Giao thông sẽ an toàn hơn với cảm biến hình ảnh và mạng cảm biến không dây
Ngày nay, Internet of Things (IoT - tạm hiểu là mạng cảm biến không dây nếu xét theo tiếp cận thế giới cảm biến) đang là chủ đề nóng trên toàn thế giới thu hút sự quan tâm của mọi nhà sản xuất, công ty R&D. Cách đây 5 năm, Tạp chí Tự động hóa ngày nay đã có một bài phân tích về IoT, trong đó có đề cập tới khó khăn gặp phải khi triển khai IoT là giải pháp năng lượng cho những nút cảm biến. Ngày hôm nay, IoT đã thật sự không còn là khoa học viễn tưởng nữa. Trong vòng 5 năm trời các nhà khoa học và kỹ sư toàn cầu đã tập trung giải quyết vấn đề nói trên khi các nút mạng với hiệu suất tiêu thụ năng lượng cực thấp đã sẵn sàng cho việc nhận và gửi dữ liệu ứng dụng điện toán đám mây. Nhờ IoT, con người đã giải quyết được rất nhiều những vướng mắc công nghệ mà trước đây không thể thực hiện.
Trong số các cảm biến trên mạng, IoT cảm biến ảnh và camera được tích hợp ở mọi nơi và làm cho việc quan trắc, điều khiển giao thông hay những ứng dụng khác ngày càng trở nên thông minh hơn.
Camera được lắp đặt xung quanh xe hơi, phát hiện vật thể xung quanh xe, khoảng cách tới xe, và tốc độ mà vật thể đang tiến tới. Camera cũng được lắp đặt bên trong xe để xác định người ngồi trong xe để điểu khiển xe một cách tương ứng như chọn nhạc, đặt nhiệt độ, định vị dây an toàn… Những tính năng cao cấp này thậm chí được ứng dụng tại một số dòng xe hạng trung như “All New Focus” của Ford Việt Nam.
Hình 1. Hệ thống cảm biến tích hợp trên xe sẽ mang lại những thông tin cần thiết
Những cảm biến nhỏ gọn tích hợp sẽ giúp người lái kiểm soát giao thông tốt hơn. Hệ thống cảm biến tích hợp với hạ tầng giao thông và ở mỗi điểm giao cắt sẽ cho người lái xe biết chính xác số lượng phương tiện tham gia giao thông, phân loại, định vị, cảnh báo và lựa chọn tốc độ cũng như lộ trình phù hợp. Dữ liệu từ xe, thông qua hệ thống cảm biến sẽ được gửi về trung tâm phân tích và rõ ràng việc điều khiển, phân luồng giao thông tự động là hoàn toàn có thể, nhờ đó giao thông được thông suốt. Ở thời điểm hiện tại, camera chưa đủ thông minh để làm điều đó - chúng chưa được kết nối mạng lưới với nhau và còn quá ít sản phẩm để có thể tạo ra được sự khác biệt rõ rệt.
Hình 2. Hệ thống cảm biến trên xe phải tương thích và giao tiếp tốt với hệ thống cảm biến dung IoT tích hợp trong hệ thống hạ tầng
Tương tự, với vấn đề an toàn khi vận hành cũng đã được cải thiện rõ rệt khi sử dụng những cảm biến nhỏ gọn và thông minh. Nhiều thành phố đã sử dụng camera để theo dõi những địa bàn có mức độ rủi ro hoặc nguy hiểm cao. Nhưng vẫn còn nhiều việc cần phải nâng cấp, cải tạo để làm cho hệ thống hoạt động một cách bền bỉ và có độ tin cậy cao. Một camera được coi là thông minh cần phân biệt được vật thể, động vật hay con người chuyển động trên đường. Thông minh nghĩa là “nó” cần phân tích và dự đoán được một hành động là “thông thường”, “nghi ngờ”, hay “nguy cơ”, dự đoán được có con người sống ở đoạn đường mà nó sắp qua hay dự đoán được khả năng một người băng qua đường thông qua phân tích hành vi. Hình ảnh được camera ghi lại và chuyển lên “mây” không có nghĩa là chuyển mọi thứ lên đó. Camera phải có khả năng xử lý tại chỗ nhờ bộ xử lý tích hợp và chỉ gửi về trung tâm những hình ảnh có liên quan. Nếu không chắc chắn chúng ta sẽ gặp rắc rối với các giải pháp truyền dẫn dữ liệu. Thế nên, thông minh cũng có nghĩa là “xử lý” tín hiệu thông minh và khả năng tự ra quyết định khi truyền tải dữ liệu. (H. 3)
Các thành phần hợp chuẩn cho những ứng dụng kể trên đã sẵn sàng và ngày càng hoàn thiện. Theo chúng tôi, cảm biến được chế tạo dựa trên công nghệ CMOS không chỉ rẻ mà còn là ở khả năng tích hợp rất linh hoạt. Ngay cả các sinh viên năm 1, 2 cũng đã có thể phát triển và tích hợp cảm biến hình ảnh và bộ vi xử lý vào một hệ thống và thực hiện những đoạn “code” giản đơn. Một số thuật toán mới đang phát triển cho phép mô phỏng mắt người, giúp cảm biến chỉ xử lý và ghi lại những điểm ảnh thay đổi. Với cách lập trình như vậy, năng lượng tiêu tốn cho cảm biến ảnh sẽ giảm đi rất nhiều. Được chế tạo nhờ công nghệ vi điện tử, những cảm biến ảnh CMOS có độ phân giải rất cao và khả năng truyền tải siêu nhanh, điều này làm tăng khả năng đọc dữ liệu đầu vào cho bộ vi xử lý và nhờ đó, người ta hoàn toàn có thể làm chủ những tình huống trên đường.
Ngày nay một chiếc xe có thể tự hành với sự trợ giúp của hệ thống cảm biến và camera. Chế độ tự lái đã được thử nghiệm bởi một số nhà sản xuất đi đầu là Mercedes - Benz. Ngay cả một số hãng công nghệ cũng đã từng bước tham gia vào những dự án xe tự hành đi đầu là gã khổng lồ Google, Microsoft, BlackBerry… Chế độ tự hành đã và đang được thử nghiệm trên một số tuyến đường. Người lái xe sẽ quyết định lái xe hoặc có thể nghỉ ngơi trong hành trình của mình. (H. 4)
Một hệ thống giao thông sẽ an toàn hơn, bên cạnh ý thức của người tham gia giao thông, nếu hệ thống cảm biến không dây được tích hợp sâu rộng vào phương tiện và hệ thống hạ tầng giao thông. Với sự vào cuộc quyết liệt của các nhà chế tạo xe hơi, các nhà sản xuất cảm biến, các tập đoàn công nghệ, chắc chắn những yêu cầu nêu trên sẽ sớm được giải quyết. Khi đó, Đất nước chúng ta sẽ giảm sâu được số vụ tai nạn, số người chết do tai nạn giao thông đường bộ để hướng tới một xã hội ngày càng văn minh hơn.