mức thấp nhất.

Tìm kiếm các giải pháp IoT

Bộ Phát triển Brunei, với lộ trình số hóa các dịch vụ khác nhau, đã ủy quyền cho một công ty giải pháp IoT tên là Anian để phát triển một giải pháp để sử dụng nước thông minh, bao gồm các cảm biến, cổng thông tin liên lạc IoT để kết nối và các bảng điều khiển ứng dụng và quản lý dữ liệu. Đến nay có khoảng 11 cổng thông tin liên lạc đã được lắp đặt, dự kiến con số này sẽ lên tới 200 chiếc.

Yêu cầu ban đầu là theo dõi mực nước trên các con sông của Brunei, vì lũ lụt xảy ra rất thường xuyên và thường không thể dự báo trước được. Các vấn đề liên quan tới cơ sở hạ tầng cấp nước khác bao gồm việc quản lý nước thải và các trạm bơm (thường bị hỏng); thủy triều và nước dâng ngập các bãi đậu xe và đường cao tốc; và chất lượng chung của nước.

Thách thức chính mà Anian phải đối mặt là khó khăn trong việc tìm kiếm một giải pháp hợp nhất bao gồm tất cả các yếu tố cần thiết, kể cả phần cứng phải đảm bảo thích ứng được với môi trường phức tạp và điều kiện thời tiết có thể phá huỷ. Anian đã hợp tác với IoThink Solutions và Actility, cung cấp các yếu tố cơ bản của giải pháp và tất cả các hỗ trợ kỹ thuật cần thiết thông qua kiến trúc mạng LoRaWAN.

Phát hiện lũ quét

Lũ lụt là hiểm họa thiên nhiên số một ở Brunei. Với khí hậu nóng ẩm và mưa nhiều, quốc gia này thường xuyên trải qua những đợt lũ lụt kéo dài và dữ dội. Cục Thoát nước và Xử lý nước thải thuộc Bộ Phát triển Brunei đảm nhận việc giám sát mạng lưới phân phối nước thải và mực nước sông tại các địa điểm khác nhau ở Brunei để giúp dự đoán lũ lụt và phát hiện những bất thường trong hệ thống thoát nước.

Trước khi các cảm biến dựa trên LoRaWAN mới được triển khai, giám sát mực nước sông ở nước này chủ yếu dựa trên công nghệ đo từ xa. Và trong những trường hợp công nghệ này không được triển khai hoặc không thể hoạt động, chính phủ đã huy động đáng kể nhân lực để thực hiện giám sát thủ công. Do đó cần có hệ thống phát hiện lũ lụt theo thời gian thực để sơ tán dân kịp thời và giảm thiểu thiệt hại.

Để xây dựng một hệ thống cảnh báo phòng ngừa hiệu quả về các sự kiện thủy văn này, Anian đã triển khai các cảm biến siêu âm được kết nối thông qua mạng LoRaWAN để theo dõi mực nước ở các con sông dễ bị ngập lụt. Giải pháp kết hợp quan trắc lượng mưa bằng máy đo mưa để đo vận tốc của dòng nước.

Bảo vệ trạm bơm nước thải

Một phần lớn dân số Brunei sống gần các con sông hoặc trong các ngôi làng nhà sàn. Nước thải từ các hộ gia đình được xử lý và thải ra sông thông qua các trạm bơm nước thải. Khi trạm bơm quá tải khiến một lượng lớn nước thải chảy tràn ra, gây ô nhiễm các dòng sông, tạo ra mùi hôi khó chịu cho người dân sinh sống quanh đó.

Hệ thống này thực sự không hiệu quả và có nhiều rủi ro. Trong khi khai thác vận hành, trạm bơm nước thải thường xuyên bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khai thác, vận hành như vi sinh, ăn mòn, tắc nghẽn, v.v... khiến máy bơm có thể ngừng hoạt động. Hay việc tạo ra rung động quá mức có thể dẫn đến quá nhiệt và cháy nổ. Thiệt hại tài chính của việc máy bơm bị hỏng là rất lớn, vì một chiếc máy bơm có giá từ 56.000 USD đến 113.000 USD.

Việc giám sát các cơ sở và thiết bị chủ yếu dựa vào công nghệ đo từ xa và hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA - Supervisory control and data acquisition) tại một số địa điểm hoặc hoàn toàn không giám sát mà chỉ có bảo trì khi xảy ra sự cố.

Giải pháp do Anian thực hiện còn cho phép giám sát các trạm bơm nước thải, thông qua đo liên tục rung động của máy bơm, sử dụng phao nổi và cảm biến siêu âm LoRaWAN trong giếng để cảnh báo nếu bề mặt nước dâng cao trong phạm vi 50cm kể từ lớp phủ, xuất hiện khói hoặc khí nguy hiểm bao gồm CO, H₂S hoặc CO₂.

Giảm rò rỉ và đảm bảo chất lượng nước

Cục Quản lý tài nguyên nước thuộc Bộ Phát triển Brunei cũng đang tìm cách giám sát chất lượng nước và các cơ sở hạ tầng liên quan khác nhau để giải quyết vấn đề rò rỉ nước thường xuyên tái diễn. Anian đề nghị triển khai các cảm biến LoRaWAN để phát hiện rò rỉ, áp suất và chất lượng nước trong đường ống. Nó cũng đảm bảo mức độ hồ chứa có thể đáp ứng nhu cầu và trạng thái của máy bơm nước được duy trì ở mức tối ưu.

Mạng LoRaWAN được Chính phủ Brunei đặc biệt quan tâm vì nó có thể ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực ứng dụng. Bộ Phát triển có kế hoạch sử dụng mạng LoRaWAN để thúc đẩy các sáng kiến số khác trong những năm tới, bao gồm:

- Giám sát mạng lưới nước (áp suất, lưu lượng, rò rỉ, chất lượng nước, mực nước hồ chứa, máy bơm);

- Giám sát thủy triều;

- Các trường hợp sử dụng cho các tòa nhà thông minh và tiết kiệm năng lượng (chất lượng không khí, an ninh, đo lường mức tiêu thụ điện nước, môi trường trung tâm dữ liệu, bãi đậu xe);

- Giám sát cơ sở hạ tầng cầu đường (rung động trụ cầu, giám sát vết nứt, an toàn công nhân, giám sát gió và mưa);

- Chất lượng nước sông, chất lượng không khí, thông tin thời tiết./.