Xây dựng 4.0

Ứng dụng công nghệ thực tế ảo trong ngành cấp thoát nước

Ứng dụng công nghệ thực tế ảo trong ngành cấp thoát nước

Tạp chí Xây dựng - Bộ xây dựngBài viết giới thiệu một số ứng dụng quan trọng của công nghệ VR đã được thực hiện trong ngành cấp thoát nước trên thế giới và một số ứng dụng đã được triển khai tại Việt Nam.

Công nghệ thực tế ảo (Virtual Reality - VR) là một công nghệ mới thực hiện giả lập mô phỏng một môi trường bằng phần mềm chuyên dụng, kính chuyên dụng 3 chiều cùng với các hiệu ứng khác đi kèm như âm thanh, xúc giác để tạo ra một không gian mang đến cảm giác chân thật nhất tại thời gian thực.

Ngày nay, VR đã và đang được ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới trong nhiều lĩnh vực như giải trí, bất động sản, nghệ thuật, giáo dục và cả một số ngành sản xuất và ngành robot cũng như hiện thị thông tin và du lịch, việc ứng dụng công nghệ VR mang đến cho người dùng trải nghiệm chân thực, hiện đại và mới mẻ. VR ứng dụng trong quản lý góp phần giảm sát và đánh giá hiệu suất lao động tại các nhà máy, khu công nghiệp.

VR áp dụng trong ngành du lịch nhằm nâng cao công tác quảng bá du lịch cho các địa điểm du lịch, các khu di tích lịch sử, bảo tàng. Vệc ứng dụng công nghệ VR trong ngành xây dựng nói chung và cụ thể là ngành cấp thoát nước nói riêng, hiện nay mới chỉ ở giai đoạn đầu. Với những lợi ích mang tính đột phá và sự ứng dụng ngày càng rộng rãi trong các lĩnh vực của đời sống, công nghệ VR được kỳ vọng sẽ hỗ trợ rất nhiều trong các công tác quy hoạch, thiết kế, xây dựng, vận hành và quản lý các công trình cấp thoát nước. 

Bài viết giới thiệu một số ứng dụng quan trọng của công nghệ VR đã được thực hiện trong ngành cấp thoát nước trên thế giới và một số ứng dụng đã được triển khai tại Việt Nam.

1. Ứng dụng công nghệ VR trong thiết kế trạm xử lý

Công ty nước Welsh Water tại Anh đã nghiên cứu và thử nghiệm việc ứng dụng công nghệ VR trong việc thiết kế trạm xử lý nước sạch với tổng mức đầu tư 32 triệu bảng nhằm góp phần  nâng cao chất lượng nước cho khoảng 100 nghìn khách hàng.

Công nghệ VR tích hợp với công nghệ chiếu kỹ thuật số 360 độ được sử dụng để xác định các nguy cơ, rủi ro sớm hơn, phát hiện các vấn đề mang tính hệ thống và phòng ngừa việc chậm trễ trong công tác xây dựng.

Công nghệ này cũng cho phép các kỹ sư thiết kế tham gia hiệu quả hơn với dự án và các nhân viên công trường được giới thiệu tổng thể các công trình trong trạm xử lý sau khi được hoàn thành và thu thập các ý kiến đóng góp của các bên tham gia.

Việc phối hợp và tìm hiểu trạm xử lý trước khi được xây sẽ cho phép các đồng nghiệp có thể đóng góp ý kiến vào việc trạm xử lý sẽ được vận hành như nào trong 12 hoặc 24 tháng - xác định các vấn đề có thể xẩy ra sớm bằng công nghệ số là rất hữu ích thay vì sau khi công tác xây dựng hoàn thành, việc khắc phục các sai xót là rất khó khăn và tốn kém.

Công nghệ VR cho phép sự tham gia của nhiều bên cùng lúc trong thiết kế mặt bằng trạm, hoàn thiện hồ sơ thiết kế, lập kế hoạch thi công xây dựng, xác định các nguy cơ... Ứng dụng VR cũng giúp các bên liên quan hiểu hơn những hạn chế của các bên và dễ dàng thống nhất các phương án giải quyết.

Bên cạnh đó, ứng dụng VR cũng cho phép đơn vị thực hiện dự án lên kế hoạch bảo đảm an toàn và sức khỏe, mô phỏng công tác lắp đặt các thiết bị phức tạp, tập huấn các nhân viên vận hành trạm mới.

