Giám sát cầu dây văng theo thời gian thực nhờ hệ thống cảm biến thông minh

<p>Những cây cầu dây văng quy mô lớn giờ đây có thể tự "báo cáo" tình trạng sức khỏe liên tục nhờ một hệ thống giám sát thông minh do các nhà khoa học Việt Nam làm chủ.</p>

Hệ thống cảm biến thông minh giám sát cầu dây văng theo thời gian thực

Trước áp lực khai thác hạ tầng giao thông ngày càng lớn, phương pháp kiểm tra công trình truyền thống đang dần nhường chỗ cho xu hướng giám sát sức khỏe kết cấu liên tục theo thời gian thực. 

Đón đầu xu thế này, nhóm nghiên cứu liên ngành từ Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam - Hàn Quốc (VKIST), Đại học Giao thông Vận tải và Đại học Bách khoa Hà Nội đã phát triển thành công hệ thống giám sát sức khỏe kết cấu (SHM) ứng dụng nền tảng vạn vật kết nối (IoT) kết hợp cảm biến sợi quang.

Điểm cốt lõi của hệ thống này là mạng lưới cảm biến sợi quang FBG, được ví như những "dây thần kinh" của công trình. Chúng sở hữu ưu điểm vượt trội về độ chính xác cao và khả năng chống nhiễu điện từ. Tuy nhiên, thay vì đi sâu vào công nghệ quang học phức tạp, nhóm nghiên cứu đã tập trung biến những cảm biến này thành một hệ đo lường thông minh. Nhờ kỹ thuật ghép kênh tiên tiến, nhiều cảm biến có thể hoạt động độc lập trên cùng một sợi quang duy nhất mà vẫn duy trì tốc độ lấy mẫu cực nhanh. Mọi dao động, biến dạng nhỏ nhất của cây cầu đều được thu nhận đồng thời và chính xác tuyệt đối.

Những dữ liệu vật lý này lập tức được truyền về nền tảng IoT và hệ thống quản lý trực tuyến. Tại đây, thông tin được xử lý, lưu trữ và hiển thị trực quan trên giao diện Web. Người quản lý không cần phải là chuyên gia đọc các chỉ số quang phổ hàn lâm; hệ thống sẽ tự động đưa ra các cảnh báo khi chỉ số dao động vượt ngưỡng an toàn.

Ứng dụng AI nâng cao hiệu quả giám sát sức khỏe kết cấu cầu dây văng

Để chứng minh năng lực "thực chiến", hệ thống không chỉ được thử nghiệm trên mô hình tại phòng thí nghiệm mà đã được lắp đặt trực tiếp trên cầu dây văng Mỹ Thuận 1. Dưới tác động khắt khe của môi trường và tải trọng giao thông lớn, dữ liệu từ hệ thống cảm biến thông minh này vẫn hoạt động ổn định, cho kết quả tương đồng hoàn hảo với các thiết bị đo đạc tiêu chuẩn quốc tế.

Quan trọng hơn, việc số hóa mọi dao động của cây cầu mở ra những ứng dụng hoàn toàn mới cho ngành quản lý hạ tầng trong tương lai. Nguồn dữ liệu liên tục và chất lượng cao thu thập từ các mạng lưới cảm biến sợi quang FBG chính là nền tảng kỹ thuật để huấn luyện trí tuệ nhân tạo (AI). Thực tế, nhóm nghiên cứu đã phát triển thành công các mô hình học sâu có khả năng phân loại trạng thái kết cấu từ dữ liệu đa cảm biến này.

Sự kết hợp với AI giúp hệ thống vượt xa giới hạn của việc thu thập dữ liệu đơn thuần. Trong tương lai, AI sẽ đóng vai trò như một "bác sĩ" trực tuyến, có khả năng tự động chẩn đoán cấu trúc, phát hiện các điểm bất thường và dự báo sớm các nguy cơ hỏng hóc từ rất lâu trước khi chúng có thể được nhìn thấy bằng mắt thường.

Thành công của dự án, vốn đã được ghi nhận qua các công bố quốc tế uy tín, không chỉ là bước tiến về mặt chế tạo phần cứng mà còn minh chứng cho sức mạnh của hướng tiếp cận liên ngành. Hệ thống này hứa hẹn sẽ thay đổi hoàn toàn cách chúng ta vận hành và bảo trì các công trình quy mô lớn, hướng tới một hệ sinh thái hạ tầng giao thông thông minh, an toàn và bền vững.