Dùng cá robot để phát hiện ô nhiễm nước ở hải cảng

Có cái gì đó trái với tự nhiên ẩn chứa trong nước ở cảng Gijon miền tây bắc Tây Ban Nha, và các nhà nghiên cứu đang theo dấu mỗi động thái của nó. Nó không phải là hình thể mới kì lạ của ngành hàng hải, mà lại là cá robot (được gọi la robotfish) được thiết kế để cảm nhận về sự ô nhiễm của nước biển lần đầu tiên được thử nghiệm.

Luke Speller, nhà khoa học của hãng BMT Group cho biết: “Với loại cá này chúng ta có thể tìm được chính xác những gì đang gây ra ô nhiễm để xử lý kịp thời”, đây là một dự án của Châu Âu đang thu hút các trường đại học, các doanh nghiệp và cảng Gijon, đã kết hợp để chế tạo ra robot cá này.

Hình 1. Cá robot Shoal

Hiện nay cảng Gijon mỗi năm bỏ ra khoảng €100,000 để các thợ lặn giám sát chất lượng nước. Các thợ lặn lấy mẫu nước biển từ hàng trăm chỗ, sau đó gửi chúng đi phân tích, sau vài tuần mới có kết quả. Trái ngược với điều đó, robotfish sẽ theo dõi liên tục nguồn nước để cho biết ngay lập tức các nguyên nhân gây ô nhiễm chẳng hạn như là có một tàu bị rò rỉ chất thải công nghiệp và giảm thiểu những tác hại của nó.

Robotfish được làm bằng nhựa neon màu vàng, sợi cacbon và kim loại, vây và hình dáng bên ngoài được sắp xếp một cách hợp lý với vẻ ngoài và cách di chuyển dưới nước như một con cá thực sự, dài 1.5m, tương đương với kích thước và hình dạng của cá ngừ. Được trang bị với một loạt các cảm biến, robotfish có thể phát hiện chất gây ô nhiễm chẳng hạn như chì và đồng trong nước khi qua cơ thể nó cũng như mức độ oxy trong nước. Một trong những tính năng đặc biệt của thiết bị này là nó có thể làm việc tự chủ và gửi thông tin tới thiết bị giám sát trên bờ.

Chúng được thiết kế để hoạt động êm hơn nhằm hạn chế ảnh hưởng đến những sinh vật khác ở biển. Các robot này hoạt động bằng pin và có khả năng chạy khoảng 8h. Hiện nay các nhà nghiên cứu  phải dùng thuyền để vớt robot về lúc chúng hết pin, nhưng kế hoạch sắp tới của họ là cá sẽ tự đến một trạm sạc pin.

Hình 2. Dùng Thuyền vớt cá về khi hết pin

Khi làm việc, chúng có thể hoạt động trong phạm vi 1km và lặn xuống độ sâu đến 30m. Chúng liên kết với nhau bằng cách sử dụng sóng âm thanh tần số rất thấp có thể truyền đi trong môi trường nước dễ dàng hơn so với sóng vô tuyến. Tuy nhiên, điều này có nghĩa là chúng có một tốc độ truyền dữ liệu thấp và ngắn được xác định bằng tin nhắn. “Đó là một giải pháp tốt, nhưng nó đòi hỏi phải suy nghĩ cẩn thận về những gì dữ liệu truyền về và cách sử dụng dữ liệu đó,” Kristi Morgansen, một nhà khoa hoc tại Đại học Washington, cho biết.

Ngành hàng hải dựa trên một hệ thống liên quan đến bốn “ thiết bị phát ra sóng âm” ở các ngóc ngách của khu vực cảng, mà các thiết bị này tác động nhiều đến cá như hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System – GPS). Nếu một con cá cảm nhận sự ô nhiễm trong một khu vực, nó có thể gọi những con khác để tạo ra một bản đồ chi tiết của nồng độ ô nhiễm cao và thấpxung quanh nó, giúp trên bờ xác định vị trí chính xác nguồn gốc của chất gây ô nhiễm.

Các phiên bản robotfish đã thành công trong phòng thí nghiệm trong vài năm gần đây, nhưngsự thử nghiệm chúng trong thực tế thì khó khăn hơn; như các nhà nghiên cứu chưa thể cho cá robot này hoạt động lúc thời tiết xấu hoặc lúc sóng to gió lớn, nhưng Speller cho biết robotfish sẽ ổn bởi đơn giản là chúng có thể lặn dưới nước. Tuy nhiên, độ sâu cũng là một vấn đềđể chịu được áp lực ở độ sâu30m, thì vỏ bọc của robot fish có thể phải thay đổi cho phù hợp với áp lực dưới nước.

Sau khi chứng minh rằng cá có thể cảm nhận được sự ô nhiễm giao tiếpdưới nước, nhóm Shoal đang lên kế hoạch thương mại hóa thiết kế và bán nó cho các hải cảng khác ở châu Âu và thế giới. Các nguyên mẫu hiện nay chi phí khoảng £ 20,000/con, nhưng khi sản xuất hàng loạt thì chi phí sẽ giảm xuống ..

Speller có nhiều dự định để làm hơn là chỉ sử dụng robotfish để theo dõi sự ô nhiễm, tuy nhiên cần phải thiết kế lại các cảm biến hóa học của chúng cho phù hợp với các ứng dụng khác. “Tôi muốn xem robotfish như là nền tảng cho các ứng dụng khác, chẳng hạn như tìm kiếm , cứu hộ, giúp đỡ thợ lặn và an ninh.”

Morgansen cho biết chiếc tàu ngầm đã chứng minh thành công trong việc giám sát, nhưng họ không thể di chuyển trong không gian chật hẹp của một cảng hoặc bến cảng. Nghĩa là robotfish có thể là bước ngoặt mới. “Tôi nghĩ rằng việc ứng dụng các robot linh hoạt cho hệ thống giám sát nước sẽ áp dụng trong hầu hết các cảng trong tương lai không xa.”

http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=rBeFsYfNUp4

Nguồn:

>> http://www.newscientist.com

>>http://blogs.canada.com

Bài tiếp theo sẽ nói về những thuận lợi và thách thức khi thiết kế robot cá này.

Mỹ Hạnh @ MES Lab,.. (biên dịch)

Authors

Related posts

*

Top