2. Ứng dụng công nghệ VR trong thẩm tra, thẩm định hồ sơ thiết kế hệ thống cấp thoát nước

Công ty Cấp thoát nước Melbourne Water tại Úc đã nghiên cứu và thử nghiệm công nghệ VR trong công tác thẩm tra, thẩm định hồ sơ thiết kế của Trạm xử lý nước và đã phát hiện ra 20 lỗi trong công tác thiết kế so với 6 lỗi được tìm thấy khi sử dụng phương pháp truyền thống.

Kinh nghiệm của Công ty đã cho thấy giá trị và thành công lớn khi sử dụng công nghệ này trong công tác thiết kế trạm xử lý và khắc phục các sai xót  từ yếu tố con người.

Công nghệ VR có thể hỗ trợ việc xác. định sớm hơn các lỗi thiết kế và các rủi ro về sức khỏe và an toàn trong giai đoạn ban đầu của dự án.

“Đội quản lý tài sản an toàn của chúng tôi đã sử dụng VR khoảng 18 tháng để giải quyết khó khăn: Căng thẳng giữa các kỹ sư thiết kế, kỹ thuật viên và nhân viên vận hành” Ông Scott McMillan, Giám đốc Phụ trách đổi mới và công nghệ an toàn thuộc Công ty Melbourne Water cho biết và “Để xây dựng một hệ thống nhà máy xử lý lâu dài và hiệu quả, cần có sự phối hợp giữa các nhóm này, nhưng điều đó là không dễ để thực hiện bên ngoài các bản vẽ”.

Công ty Melbourne Water lần đầu tiên thử nghiệm VR vào năm 2017 để kiểm chứng hiệu quả của các phương pháp truyền thống trong việc xác định các nguy cơ, phương pháp truyền thống thường là một quy trình rà soát tốn nhiều thời gian với sự tham gia của nhóm chuyên trách nhiều thành viên bao gồm nhân viên vận hành, kỹ thuật viên và cấp quản lý, cùng nhau thẩm tra các bản vẽ CAD, các sơ đồ quy trình và thiết bị, và các bản thiết kế khác để có thể gửi lại các nhận xét về cho kỹ sư thiết kế. “Với phương pháp tiếp cận cũ, chúng tôi đã phát hiện được 6 vấn đề.

Với công nghệ VR, người sử dụng có thể đi bộ vào trong trạm xử lý và chúng tôi đã tìm thấy 20 vấn đề. Với chúng tôi, công nghệ VR đã mang lại một bước tiến lớn trong công tác thẩm tra, thẩm định hồ sơ thiết kế”, ông McMillan nói thêm.

Việc xác định các nguy cơ dường như là nhỏ nhưng lại quan trọng - ví dụ, chiều cao các cửa sổ phòng điều khiển nhìn ra bên ngoài hệ thống các bể hoặc chiều cao của van là không phù hợp hoặc không thoải mái cho nhân viên vận hành.

Tuy nhiên, ông McMillan cũng mô tả một lỗi thiết kế nhỏ, khi không được phát hiện ở các giai đoạn đầu của dự án bởi các kỹ sư thiết kế, có thể gây ra những vấn đề lớn về an toàn và sức khỏe nghề nghiệp của các nhân viên vận hành trạm.

Theo ông Mc Millan, những vấn đề này không chỉ gây ra các rủi ro, chúng cũng có thể ảnh hưởng tới việc vận hành và bảo dưỡng trạm.(H1)

H1. Hình ảnh trạm xử lý nước được chụp trong ứng dụng công nghệ thực tế ảo.

Công nghệ VR đã được sử dụng tại hơn 10 dự án thuộc Công ty Melbourne Water, việc phát hiện và chỉnh sửa những lỗi trong khâu thiết kế sẽ giúp các trạm vận hành hiệu quả hơn, đơn giản hơn và an toàn hơn và cuối cùng là hiệu quả về chi phí hơn với thời gian ngưng hoạt động ít hơn.

“Thật là khó để có thể định lượng được những lợi ích phi vật chất vào giai đoạn này nhưng rõ ràng là VR đã tạo ra giá trị lớn và được sử dụng trên thực tế”. “Chúng tôi đã và đang đưa công nghệ VR là một yêu cầu bắt buộc vào trong các quy trình thiết kế đối với bất kỳ dự án lớn nào và chúng tôi muốn đưa nhóm chuyên trách vào trong quy trình thiết kế sớm hơn”.

Công ty Melbourne Water đang sử dụng bộ headset VR do HTC sản xuất HTC Vive kết hợp với các cài đặt của một máy tính xách tay loại dành cho các game thủ - một hệ thống di động, rất thuận tiện cho việc di chuyển.

Công ty Melbourne Water đã sử dụng công nghệ VR này cho hơn 10 dự án, nhưng công ty vẫn chủ động tìm hiểu và nghiên cứu các ứng dụng khác bao gồm trong đào tạo vận hành và sử dụng công nghệ để lấy ý kiến cư dân trong quy hoạch hạ tầng.

