Cảnh báo thiên tai bằng bản đồ số thông minh

Nhóm tác giả ở Thanh Hóa vừa nhận 2 giải thưởng quốc tế quan trọng dành cho “VNMAP IQAir Edge-AI”– giải pháp bản đồ số thông minh có khả năng cảnh báo sớm lũ lụt, sạt lở, cháy rừng có độ chính xác cao và khả năng vận hành bền bỉ trong mọi điều kiện địa lý – khí hậu.

Với “VNMAP IQAir Edge-AI”, các nhà sáng chế đến từ Thanh Hóa gồm Nguyễn Việt Thanh, Trương Ngọc Tuấn và Phạm Thị Trinh đã được trao giải thưởng Bạc (Silver Prize) tại Hội chợ Sáng chế Quốc tế Seoul 2025 (SIIF 2025) do Hiệp hội Xúc tiến Sáng chế Hàn Quốc (KIPA) tổ chức.

Tiếp đó “VNMAP IQAir Edge-AI” của nhóm tác giả tiếp tục nhận Giải thưởng Sáng tạo Đặc biệt của Đại học King Abdulaziz, là một trường đại học hàng đầu của Ả-Rập-Xê-Út, nổi tiếng với nhiều thành tựu và giải thưởng quốc tế về đổi mới, sáng chế.

Tại Thanh Hóa sản phẩm nói trên cũng được trao giải Nhất hội thi Sáng tạo kỹ thuật Thanh Hóa lần thứ XIV, năm 2024 -2025.

Ý tưởng nảy sinh từ vùng “tâm bão, rốn lũ”

Nhóm tác giả hiện đang sinh sống, làm việc tại Thanh Hóa từng có ý tưởng xây dựng một giải pháp cảnh báo thiên tai từ nhiều năm trước. Xuất phát từ việc, Thanh Hóa là địa phương có địa hình đa dạng, chia cắt mạnh với hơn 2/3 diện tích là đồi núi, gồm cả vùng biên giới, đồng bằng và ven biển – nơi thường xuyên chịu ảnh hưởng của lũ ống, lũ quét, sạt lở đất, ngập úng và bão lớn. Thực tế đó đặt ra yêu cầu cấp thiết về một nền tảng bản đồ số chuyên biệt “Make in Thanh Hoa”, có khả năng thu thập – phân tích – cảnh báo tự động, vận hành được ngay cả trong điều kiện mất điện, mất kết nối Internet.

Ông Nguyễn Việt Thanh, trưởng nhóm nói nhiều năm chứng kiến bão lụt tàn phá quê hương khiến bản thân trăn trở muốn làm một điều gì đó có giá trị thực tiễn cao trong nghiên cứu khoa học. Là người từng thành công với các lĩnh vực nghiên cứu xử lý rác thải và các giải pháp về môi trường nhưng với cảnh báo thiên tai, lần đầu nhóm quyết tâm làm đúng thời điểm xuất hiện AI, trở thành nền tảng quan trọng để nghiên cứu ứng dụng.

Theo ông Thanh, hiện nay, các nền tảng và công nghệ phục vụ cảnh báo thiên tai tại cấp cơ sở (xã, phường, thôn, bản) ở Việt Nam nói chung và tỉnh Thanh Hóa nói riêng vẫn còn nhiều hạn chế. Hầu hết hệ thống cảnh báo đang vận hành thủ công, rời rạc, thiếu khả năng kết nối và xử lý dữ liệu thời gian thực, dẫn đến việc thông tin cảnh báo đến người dân chậm, thiếu chính xác và khó cập nhật liên tục.

“Các trạm đo mưa, đo mực nước, trạm khí tượng, cảm biến môi trường hoặc camera giám sát – nếu có triển khai – thường hoạt động độc lập, không tích hợp với bản đồ số hoặc nền tảng điều hành thông minh, khiến việc khai thác dữ liệu, ra quyết định ứng phó thiên tai và cảnh báo sớm còn rất hạn chế”, ông Thanh trăn trở.

