Kiến trúc và xây dựng hướng đến phát triển bền vững - Kỷ yếu khoa học: Phần 2

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:74

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nối tiếp nội dung phần 1, phần 2 cuốn "Kỷ yếu khoa học - Kiến trúc và xây dựng hướng đến phát triển bền vững" là các giải pháp thiết kế kiến trúc và thiết kế đô thị bền vững bao gồm các lĩnh vực ứng dụng mô hình mô phỏng, mô hình BIM, mô hình thiết kế đô thị khả dụng và thiết kế không gian đô thị hướng đến sức khỏe cộng đồng trong bối cảnh dịch bệnh; lĩnh vực giải pháp xây dựng làng thông minh, đặc tính xanh trong tổ chức không gian và sử dụng vật liệu tự nhiên của kiến trúc nhà ở, sinh thái cảnh quan cho các không gian mặt nước trong đô thị, tái sử dụng nước đô thị và giải pháp tái chế nguyên liệu tại chỗ trang trí không gian đô thị Bình Dương hướng đến đô thị xanh trong tương lai.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Kiến trúc và xây dựng hướng đến phát triển bền vững - Kỷ yếu khoa học: Phần 2

BUILDING HOUSING WITH 3D PRINTING TECHNOLOGY Ngo Dinh Nguyen Khoi1 1. Thu Dau Mot University; Email: khoindn@tdmu.edu.vn Abstract 3D printing technology is a modern advanced technique that is increasingly widely used in many areas of life. In which, building houses using 3D printing technology is being used more and more in countries with advanced science. The application of 3D printing technology in construction in the world is growing strongly. With the advantage of saving costs, human resources, and fast construction time, the use of 3D printing technology in housing construction is expected to develop strongly in the future in Vietnam. Through the article, the author wishes to provide basic information about the history of formation and development, in order to apply 3D printing technology in housing construction in Vietnam in the future. Keywords: 3D printing techniques, build, construction, house 1. Introduction Housing demand is growing very rapidly in Vietnam today. The application of 3D printing technology to build in the shortest time is what contractors are very satisfied with compared to the long construction time, which is dependent on the skills of the masons and the weather. However, because of the cost of this technique and the technical transfer still facing many difficulties, 3D printing technology in Vietnam has not been widely applied. The biggest obstacle to the popularization of 3D printing technology is the lack of national standards for additive manufacturing, especially those on general and specific requirements for materials, structures, and techniques. technology, equipment, quality control, feature management, and additive manufacturing. Currently, Vietnam does not have national standard systems (classification of materials, requirements for quality of raw materials, structures, techniques, equipment, unified computer model formats). 3D printing has been around since the 1950s. Early developments in 1995–2000 include two methods by Joseph Pegna and Behrohk Khoshnevis. Sand-and-cement technology that uses steam to bond solid parts and a new method of pressing lamps and forming ceramics.[1] The first generation 2000–2010 marked the period of bringing 3D printing technology into construction with great success. Inventors constantly bring new techniques and machines that make technology more and more perfect. The second generation from 2010 – currently is the period of strong development of 3D printing techniques in construction. More and more buildings are built based on this technique all over the world. 3D printing technology is the common name for product manufacturing techniques based on the data of digital models (or 129
CAD) by the method of adding layers of materials. Layer-by-layer composite techniques could be a breakthrough for structures made of cement-based materials. 3D printing in home construction is shortening time, reducing costs, creating better quality, more beautiful and almost no waste of construction materials or scaffolding. The use of this technique also helps workers protect their health, because they are not exposed to dusty and toxic working environments like normal construction processes. 2. Materials and Methods 2.1. 