Ngoài ra một ứng dụng khác cũng đang được phát triển đó là sử dụng các thiết bị chụp ảnh 3D đám mây để lập bản đồ đường ống và các công trình trạm xử lý, trạm bơm và nhập vào trong công nghệ VR.

3. Ứng dụng công nghệ VR trong đào tạo và đánh giá kỹ năng của cán bộ, nhân viên vận hành các công trình cấp thoát nước.

Công ty EON Reality có trụ sở tại California, Hoa Kỳ mới đây đã phát triển các giải pháp dựa trên công nghệ VR phục vụ quá trình đào tạo, tập huấn và đánh giá kỹ năng của các cán bộ, nhân viên vận hành hệ thống cấp thoát nước. Chương trình đào tạo và đánh giá được thiết kế với sự tham gia của các chuyên gia trong ngành nước có kinh nghiệm.

Các tài liệu đào tạo sẽ được xây dựng bao gồm an toàn và sức khỏe, vận hành các thiết bị và nhiều nhiệm vụ được thiết lập sẵn. Kiến thức cũng có thể được đánh giá thông qua công nghệ VR này, chúng ta có thể kiểm tra việc hoàn thành các nhiệm vụ như đánh giá việc nhận diện rủi ro, thực hiện công tác bảo dưỡng và sửa chữa như đo mức pH hoặc đọc chỉ số áp lực trên thiết bị...

Đào tạo cán bộ vận hành trong các tình huống giả định như cán bộ vận hành đang có mặt tại phòng điều khiển và thực hiện kiểm tra các bảng điều khiển thiết bị và đọc các thông số báo cáo, trước khi tìm đường đi lại trong trạm xử lý và giải quyết một số vấn đề khác, đo đạc một số các thông số khác và đạt được các mục tiêu đề ra trong quá trình tập huấn.

Các nhân viên mới cũng có thể được đào tạo để làm quen và thực hành vận hàng trạm trong một môi trường ảo, an toàn.(H2)

H2. Nhân viên tập huấn đang đọc chỉ số áp lực và thực hành các thao tác vận hành van.

Có một số lợi ích ở đây là không chỉ với mục đích giáo dục đào tạo, các nghiên cứu đã chứng minh rằng khi con người được tiếp xúc với các kháo tập huấn đào tạo trong môi trường thực tế ảo, họ sẽ học nhanh hơn và ghi nhớ thông tin và các tình huống tốt hơn.

Ứng dụng công nghệ VR trong đào tạo cũng chứng minh hiệu quả hơn về mặt tốc độ và chi phí trong khâu tổ chức đào tạo. Công nghệ VR càng hữu ích hơn khi được ứng dụng để đào tạo, tập huấn nhân viên thực hiện nhiệm vụ trong các môi trường nhiều nguy cơ hoặc mang vác các thiết bị phức tạp, đắt tiền. 

H3. Hướng dẫn viên giới thiệu tổng thể Trạm xử lý nước thải và tái sử dụng nước thải Fairfield.

4. Công nghệ VR trong quản lý cấp thoát nước tích hợp trong khu đô thị

Chính phủ Úc đã tài trợ một dự án nghiên cứu ứng dụng công nghệ VR dành cho các nhà quy hoạch ngành cấp thoát nước trong đô thị với mục đích mô phỏng các tài sản trong hệ thống hạ tầng nước với các quy mô lớn.

Dự án được thực hiện bởi Trường Đại học Monash University hợp tác với Viện Liên bang Thụy Sỹ về Khoa học và kỹ thuật môi trường nước.

Dự án hy vọng sẽ giải quyết những thách thức trong việc thiết lập sự thấu hiểu lẫn nhau giữa các bên liên quan trong công tác lập quy hoạch đô thị, khi nhiều cá nhân, tổ chức từ nhiều ngành nghề khác nhau với những mỗi quan tâm, lợi ích khác nhau đang cố gắng làm việc với nhau để cùng đạt được mục tiêu chung.

Việc thấu hiểu những khó khăn của nhau trong việc ra quyết định càng trở nên khó hơn khi các cán bộ tham gia cùng làm với với những mô hình phức tạp và sử dụng nhiều loại dữ liệu khác nhau.

H4. Khách tham quan công trình trạm bơm nước thải.

Ví dụ trong quản lý tài sản hệ thống hạ tầng cấp thoát nước sẽ cần sự tham gia của chính quyền thành phố, các công ty cấp thoát nước, các bên liên quan đến từ khối tư nhân. Câu hỏi được đặt ra ở đây là làm thế nào để quản lý rủi ro, quản lý vận hành hay chúng ta sẽ đồng ý với các giải pháp đề ra như thế nào.

