Thông tin nghiệm thu nhiệm vụ KH&CN cấp quốc gia, mã số ĐTĐL.CN-92/21

1. Thông tin chung về đề tài:

Tên đề tài: Nghiên cứu công nghệ cảm biến quang và thiết kế phát triển hệ thống quan trắc tự động, từ xa ứng dụng trong quan trắc môi trường biển Việt Nam.

Mã số: ĐTĐL.CN-92/21.

Kinh phí: 7.300 triệu đồng

Thời gian thực hiện: Từ tháng 10 năm 2021 đến 9 năm 2024, được gia hạn đến hết 9 năm 2025

Tổ chức chủ trì: Trường Quốc tế, ĐHQGHN

Chủ nhiệm: TS. Lê Duy Tiến

Các thành viên tham gia thực hiện chính:

2. Thời gian, địa điểm dự kiến tổ chức đánh giá, nghiệm thu

Thời gian:

Địa điểm: Bộ Khoa học và Công nghệ

3. Nội dung báo cáo tự đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ
3.1. Về sản phẩm khoa học:

• Báo cáo tổng hợp kết quả nghiên cứu

• Báo cáo tóm tắt và báo cáo kiến nghị

• Bài tạp chí :

Đề tài đã hoàn thành các sản phẩm khoa học như trong thuyết minh đã được phê duyệt. Các sản phẩm đều được đánh giá là "Đạt". Các sản phẩm gồm:

Dạng I:

Dạng II:

1. Lê Duy Tiến và cộng sự, 2024, All-Optical BPSK Lable recognition OIn Photonic Switching Networks Using Cascaded MMI Tructures on Silicon-Oninssulator Platform, Semiconductor Optoelectronics.

2. Lê Duy Tiến và cộng sự, 2024, All-Optical QPSK Label Recognition in Photonic Switching Networks using MMIs on the Silicon-on-Insulator (SOI) Platform, International Journal of Applied Engineering and Technology.

3. Lê Duy Tiến và cộng sự, 2022, On-Chip All-Optical Haar Transform Based on A 4x4 MMI Coupler Cascaded with a 2x2 MMI Coupler for Image Compression, Tạp chí Đại học Quốc gia Hà Nội.

4. Lê Duy Tiến và cộng sự, 2022, Uttrasensitive optical intensiQ-modulated sensor basecl on symrnetry-broken 3x3 MMI for salinity detection in wireless IoT applicatioris", Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Đại học Thái Nguyên.

5. Đơn chấp nhận hợp lệ bằng độc quyền sáng kiến năm 2024: Hệ thống thông tin mạng cảm biến không dây đa chặng ứng dụng trong số hóa, giám sát quy trình chăm sóc cây trồng và phương pháp giám sát sinh trưởng, phát triển cây trồng

Đề tài cũng đã tham gia đào tạo thành công 01 thạc sĩ, và 04 tiến sĩ.

Đề tài dự kiến chuyển giao Báo cáo tổng hợp, Báo cáo tóm tắt và Báo cáo kiến nghị cho Bộ Khoa học và Công nghệ.