3D Printer The World Savings Advanced Projects (WASP) has built a 12 meter tall 3D printer called BigDelta. The operating principle of the machine is similar to that of a conventional 3D filament printer, larger in size but still light and easy to transport and assemble. The supporting frame for the giant nozzle moves in a circle, slowly spraying the material layer by layer, forming the walls and other parts of the house. BigDelta can build houses from mud, clay, cement, water and natural fibers, reducing costs, while not affecting the environment. Figure 1. Types of 3D printers [2] Figure 2. The world's largest 3D printer BigDelta [2] 2.2. Materials for 3D printing The materials applied for 3D printing are quite diverse such as: different polymers, steel powder, titanium alloy, nickel, aluminum, copper, ceramic, nano composite, bio-composite. Particularly in house construction, 3D printing techniques have not been widely applied, accordingly, new applied materials are currently in the research stage. The material mixture should be rheological, i.e. decrease in yield at pour and increase in yield at rest. One possible material solution for 3D printing is the use of sulfur concrete - a mixture of sulfur and aggregates. The mixture will be heated past the melting point of sulfur. Once cooled, sulfur concrete will reach the desired strength without much time to cure. Conventional cement takes a long time to cure, so it does not meet the material requirements for 3D printers. To optimize 130
the 3D printing process two conditions are required: the cohesion of the layers decreases if the printing time between the two layers increases; The material needs to cure sufficiently to withstand the load of the next printing layer without deformation. The need to cure the preprinted layers will reduce the speed of construction. The interval between two successive printings shall be long enough to ensure the required strength and shall be short enough to ensure cohesion between the layers. The addition of limestone increases the compressive and flexural strength and increases the mobility of the concrete, which is important for extrusion work. Metakaolin helps to improve the properties of mixes and concrete. Metakaolin when added to cement will increase the strength and durability of concrete. This not only increases the fluidity of the concrete mix in the early stages, but also maintains this property for a longer time, which has the positive effect of increasing the time it takes to pump the mixture through the extruder. British scientists are also involved in the design of concrete mixes with properties suitable for high-yield 3D printing. Optimum mixing includes sand and binder in the ratio 3:2. The addition of silicon oxide to the concrete composition results in a denser concrete structure, improved flexural strength and reduced permeability. The above-mentioned concrete mix is printed with a 9 mm diameter nozzle that can sequentially spray 61 layers in one session without appreciable deformation of the bottom layers.[3]. China's Winsun Group has successfully applied a grade that is resistant to abrasion Crazy Magic Stone with as strength 4-5 times higher than that of natural stone. High mechanical properties are achieved due to the presence of treated quartz sand and special fibers. Winsun also makes extensive use of fiberglass reinforced gypsum GFRG. GFRG contains 3-25% fibers 1-13cm in length, 5.8-100 microns in diameter. The ratio of water/gypsum ranges from 0.25-0.60. Fiberglass increases the crack resistance of the grade, making the grade more flexible and achieving a more favorable construction. In composites using glass fibers, tensile stress is applied to the fibers, thereby significantly increasing the tensile and flexural resistance of the material. 2.3. 3D printing technique 2.3.1. Technique in the method of creating layers: can be divided into two groups - Bed Deposition and Direct Deposition. • Bed Deposition is a technique that uses powdered materials at the work site. Layer-by- layer product shaping using heat-laser (SLM), electron beam (EBM) or light (DLP, SLA) or adhesives (Binder Jetting) is suitable for CAD models. Excess powder is removed, the work platform is replaced, and the process is repeated. • Direct Deposition is a shaping method in which materials are delivered directly to the construction site in accordance with the CAD model. 2.3.2. Contour Crafting Technique (CC): Berokh Hoshnevis is the one who proposed the idea of realizing 3D printing techniques in construction. In the mid-1990s, he proposed the improved technique Contour Crafting (CC). CC is one of the construction techniques by 3D printing, which can be used to construct large-scale constructions. He claims CC allows printing of several works per run and can use polymer materials, clay and concrete. In addition, it is necessary to choose the latter so that when spreading the upper layer, the lower layer has solidified and has enough load-bearing strength. Using the CC technique allows the design of 131