Việc ứng dụng công nghệ VR có thể giúp những người liên quan hiểu và được thử nghiệm, quan sát các kết quả của từng quyết định được đưa ra trong một môi trường thực tế ảo không có bất kỳ rủi ro nào.

Công nghệ VR cũng có thể được ứng dụng trong mô phỏng ngập lụt, lũ lụt hoặc ô nhiễm nước để quan sát hệ thống hạ tầng sẽ phản ứng ra sao, nước sẽ chảy như thế nào và các vấn đề sẽ nảy sinh từ đâu.

5. Ứng dụng công nghệ VR tại Việt Nam

Hiện tại, các công nghệ VR vẫn chưa được triển khai ứng dụng rộng rãi trong ngành cấp thoát nước tại Việt Nam. Gần đây nhất, tháng 3/2021,  trong bối cảnh đại dịch Covid-19 vẫn đang diễn ra và các lệnh hạn chế di chuyển quốc tế vẫn chưa được gỡ bỏ, Hội Nước Úc (Australian Water Association - AWA) và Hội Cấp thoát nước Việt Nam (VWSA) phối hợp với Công ty nước Sydney Water và Công ty Downer đã tổ chức tour tham quan Trạm xử lý nước thải và tái sử dụng nước thải Fairfield có ứng dụng công nghệ thực tế ảo (VR).

H5. Khách tham quan các đơn nguyên màng lọc thẩm thấu ngược RO.

Chương trình được tài trợ bởi Chính phủ Úc thông qua Cơ quan hợp tác ngành nước (Australian Water Partnership - AWP) với mục đích kết nối và chia sẻ kiến thức, kinh nghiệm và công nghệ đổi mới giữa các công ty cấp thoát nước Úc và Việt Nam.

Trong quá trình xây dựng tour tham quan này, đơn vị cung cấp dịch vụ đã dùng những máy quét hình ảnh 360 độ đặt tại nhiều điểm trong trạm xử lý, hình ảnh thu được từ những máy quét này được nhập vào ứng dụng trong nền tảng công nghệ VR để mô phỏng các vật dụng, thiết bị được sử dụng tại trạm xử lý trong một không gian thực tế ảo.

Để thực hiện tour tham quan này, đơn vị tổ chức đã cung cấp các kính thực tế ảo (VR) Oculus Quest 2 được sản xuất bởi Công ty Meta (Facebook) tới các khách tham quan, các kính này đã được cài đặt sẵn các ứng dụng VR và các công trình trong trạm xử lý.

Các kính VR được sử dụng trong tour tham quan cũng được kết nối với nhau để đảm bảo các thành viên trong đoàn có thể nghe được hưỡng dẫn viên giới thiệu các công trình. Hướng dẫn viên trong tour tham quan là các chuyên gia và nhân viên vận hành thuộc Công ty Downer, là đơn vị chịu trách nhiệm vận hành Trạm xử lý nước thải và tái sử dụng nước thải Fairfield.

Các khách tham quan đã được hướng dẫn viên giới thiệu tổng quan Trạm xử lý nước thải và tái sử dụng nước thải Fairfield, sau đó họ sẽ được tham quan công trình Trạm bơm nước thải và cuối cùng là công trình chứa các đơn nguyên màng lọc thẩm thấu ngược (RO).

Kết luận

Công nghệ VR đã và đang được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống trên thế giới và tại Việt Nam. Lợi ích từ việc ứng dụng các công nghệ mới này đã và đang được chứng minh trong nhiều ngành nghề, trong đó bao gồm cả ngành cấp thoát nước.

Các công ty cấp thoát nước, các đơn vị tư vấn, xây dựng hoạt động trong ngành nước cần nhìn nhận rõ những lợi ích do việc ứng dụng các công nghệ mới như VR trong mang lại và ứng dụng có hiệu quả để nâng cao hiệu suất hoạt động kinh doanh.

Bên cạnh đó, các cơ quan nghiên cứu ứng dụng công nghệ mới trong các ngành xây dựng hạ tầng cấp thoát nước cũng cần có những nghiên cứu cụ thể và chuyển giao công nghệ để ứng dụng các công nghệ VR một cách phù hợp, qua đó góp phần hiện đại hóa ngành nước, thực hiện chuyển đổi số ngành nước, đảm bảo các mục tiêu phát triển bền vững (SDGs) của ngành nước.
 

Ý kiến của bạn

Chủ đề bạn có thể quan tâm