Được biết, phần lớn các địa phương vẫn dựa vào hệ thống truyền thanh truyền thống hoặc báo cáo thủ công, thiếu cơ chế cảnh báo tự động. Trong khi đó, các bản đồ số hiện có như Google Maps, ArcGIS chỉ hiển thị vị trí địa lý mà không tích hợp được dữ liệu cảm biến, hình ảnh thực địa hoặc mô hình dự báo nguy cơ lũ lụt, sạt lở tại chỗ. Điều này khiến thông tin cảnh báo thường bị động, không phù hợp với đặc thù địa hình và tập quán của người dân.

Mặt khác, trên phạm vi cả nước, chưa có một hệ thống nào tích hợp đầy đủ và đồng bộ các công nghệ của Cách mạng công nghiệp 4.0 như AI (Trí tuệ nhân tạo), Machine Learning (Học máy), IoT (Internet vạn vật), GIS (Hệ thống thông tin địa lý), Big Data (Dữ liệu lớn) và xử lý tại biên (Edge-AI) trong một nền tảng duy nhất phục vụ cảnh báo thiên tai ở quy mô cấp xã.

Chính khoảng trống này là động lực để nhóm nghiên cứu tại Thanh Hóa phát triển “VNMAP IQAir Edge-AI” – giải pháp bản đồ số thông minh “Make in Thanh Hóa – Made for Việt Nam”, có khả năng cảnh báo sớm lũ lụt, sạt lở, cháy rừng với chi phí thấp, độ chính xác cao và khả năng vận hành bền bỉ trong mọi điều kiện địa lý – khí hậu.

Tích hợp đa công nghệ, ứng dụng tối đa AI

Một trong những sáng tạo nổi bật của công trình, được các chuyên gia đánh giá cao là tích hợp đa công nghệ tiên tiến trên cùng một nền tảng bản đồ số: Kết hợp IoT (Internet vạn vật) để thu thập dữ liệu thực địa, AI/Edge-AI để phân tích và xử lý tại chỗ, GIS để trực quan hóa không gian và Machine Learning để học từ dữ liệu quá khứ, đưa ra cảnh báo sớm với độ chính xác cao.

Hệ thống có khả năng vận hành ngay cả khi mất điện hoặc mất kết nối Internet, nhờ cơ chế xử lý tại biên (Edge Computing) và nguồn năng lượng tái tạo (pin mặt trời). Điều này đặc biệt phù hợp với địa hình miền núi, vùng sâu, vùng xa của Thanh Hóa. Các mô-đun cảm biến, bo mạch và phần mềm điều khiển đều được sản xuất nội địa, giúp giảm 60–70% chi phí so với các hệ thống nhập khẩu, đồng thời dễ dàng bảo trì, mở rộng và tùy biến cho từng khu vực cụ thể.

Đại diện nhóm sáng chế cho biết, bản đồ số thông minh tích hợp dữ liệu thời gian thực: VNMAP IQAir tự động thu thập dữ liệu từ cảm biến (mưa, mực nước, độ ẩm, chuyển động đất, chất lượng không khí, hình ảnh AI camera...), cập nhật bản đồ rủi ro thiên tai động (Dynamic Hazard Map) và hiển thị trực quan trên giao diện bản đồ số VNMAP phục vụ quản lý, chỉ huy, cảnh báo và tuyên truyền cho người dân. Đặc biệt, giải pháp được kết nối trực tiếp với hệ thống truyền thanh, chính quyền và người dân. Cảnh báo được kích hoạt tự động qua loa truyền thanh, ứng dụng di động, tin nhắn SMS và bảng LED thông minh tại các điểm dân cư. Hệ thống cũng tích hợp dữ liệu dân cư, hạ tầng, điểm sơ tán để hỗ trợ chỉ huy, điều phối cứu hộ hiệu quả.