communication systems in the cavity of the wall, attaching special devices to the frame. It is possible to automate the installation. Some time after the publication of CC technique, another technique was introduced to the world: concrete printing (CP). CP was first introduced by Richard Baswell and colleagues in 2009. In essence, this technique is similar to CC, which means spraying building mortar layer by layer. In CP technique, there are no planes on the extruder which makes it possible to make geometrically more complex circumferential contours. However, there are no trowels on the extruder, it will be necessary to machine the surface of the printed work. 2.3.3. Dshape technique: The process of printing by this technique is divided into 3 stages: Creating a 3D model of the work; Construct; Perform the final machining step. Other than the methods described above, the extruder supplies construction mortar in an incomplete form, and binder for sand or other powdery materials. At the printing stage, a layer of material 5-10mm thick is spread evenly over the area to be printed. Then use adhesive to cover the surface. Next, a layer of material of the required thickness is spread evenly, and the process is repeated until the printing is complete. The basic disadvantage when applying Dshape technique is that it can only print works of small size. This limitation relates to the properties of sand and similar materials used for printing[4]. Building a house with 3D printing technology has 2 modes of operation: printing each part and then assembling and printing a complete house according to a certain block. Specifically: • Print each assembled 3D house part: The method of printing each assembled 3D house part is applied by more people. Because this method is quite flexible, there is no need to use a large 3D printer. Applying the method of printing parts of a house and then putting it back together is like building a puzzle. Currently, there have been many successful houses built using this method. Although it will take a lot of time to design each part, it can be used flexibly and produce many parts at the same time. • 3D printing house into a block by 3D printer: This method is quite complicated, so to be able to print a complete house, you need to equip yourself with a printer that can cover the whole house. this. In fact, many printers up to 40 meters long and up to 6 meters high have been installed and built. Printing the entire house in this way is usually quite complicated when it comes to installing a 3D printer, but when forming a complete block, the house will be more solid. In addition, there is no need to put parts together, thus saving on human resources for the assembly process. The feature of 3D printing in house construction is that the solution does not use a frame and applies load-bearing walls, walls, floors, roofs, stairs all using 3D panels - both sides are sprayed with concrete. The house is built by 3D printing technique entirely with reinforced concrete, small aggregate, 3D bearing structure (does not use corrugated iron, brick and wood). Costs are 10-20% lower than traditional techniques, while ensuring longevity. Especially with very high bearing capacity, light weight, suitable for construction on soft ground. 2.4. 3D printing technology benefits compared to traditional construction methods About construction time: Building a house by 3D printing method is often many times faster than the traditional house construction method. Normally, the construction time only takes about 7-10 days. 132
Less labor: 3D printing in construction uses very little labor. Only 1 or 2 people need to do the monitoring when the 3D printer starts working. All workers will be concentrated in the material and design stages. Diversity of materials: With the continuous development of 3D printing technology, it is possible to combine many types of materials together to help the house show more properties. Not only that, the use of diverse materials also allows users to build houses in harsh weather conditions, meeting all conditions of environmental factors. Cost savings: Unlike traditional construction methods, 3D printing techniques have a short construction time, using less human resources. Therefore, building houses with 3D printing technology helps to save more costs. 3. Results and discussion - Some houses are built with 3D printing in practice. 3.1. Housing in India The house was built by Tvasta in the city of Chennai, southern India, with a 1-storey design, about 56m2 wide. Tvasta co-founder Adithya Jain said the house built with 3D printing technology was completed in 5 days. Tvasta's housing 3D printing technology developed in the country. Not only reduces construction time, but also reduces waste and costs 30% cheaper than traditional construction. These homes are also designed to withstand tropical weather conditions. [5] Figure 3. 3D printed house in India[5] 3.2. Housing in USA The house was built by Icon company using 3D printing technology, in Texas (USA). Icon uses a large 3D printer on an area of nearly 40m2. The house has full facilities, including bedroom, bathroom and living room, kitchen. 133
