Nhóm sinh viên Đại học Bách Khoa ứng dụng học máy (machine learning) để thiết kế web dự báo lượng bức xạ mặt trời với độ chính xác lên tới gần 95%.

Ứng dụng web đo bức xạ mặt trời là kết quả nghiên cứu của Vũ Xuân Sơn Hữu, Lê Viết Thịnh, Đỗ Văn Long, Trần Quốc Ngữ, đều là sinh viên năm ba của Viện Kỹ thuật điện, Đại học Bách Khoa Hà Nội. Từ 5 tháng trước, nhóm lên ý tưởng và xây dựng kế hoạch thiết kế.

Ứng dụng này có thể thống kê và tính toán cường độ bức xạ mặt trời tại một địa điểm nhất định dựa trên nguồn dữ liệu có sẵn được người dùng đưa vào. Từ nguồn dữ liệu này, hệ thống sẽ tự động dự đoán cường độ bức xạ mặt trời dưới dạng đồ thị trong khoảng thời gian tiếp theo, giúp hộ gia đình có pin áp mái và công ty sản xuất năng lượng mặt trời dễ dàng quản lý lượng điện được chuyển đổi.

Lõi thuật toán là công đoạn đầu tiên nhóm bắt tay thiết kế, có chức năng xử lý thông số đầu vào. Để lập trình phần lõi, nhóm mất gần hai tháng tạo ra 300 dòng mã hóa, sau đó sử dụng phương pháp học máy giúp hệ thống có khả năng tự xử lý dữ liệu, theo mô hình mạng Neural hồi quy.

"Công đoạn này mất nhiều thời gian thiết kế nhất của cả nhóm, là phần quyết định sự thành công của ứng dụng, vì thế đã không ít lần nhóm phải xóa toàn bộ dòng mã hóa để lập trình lại từ đầu", Viết Thịnh, thành viên nhóm chia sẻ.

Kết quả cường độ bức xạ mặt trời được hiển thị dưới dạng đồ thị trên web.
Kết quả cường độ bức xạ mặt trời được hiển thị dưới dạng đồ thị trên web.

Sau khi hoàn thành lõi thuật toán, nhóm tiến hành xây dựng giao diện web. Phụ trách phần này, Hữu cho biết sau hai tháng thiết kế, giao diện hệ thống đã tích hợp những tính năng cơ bản, dễ sử dụng, cho phép người dùng có thể tải lên các tệp dữ liệu cường độ bức xạ, hệ thống sẽ dự đoán các thông số. Ứng dụng có thể truy cập trên điện thoại hoặc máy tính.

Để xác định được cường độ bức xạ mặt trời, người dùng phải lựa chọn loại bức xạ (gồm chiếu ngang toàn cầu, chiếu xạ trực tiếp, bức xạ khuếch tán), thông số pin mặt trời (gồm vị trí lắp đặt, góc nghiêng). Sau đó nhập dữ liệu nhiệt độ trong một ngày hoặc một tuần tùy vào khoảng thời gian muốn được dự báo trên đồ thị. Các thuật toán sẽ bắt đầu xử lý, thông tin về cường độ bức xạ mặt trời sẽ được hiển thị sau 30 phút.

Đưa vào thử nghiệm, thông số về cường độ bức xạ mặt trời (W/m2) được nhóm thu thập từ kho dữ liệu truy cập mở của Trung tâm Nghiên cứu Thử nghiệm Công nghệ Mặt trời tại Tây Ban Nha năm 1994 đến 2018. Kết quả được hiển thị dưới dạng đồ thị với độ chính xác đạt trong khoảng 80-95%.

Hệ thống được nhóm hướng tới ứng dụng vào các nghiên cứu về tái cấu trúc hệ thống pin trong điều kiện bị che khuất, giúp nâng cao công suất phát, và kiểm tra chất lượng của các tấm pin để đánh giá tuổi thọ tấm pin mặt trời.

Hiện các thành viên đang lên kế hoạch tích hợp chức năng dự báo về công suất phát của hệ thống điện mặt trời. Ngoài ra, tính năng cảnh báo cho người dùng lượng tia bức xạ mặt trời, có nguy cơ ảnh hưởng tới sức khỏe cũng là hướng nghiên cứu được nhóm xác định.

Nguyễn Xuân