Ứng dụng AI cảnh báo ngập nước

“Mô hình dự báo, cảnh báo và quản lý ngập cho đô thị thông minh” có thể áp dụng cho phạm vi toàn TP.HCM, đặc biệt là ở khu vực trung tâm và TP.Thủ Đức.

Đại diện nhóm nghiên cứu báo cáo nghiệm thu nhiệm vụ trước Hội đồng khoa học

Đây là nhiệm vụ khoa học được nhóm chuyên gia tại Phân viện Khoa học Khí tượng thủy văn và Biến đổi khí hậu chủ động xây dựng, hoàn thành cuối năm 2021 với sự hỗ trợ kinh phí của Sở Khoa học – Công nghệ TP.HCM.

Mô hình cho đô thị thông minh

TS. Phạm Thanh Long (chủ nhiệm đề tài) cho biết, mục tiêu của mô hình này là xây dựng hệ thống cảnh báo ngập qua hệ thống camera kết nối xây dựng thành phố thông minh cho TP.HCM. Bên cạnh việc hoàn thiện các mô hình dự báo, cảnh báo mưa và ngập theo mô hình toán về thủy văn, thủy lực kết hợp sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI), học máy (machine learning) trên cơ sở dữ liệu thống kê trích xuất từ nhiều đơn vị khí tượng thủy văn, nhóm nghiên cứu cũng đưa vào vận hành thành công hệ thống cảnh báo ngập bằng camera giám sát cùng trọn bộ phần mềm quản lý ngập, thông tin ngập bằng WebGIS và ứng dụng trên thiết bị di động. TS. Phạm Thanh Long khẳng định, mô hình dự báo, cảnh báo và quản lý ngập đã giải quyết hai mục tiêu: Dự báo, cảnh báo ngập trên các tuyến đường thường xuyên chịu ảnh hưởng bởi ngập trên địa bàn thành phố và thí điểm ở TP.Thủ Đức; xây dựng công cụ trực quan (hình ảnh camera, bản đồ 2D/3D, các phần mềm trên điện thoại, WebGIS) quản lý và cảnh báo ngập nhằm kết nối chung cho mô hình đô thị thông minh mà TP.HCM đang xây dựng. Toàn bộ các mô hình mô phỏng dự báo, cảnh báo mưa và ngập mà nhóm nghiên cứu hoàn thiện hiện hoàn toàn có thể áp dụng cho phạm vi toàn TP.HCM, đặc biệt ở khu vực trung tâm và TP.Thủ Đức. Từ mục tiêu cụ thể, nhóm nghiên cứu cũng chủ động đề xuất, xây dựng các quy trình cảnh báo ngập với định hướng sẵn sàng kết nối, chia sẻ dữ liệu với các hạ tầng quản lý cũng như vận hành của một thành phố thông minh.

Giao diện kết quả mực nước dự báo trong tháng 10-2021 hiển thị trên trang WebGIS

Camera giám sát điểm ngập được tích hợp trên WebGIS ở chế độ thời gian thực

Dự báo tình trạng mưa hiển thị trên giao diện WebGIS

Quy trình vận hành hệ thống cảnh báo mưa, ngập

Thông tin cảnh báo ngập được hiển thị trên app di động

Báo cáo tại buổi nghiệm thu đề tài, đại diện nhóm nghiên cứu cho rằng các mô hình dự báo, cảnh báo mưa, ngập được khai thác trọn vẹn các số liệu thống kê cũng như cập nhật thường xuyên từ các cơ quan khí tượng thủy văn, sở/ngành thuộc lĩnh vực giao thông, công chánh của thành phố. Mô hình này cũng chủ động đưa công nghệ AI, chủ yếu là giải pháp học máy vào các mô hình thẩm định nhằm tăng độ chính xác hơn nữa cho những mô hình dự báo tương ứng với từng lưu vực, khu vực mà cơ quan quản lý Nhà nước cần giám sát, chú trọng việc vận hành và điều phối chống ngập. Bên cạnh đó, đáp ứng xu hướng công nghệ 4.0 để nâng cao hơn nữa hiệu quả giám sát, từ đó đưa ra các cảnh báo đối với hiện tượng mưa. Mô hình cũng đã triển khai giải pháp camera giám sát các điểm ngập, đồng thời tạo ra một bộ cơ sở dữ liệu mới nhằm phục vụ nhu cầu đối chiếu lại tính chính xác của các số liệu được các mô hình dự báo cung cấp trước đó. Các thông tin dự báo mưa và ngập cũng như các thông tin khác về thời tiết, về cơ bản đều được hiển thị trực quan trên bản đồ WebGIS cung cấp tại địa chỉ http://chongngaphcm.info.

Kết nối hai chiều giữa người dân và cơ quan quản lý

Nhóm nghiên cứu đã khảo sát và xây dựng hệ thống camera giám sát tại các điểm thường xuyên ngập như đường Xô Viết Nghệ Tĩnh, đường Ung Văn Khiêm (quận Bình Thạnh); đường Cây Trầm (quận Gò Vấp); đường Đỗ Xuân Hợp, đường Phạm Văn Đồng (TP.Thủ Đức)… Từ hình ảnh camera ghi nhận được, hệ thống sẽ số hóa ảnh chụp, trích xuất bản đồ ngập từ camera được xây dựng qua các bước tiền xử lý ảnh và phân tích mức ngập được lưu trữ trong server.

“Trong quá trình triển khai đề tài, nhóm đã tập trung nghiên cứu vào khu vực phía Đông của TP.HCM, bởi kỳ vọng của đề tài là giải quyết bài toán chống ngập của TP.Thủ Đức nói riêng và khu vực TP.HCM nói chung. Qua đó giúp người dân có thể lựa chọn được đường di chuyển, tránh những tuyến đường bị ngập có thể xảy ra. Đây cũng là cơ sở giúp Trung tâm Quản lý hạ tầng kỹ thuật (Sở Xây dựng TP.HCM) có những chiến lược, chính sách để quản lý ngập của TP được hiệu quả hơn”, TS. Phạm Thanh Long kỳ vọng.

Từ kết quả xử lý, quản lý hệ thống camera kịp thời thông báo các vị trí, phối hợp với những đơn vị khác, cũng như người dân để kịp thời nhận thông tin qua cổng kết nối hai chiều, đưa các thông tin về điểm ngập phát sinh lên báo cáo, trang thông tin website để các cơ quan quản lý kịp thời khắc phục. Kênh kết nối hai chiều về ngập là kết nối giữa các cơ quan quản lý với người dân. Theo đó, thông qua một ứng dụng hay một nền tảng có thể thông báo kịp thời những thông tin về ngập, các sự cố về kẹt xe do ngập từ các đơn vị quản lý đến người dân. Đồng thời nhận được những phản hồi nhanh chóng và chính xác về các đường, điểm ngập phát sinh hay có sự cố về thoát nước, hư hỏng từ người dân đến các đơn vị có liên quan. TS. Phạm Thanh Long giải thích: “Mục tiêu chính của nền tảng là tạo ra một công cụ thu thập dữ liệu số, đảm bảo dữ liệu được lưu trữ một cách có hệ thống, từ đó dữ liệu có thể được dễ dàng tổng hợp, trích xuất phục vụ cho công tác báo cáo, cũng như phân tích, quản lý tình hình ngập. Bên cạnh đó, nền tảng cũng là một kênh thu thập và chia sẻ thông tin ngập của TP.HCM sau khi đã được kiểm chứng với người dân trên địa bàn”.

Trần Trọng Tri