Hệ thống cảnh báo ngập lụt đa phương thức: Kết hợp mạng cảm biến IoT và Crowdsourcing phục vụ điều hướng giao thông

Tóm tắt

Tại Thànhphố Hồ Chí Minh, quá trình đô thị hóa kết hợp với biến đổi khí hậu đã làm trầm trọng thêm tình trạng ngập lụt cục bộ. Bài báo này đề xuất một kiến trúc hệ thống lai (Hybrid Architecture) phục vụ cảnh báo và điều hướng thời gian thực, tích hợp mạng lưới vạn vật kết nối (IoT) và phương pháp thu thập dữ liệu cộng đồng (Crowdsourcing). Ở phân hệ vật lý, hệ thống triển khai mô hình phân cấp Node-Gateway, ứng dụng vi điều khiển ESP32 và sóng vô tuyến LoRa nhằm khỏa lấp các vùng lõm viễn thông, truyền dẫn đo lường thủy văn qua giao thức MQTT. Ở phân hệ phần mềm, một nền tảng hướng sự kiện (Event-Driven Architecture) được xây dựng để xử lý song song dữ liệu cảm biến và các báo cáo từ cộng đồng (user-generated reports), sử dụng hệ quản trị PostGIS để xác thực chéo không gian. Đóng góp khoa học then chốt của nghiên cứu là việc đề xuất và hiện thực hóa thuật toán định tuyến Bidirectional A* nhận thức ngập lụt (Flood-aware). Thuật toán tối ưu hóa đồ thị giao thông thông qua một hàm chi phí đa biến, tích hợp hàm phạt ngập từng phần (piecewise penalty), trọng số loại đường và hàm suy giảm hàm mũ đối với dữ liệu cộng đồng. Đánh giá thực nghiệm chỉ ra hệ thống đạt độ ổn định cao, triệt tiêu hiệu quả các báo cáo giả mạo và cung cấp khả năng tìm đường tránh ngập với độ trễ tính toán vi giây.