Cải tiến đồng hồ nước có thể cảnh báo người lạ xâm nhập

Sử dụng công nghệ truyền không dây, nhóm nhà khoa học ĐHBK TP HCM tích hợp module vào đồng hồ nước để nó trở nên thông minh, cảnh báo cho người dùng biết lượng nước bất thường hoặc bị đánh cắp.

Nghiên cứu do thạc sĩ Nguyễn Hoài Phong, Khoa Điện - Điện tử, thực hiện từ năm 2018, với mục tiêu tạo ra sản phẩm công nghệ cao thay thế hàng nhập ngoại.

Các nhà khoa học đã phát triển một thiết bị dạng module tích hợp vào đồng hồ nước cơ thông thường. Thiết bị có ba bộ phận chính gồm bo mạch dùng ghi nhận chỉ số nước theo cơ chế phát xung điện và lưu dữ liệu vào bộ xử lý. Cảm biến LC để phát hiện hành vi bơm nước ngược (can thiệp làm quay ngược kim đồng hồ để ăn cắp nước). Pin dùng cung cấp năng lượng cho các bộ phận điện tử.

Nhóm sử dụng hai công nghệ không dây Lora và NB-IoT truyền dẫn dữ liệu từ đồng hồ nước lên máy chủ. Một ứng dụng để quản lý toàn bộ hoạt động của đồng hồ nước cũng được nhóm xây dựng. Người dùng có thể tải ứng dụng về máy tính hoặc điện thoại. Các dữ liệu được được truyền về ứng dụng này. Khi đó người dùng có thể theo dõi quá trình sử dụng nước theo thời gian thực, phục vụ đối chiếu với dữ liệu từ đơn vị cấp nước.

Theo nhóm nghiên cứu, ứng dụng cũng cho phép cài đặt lượng nước sử dụng trung bình, nếu vượt ngưỡng sẽ tự cảnh báo trên màn hình. "Thiết bị cũng có thể báo động khi có người lạ mở nắp bảo vệ module", thạc sĩ Phong nói.

Hình ảnh thiết bị gắn vào mặt đồng hồ nước cơ. (Ảnh: NVCC)

Lora và NB-IoT là hai công nghệ truyền dẫn không dây sử dụng sóng vô tuyến. Ông Phong cho biết, với công nghệ Lora sẽ không tốn phí thuê bao từ nhà mạng, nhưng người dùng phải lắp gateway điều khiển các module gắn trên đồng hồ nước. Phạm vi hoạt động của công nghệ này khoảng 2 - 5 km, phù hợp cho khu vực diện tích nhỏ không có nhiều vật cản. Còn công nghệ NB-IoT sẽ tốn chi phí thuê bao và độ phủ sóng phụ thuộc vào nhà mạng. Công nghệ này phù hợp với khu vực phạm vi rộng, không gian bị che khuất. "Tùy vào số lượng module và điều kiện không gian từng khu vực để lựa chọn công nghệ truyền dẫn phù hợp", ông Phong nói.

Các module có khả năng chống bụi, nước, phù hợp hoạt động trong các điều kiện môi trường khắc nghiệt và có tuổi thọ pin tối đa 6 năm.

Theo tác giả, tùy theo nhu cầu của chủ đầu tư có thể nâng công suất pin với chi phí cao hơn. Với những khu vực có sẵn đồng hồ nước việc lắp đặt hệ thống chỉ mất khoảng một buổi. Nhóm nghiên cứu cung cấp dịch vụ máy chủ cho người dùng hoặc có thể hướng dẫn các bước thiết lập nếu khách hàng có sẵn hệ thống máy chủ. Dữ liệu từ máy chủ cập nhật 24 tiếng một lần ở chế độ mặc định và có thể tăng tần suất tối đa 1 giờ mỗi lần, tùy theo cài đặt. Tần suất theo dõi lượng nước càng dày thì mức độ tiêu thụ pin càng lớn.

Giao diện sử dụng ứng dụng quản lý đồng hồ nước thông minh do nhóm thực hiện. (Ảnh: NVCC).

Giá cho một module tích hợp vào đồng hồ nước khoảng 1,3 - 1,8 triệu đồng bao gồm 2 năm sử dụng miễn phí phần mềm, máy chủ. Đây là mức giá cho quy mô sản xuất 100 chiếc. Nếu lượng đặt hàng lớn hơn giá sẽ rẻ hơn. Một số đồng hồ thông minh của Mỹ, châu Âu có giá 4 - 5 triệu đồng, thậm chí cao hơn, theo nhóm nghiên cứu.

Sản phẩm được lắp đặt thử nghiệm tại 60 đồng hồ nước ký túc xá Đại học Bách khoa TP HCM từ năm 2021 và một số khu dân cư, nhà máy ở Đồng Tháp, Tiền Giang. Kết quả cho thấy dữ liệu có truyền thời gian thực có độ sai số dưới 5%.

Ông Võ Nhật Tân, đại diện Công ty Cấp nước Sài Gòn (Sawaco) cho biết, TP HCM có khoảng 1,6 triệu đồng hồ nước của khách hàng do đơn vị quản lý. Trong số này có khoảng 40.000 đồng hồ thông minh nhập khẩu và có cả đơn vị trong nước cung cấp.

Với nghiên cứu của nhóm, ông Tân đánh giá, Lora sử dụng sóng vô tuyến miễn phí song phương thức truyền dẫn này đòi hỏi khu vực có không gian thông thoáng. Ở những nơi dân cư đông đúc, có nhiều thiết bị thu phát sóng khác sẽ gây ra tình trạng nhiễu ảnh hưởng truyền dữ liệu. Với công nghệ NB-IoT có ưu điểm tiết kiệm pin, phù hợp khu dân cư đông đúc. Tuy nhiên công nghệ này phụ thuộc vào việc đầu tư đường truyền của nhà cung cấp mạng.

Theo ông Tân, ngoài công nghệ truyền dữ liệu, với các đồng hồ nước thông minh yếu tố chất lượng thiết bị bên trong cũng rất quan trọng. Bởi sau 1 - 2 năm sử dụng độ chính xác dữ liệu sẽ giảm dần. "Dữ liệu phải luôn đúng, chúng tôi mới có thể tích hợp vào công cụ chăm sóc khách hàng, để việc tính tiền nước luôn chính xác", đại diện Sawaco nói.

Cập nhật: 08/08/2023 VnExpress