Nhóm nghiên cứu liên ngành của Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam - Hàn Quốc (VKIST), Trường Đại học Giao thông Vận tải và Đại học Bách khoa Hà Nội đã phát triển thành công hệ thống SHM tích hợp công nghệ Internet vạn vật (IoT) với cảm biến sợi quang FBG.
Điểm nổi bật của nghiên cứu nằm ở việc xây dựng một hệ đo lường thông minh dựa trên cảm biến FBG - loại cảm biến có độ chính xác cao, khả năng chống nhiễu điện từ tốt và phù hợp với môi trường công trình quy mô lớn.
Nhóm nghiên cứu đã ứng dụng kỹ thuật ghép kênh để nhiều cảm biến có thể hoạt động đồng thời trên cùng một sợi quang, cho phép thu nhận liên tục các dữ liệu về dao động, biến dạng của kết cấu với tốc độ cao và độ chính xác lớn.
Toàn bộ dữ liệu sau đó được truyền về nền tảng IoT để xử lý, lưu trữ và hiển thị trực quan trên hệ thống quản lý trực tuyến. Thay vì phải phân tích các tín hiệu kỹ thuật phức tạp, người quản lý có thể theo dõi trạng thái công trình qua giao diện trực quan, đồng thời nhận cảnh báo tự động khi các thông số vượt ngưỡng an toàn.
Tạo nền tảng dữ liệu cho AI "chẩn đoán" công trình
Một điểm đáng chú ý của nghiên cứu là hệ thống không chỉ được kiểm chứng trong phòng thí nghiệm mà còn được triển khai trên cầu dây văng Mỹ Thuận 1. Kết quả cho thấy hệ thống hoạt động ổn định trong điều kiện khai thác thực tế, đồng thời cho kết quả tương đồng với các thiết bị đo tiêu chuẩn quốc tế.
Theo nhóm nghiên cứu, giá trị lớn hơn của hệ thống nằm ở khả năng tạo ra nguồn dữ liệu chất lượng cao và liên tục về trạng thái kết cấu. Đây là điều kiện quan trọng để phát triển các thuật toán trí tuệ nhân tạo phục vụ quản lý hạ tầng.
Từ dữ liệu thu thập được, nhóm đã xây dựng các mô hình học sâu có khả năng phân loại trạng thái kết cấu dựa trên dữ liệu đa cảm biến. Đây được xem là bước tiến từ giám sát thụ động sang giám sát thông minh, khi AI không chỉ ghi nhận dữ liệu mà còn có thể hỗ trợ nhận diện bất thường, đánh giá tình trạng công trình và tiến tới dự báo nguy cơ hư hỏng trước khi các dấu hiệu xuất hiện rõ ràng.
Ý nghĩa đối với hạ tầng giao thông thông minh
Theo các nhà khoa học, nghiên cứu góp phần làm chủ công nghệ giám sát sức khỏe kết cấu tại Việt Nam - lĩnh vực trước đây chủ yếu phụ thuộc vào các giải pháp nước ngoài. Việc kết hợp giữa cảm biến sợi quang, IoT và AI mở ra hướng tiếp cận mới trong quản lý, vận hành và bảo trì các công trình hạ tầng quy mô lớn.
Thành quả nghiên cứu đã được ghi nhận thông qua các công bố quốc tế, đồng thời cho thấy tiềm năng ứng dụng rộng rãi trên các cầu dây văng, cầu vượt, đường sắt, đường cao tốc và nhiều công trình trọng điểm khác. Đây được xem là nền tảng quan trọng để phát triển hệ thống hạ tầng giao thông thông minh, giúp nâng cao mức độ an toàn, tối ưu chi phí bảo trì và kéo dài tuổi thọ công trình trong tương lai.
Minh Khang