3.2. Về những đóng góp mới của đề tài:

Về mặt thực tiễn

• Chế tạo thành công hệ thống quan trắc hoàn chỉnh "Made in Vietnam": Đề tài đã thiết kế, chế tạo và tích hợp thành công một hệ thống quan trắc môi trường biển tự động, hoàn chỉnh từ phao chuyên dụng, nút cảm biến, cổng gateway cho đến trung tâm dữ liệu và phần mềm quản lý. Việc này giúp Việt Nam từng bước tự chủ về công nghệ quan trắc biển hiện đại, giảm sự phụ thuộc vào các thiết bị nhập khẩu đắt đỏ (giá trung bình từ 6.000 - 20.000 USD/cảm biến).
• Khắc phục hạn chế của phương pháp quan trắc truyền thống: Hệ thống cho phép thu thập dữ liệu liên tục, theo thời gian thực và từ xa. Điều này khắc phục hoàn toàn các nhược điểm của phương pháp lấy mẫu thủ công truyền thống vốn có tần suất thấp, độ trễ lớn, chi phí cao và không thể cảnh báo kịp thời các sự cố đột biến.
• Cung cấp công cụ quản lý hiệu quả và cảnh báo sớm: Hệ thống cung cấp chuỗi dữ liệu chính xác, giúp phát hiện sớm các dị thường về môi trường (ô nhiễm, thủy triều đỏ) và tự động gửi cảnh báo đến cơ quan quản lý. Đây là công cụ đắc lực, giúp tránh lặp lại các sự cố môi trường nghiêm trọng như đã xảy ra ở miền Trung năm 2016.
• Ứng dụng thực tế thành công: Hệ thống đã được triển khai thử nghiệm thực tế tại khu vực biển Hòn Dấu (Hải Phòng), hoạt động ổn định và truyền dữ liệu tin cậy về trung tâm qua mạng 4G, ngay cả trong điều kiện thời tiết không thuận lợi. Dữ liệu được trực quan hóa trên nền tảng WebGIS, giúp người dùng dễ dàng theo dõi và giám sát.
• Làm chủ công nghệ lõi về cảm biến quang: Đề tài đã nghiên cứu thành công và làm chủ được công nghệ thiết kế, chế tạo cảm biến quang đo độ mặn dựa trên nguyên lý cộng hưởng plasma bề mặt trên đầu sợi quang mài vát. Đây là một hướng nghiên cứu mới, giúp Việt Nam tiếp cận và làm chủ công nghệ chế tạo cảm biến quang tử tích hợp, một lĩnh vực công nghệ cao mà trước đây còn là "khoảng trống".
• Xây dựng nền tảng lý thuyết và mô phỏng: Đề tài đã xây dựng được mô hình toán học, sử dụng các thuật toán mô phỏng (FDTD, FEM) để tính toán, tối ưu hóa thiết kế và các tham số cấu trúc của cảm biến. Đồng thời, nghiên cứu đã đánh giá được các ảnh hưởng của môi trường biển (thăng giáng nhiệt độ, mưa, hiệu ứng fading) đến khả năng truyền dẫn không dây, từ đó xây dựng chuẩn truyền dẫn phù hợp cho mạng quan trắc biển Việt Nam.
• Công bố khoa học và đào tạo: Kết quả nghiên cứu của đề tài đã được công bố qua 04 bài báo khoa học (vượt 01 bài so với đặt hàng), trong đó có 02 bài trên tạp chí quốc tế uy tín. Đề tài cũng góp phần hỗ trợ đào tạo 01 Thạc sĩ và 04 Nghiên cứu sinh, đóng góp vào việc phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao trong các lĩnh vực liên quan

Về mặt khoa học

3.3. Về hiệu quả của đề tài:

- Đối với xã hội

Kết quả của nhiệm vụ đã hoàn thành một giải pháp quan trắc tự động trên môi trường biển, thu thập dữ liệu tự động từ hệ thống là cơ sở khoa học quan trọng cho việc quy hoạch vùng nuôi trồng thủy sản, bảo tồn hệ sinh thái, hỗ trợ các ngành kinh tế biển (du lịch, hàng hải). Ngoài ra, việc giám sát các thông số hải dương học còn phục vụ cho công tác an toàn hàng hải và an ninh, quốc phòng trên biển.

- Đối với việc nâng cao năng lực nghiên cứu của tổ chức, cá nhân thông qua tham gia thực hiện đề tài, đào tạo trên đại học

Đề tài được thực hiện dựa trên nhiều khối kiến thức liên ngành, giúp cho đơn vị chủ trì và các cá nhân thực hiện đề tài hình thành được 01 nhóm nghiên cứu mạnh cấp ĐHQGHN, trong đó đóng góp cho việc đào tạo đội ngũ nghiên cứu là rất lớn với 01 thạc sĩ và 04 tiến sĩ được hỗ trợ đào tạo và đã bảo vệ thành công luận án tiến sĩ.

3.4. Tự đánh giá, xếp loại kết quả thực hiện đề tài

Báo cáo kết quả tự đánh giá của đơn vị chủ trì nhiệm vụ, xem tại đây.