Figure 4.1. 3D printed house in Texas (USA) [6] Figure 4.2. House built with 3D printing technology in Virginia (USA) [6] The house was built in Virginia (USA). It has 3 bedrooms, 2 bathrooms, fully furnished and built of concrete. 3D printing technology allows the house to be built in just 12 hours, saving about 4 weeks of time compared to conventional construction. 134
3.3. Housing in Shanghai (China) WinSun's home building 3D printer system includes 4 separate printers, each with a width of 10 m and a height of 6.6 m, designed with a multi-dimensional sprayer. Cement and building materials are used to build the walls in layers, then put together to build the complete house frame. The construction process uses quick-drying cementitious materials. Figure 5. Residential house in Shanghai China[7] 3.4. Housing in Jiangsu (China) With 3D printers and industrial waste materials, Chinese company WinSu completed a large villa. Two buildings were built in the industrial park in Jiangsu province. Figure 6. 3D printed house in Jiangsu [7] The walls are printed in layers, then put together to form a complete block. Printing ink is recyclable construction waste such as iron, glass, cement and special additives. With 3D printers, this process of using recycled materials can reduce carbon emissions. To complete these two works, they used a large 3D printer 150m long and 6m high. The construction process thanks to this technique can shorten the time by about 50-70%. The construction process using the 3D printer system is considered to be environmentally friendly. The use of the above technique will help construction workers not have to be exposed to dusty and toxic working environments. 3.5. Housing in the Belgium Construction company Kamp C used Europe's largest 3D printer to build an entire two- story house. It has an area of more than 90m2 and is equipped with a number of amenities such 135
as solar panels or underfloor heating. The house was completed on-site in more than three weeks but Kamp C says it could be reduced to just two days in the future. This is the largest house built seamlessly with a permanent printer. Printer size 10m × 10m developed by the COBOD company.[8] Figure 8. 3D printed house in the Belgium [8] 3.6. Housing in Beijing China Huashang Tengda Construction Company in Beijing, China is in charge of constructing a two-storey building on an area of 400 m2 by 3D printing continuously taking place at the construction site in Tongzhou district and completed after 45 days.. The entire large villa is printed in one piece without needing to be cut and assembled from many different parts. Figure 9. 3D printed 2-storey villa in Beijing[9] 136
3.7. Housing in Shaanxi, China Zhuoda Construction Company completed a 3D printed house in China's Shaanxi province in less than three hours. The house consists of 6 separate structural modules such as living room, bedroom, kitchen, and toilet. Each module weighs 100 kg, can withstand a magnitude 9 earthquake. The two-story villa with many 3D printed modules was assembled in less than three hours. Modules are 3D printed at the factory, accounting for 90% of the workload. When customers have needs, they just transport to the site for assembly saving a lot of time. Figure 10. House built with 3D printing in Shaanxi, China[10] 3.8. Housing in Italia The house was "printed" in the town of Massa Lombarda, 40 km from Bologna, and was designed by Mario Cucinella Architects and 3D printing company WASP. The building is 60 m2, and 4.2 m high, consisting of two dome-shaped blocks with the outer wall made of 350 layers of 3D printed clay stacked on top of each other. Building clay is taken from a nearby river bed, printed in rough lines to stabilize the structure and block heat for the house. 350 layers of printed clay make the walls of the house. House space includes living room, kitchen and bedroom. The building has almost no windows but is arranged with a skylight on the roof, allowing light to enter the house all day. The furniture also uses local soil and is recyclable. The house was completed in 200 hours, consumed 6 kilowatts of electricity and almost completely reduced construction waste. 137
Figure 11. Inside the house [11] Figure 12. Exterior of the building [11] 3.7. The reality of 3D printing technology in house construction in Vietnam Currently, the construction of houses in Vietnam still depends on the skills of workers and the weather. Along with that, 3D printing technology is currently not widely applied due to the cost and the technical transfer is still quite difficult. Therefore, this technique has not been widely used in Vietnam. In the future, we hope to build smart, comfortable homes from 3D printing technology. 4. Conclusion In the future, a lot in big cities will be using 3D printing technology in building houses. Not only the world construction industry, even in Vietnam, this modern technology will contribute to bring more excellent solutions in housing construction. The use of 3D printing 138