Bên cạnh đó, nền tảng VNMAP IQAir tuân thủ các chuẩn mở (OpenAPI, OGC), cho phép kết nối dễ dàng với Cổng dữ liệu quốc gia, nền tảng số của Bộ Công an, Bộ Tài nguyên & Môi trường, Bộ Nông nghiệp & PTNT và các hệ thống cảnh báo quốc tế.

“Chúng tôi thiết lập mạng cảm biến IoT đa điểm, hoạt động liên tục 24/7, đo các thông số quan trọng như lượng mưa, mực nước, độ ẩm đất, rung chấn, chất lượng không khí, gió, nhiệt độ, độ ẩm...Các cảm biến được lắp đặt tại các vị trí xung yếu, đặc biệt là khu vực miền núi, vùng trũng, ven sông và khu dân cư dễ bị ngập lụt hoặc sạt lở, cho phép thu thập dữ liệu tự động theo thời gian thực, ông Nguyễn Việt Thanh, trưởng nhóm nghiên cứu chia sẻ.

Một trong những ưu thế vượt trội của “VNMAP IQAir Edge-AI” là ứng dụng AI và Machine Learning để xử lý dữ liệu cảm biến, hình ảnh camera, dữ liệu thời tiết và bản đồ địa hình, từ đó phát hiện sớm các bất thường như sạt lở, ngập úng, lũ quét, cháy rừng. Hệ thống này có khả năng học từ dữ liệu lịch sử, giúp mô hình dự báo ngày càng chính xác hơn theo đặc thù từng địa phương. Sử dụng Edge-AI (trí tuệ nhân tạo tại biên) để đảm bảo phản ứng nhanh, giảm độ trễ và tiết kiệm chi phí truyền tải dữ liệu.

“VNMAP IQAir Edge-AI” hiện đã được áp dụng tại một số địa phương và bước đầu cho thấy tính thực tiễn cao, phù hợp với điều kiện địa hình, khí hậu và hạ tầng tại Việt Nam, đặc biệt là các tỉnh miền núi, trung du, ven biển và khu vực thường xuyên chịu ảnh hưởng của thiên tai, nơi chưa có hạ tầng cảnh báo chuyên biệt.

Theo đánh giá sơ bộ, giải pháp có thể ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp và quy hoạch nông thôn mới thông minh, hỗ trợ định danh không gian vùng trồng – vùng nuôi, truy xuất nguồn gốc và cảnh báo điều kiện môi trường bất lợi (ngập úng, sạt lở, mưa lớn), giúp người dân và chính quyền chủ động điều chỉnh kế hoạch sản xuất, bảo vệ mùa vụ và cơ sở hạ tầng nông thôn, tăng cường điều hành, quản lý nhà nước tại cơ sở. Bên cạnh thiên tai, hệ thống còn có thể mở rộng sang giám sát môi trường, đo kiểm khí độc, quản lý chất lượng không khí, cảnh báo cháy rừng, truy xuất sản phẩm OCOP, hỗ trợ giáo dục STEM và truyền thông số cộng đồng. Nhờ cấu trúc công nghệ mở, VNMAP IQAir có thể tùy biến theo từng địa phương, từng lĩnh vực mà không cần thay đổi hạ tầng lõi.

“Giải thưởng là sự ghi nhận đối với công sức, tâm huyết, trí tuệ của nhóm tác giả. Tuy nhiên điều chúng tôi cần hơn, mong mỏi hơn là sản phẩm phải thực sự được ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn. Điều này bên cạnh ưu thế, tính năng nổi trội của giải pháp, rất cần sự quan tâm của các cơ quan quản lý nhà nước từ lĩnh vực khoa học công nghệ đến nông nghiệp, môi trường…để VNMAP IQAir Edge-AI, một sản phẩm thuần Việt có chỗ đứng xứng đáng, phát huy hiệu quả, tiết kiệm chi phí trong cảnh báo thiên tai”, đại diện nhóm sáng chế bày tỏ.