technology in housing construction is what contractors are very satisfied with compared to the long construction time, which depends on the skills of the masons and on the weather. However, because of the cost of this technique and the technical transfer still facing many difficulties, 3D printing technology in Vietnam has not been widely applied. Currently in Vietnam there is no 3D printer to build houses, however, architects and construction industry experts can use 3D printing to create design models for their works (3D printing architectural models). The architecture helps to save considerable time and cost and the model will be much more realistic and vivid than the traditional manual prototyping method. Professional 3D modeling will help accurately evaluate the design and produce appropriate modifications). REFERENCES 1. Hoang Anh (2020). 3D printing techniques in construction in the era of building houses with printers, https://digitalfuture.vn/ky-thuat-in-3d-trong-xay-dung, accessed 24/11/2021. 2. Hien Anh (2019). 3D printing techniques in construction, https://mayin3d.com.vn/ky-thuat-in-3d- trong-xay-dung.html, access 12/12/2021 3. Hong Hanh (2020). 3D printing techniques in construction, https://moc.gov.vn/vn/tin- tuc/1145/52213/ky-thuat-in-3d-trong-xay-dung.aspx, accessed 12/12/2021 4. Phuong Hoa (2021). 3D printing techniques in construction, https://aie.com.vn/ky-thuat-in-3d- trong-xay-dung.html, access 08/12/2021 5. Guardian (2021), 3D-printed house in India, p22-23. 6. J.Harrison (2020). The 3D-printed house in USA. Inhabitat 3(2020), p15-20. 7. Trung Dung (2020). 3D printing technology in construction industry, https://tonghoixaydungvn.vn/tabid/169/catid/142/item/6904/ky-thuat-in-3d-vao-nganh-xay- dung.aspx, access 11/12/2021 8. Thu Thao (2020). Europe's largest 3D printer to build a 2-story house, https://vnexpress.net/may-in- 3d-lon-nhat-chau-au-xay-nha-2-tầng.html, access 07/12/2021 9. Xuan Dung (2020). Era of building houses with 3D printing technology, https://blogin3d.com/ky- nguyen-xay-nha-voi-may-in-3d, access 12/12/2021 10. Hoang Anh (2020). Innovative 3D printing technology changes the construction industry, https://vietnambim.net/ngoi-bim/ky-thuat-in-3d-phat-kien-thay-doi-nganh-xay-dung.html, access 11/12/2021 11. Heywood Eugene (2018). The worlds first 3D printed house, Https://www.telegraph.com/10110195/The- worlds-first-3D-printed-house.html, access 11/12/2021. 139
GIẢI PHÁP XÂY DỰNG LÀNG THÔNG MINH TRONG KỶ NGUYÊN CÔNG NGHỆ 4.0 Huỳnh Kim Pháp1 1. Trường Đại học Thủ Dầu Một Tóm tắt Quá trình phát triển một khu vực, một thành phố, một tỉnh thành không thể nào tách rời của sự phát triển song hành Đô thị - Nông thôn. Quyết định số 3206/QĐ-UBND ngày 21 tháng 11 năm 2016 của UBND tỉnh Bình Dương về việc phê duyệt Đề án xây dựng Thành phố thông minh và sau đó là Kế hoạch số 4278/KH-UBND về việc tổ chức Hội nghị Thành phố thông minh Bình Dương năm 2017 với mục tiêu giới thiệu tầm nhìn, hướng đi và quá trình khởi đầu xây dựng thành phố thông minh ứng với mục tiêu năm 2021; đã khẳng định được phương hướng phát triển cho đô thị Bình Dương trong thời gian sắp đến sẽ là “Thành phố thông minh”. Tuy nhiên, trong quá trình xây dựng Thành phố thông minh Bình Dương không thể không phát triển khu vực nông thôn, nơi quá trình đô thị hóa đang chuyển biến mạnh mẽ. Và thực tế đã chứng minh độ chênh lệch đô thị - nông thôn không thể hướng đến một thành phố thông minh phát triển bền vững. Đề tài này sẽ hướng đến việc xây dựng một “Làng thông minh” tại Bình Dương trong kỷ nguyên công nghệ 4.0. Từ khóa: làng thông minh; phát triển nông thôn bền vững 1. Khái quát tình hình thực hiện theo quy hoạch tại các khu vực ở Bình Dương Thực hiện quy hoạch trong lĩnh vực nông nghiệp, nông thôn: Theo báo cáo nhiệm vụ Quy hoạch tỉnh Bình Dương thời kỳ 2021-2030, tầm nhìn đến năm 2050 (1); Trong thời kỳ 2011-2020, nông nghiệp tiếp tục phát triển khá, sản xuất chuyển biến theo hướng ứng dụng khoa học, kỹ thuật, phát triển các mô hình sản xuất nông nghiệp công nghệ cao, nông nghiệp đô thị; thu hút nhiều doanh nghiệp đầu tư gắn sản xuất với chế biến và thị trường tiêu thụ. Một số sản phẩm nông nghiệp của tỉnh được chứng nhận về nhãn hiệu, an toàn vệ sinh thực phẩm, tham gia chuỗi cung ứng và xuất khẩu. Chương trình mục tiêu quốc gia xây dựng nông thôn mới đạt kết quả khả quan; kinh tế, cơ sở hạ tầng và đời sống vật chất, tinh thần nhân dân vùng nông thôn được cải thiện rõ rệt. Các công trình thủy lợi được quan tâm đầu tư, phát huy tốt tác dụng đa mục tiêu; tỷ lệ dân cư nông thôn sử dụng nước hợp vệ sinh đạt 99,4% đạt mục tiêu Quy hoạch tỉnh năm 2014 (QHT-2014) đề ra. Tuy nhiên, lĩnh vực nông nghiệp của tỉnh còn những hạn chế sau: Năng suất, giá cả một số sản phẩm nông nghiệp không ổn định; các vùng sản xuất nguyên liệu, sản xuất nông nghiệp tập trung và khu nông nghiệp công nghệ cao phát triển chậm; liên kết giữa sản xuất nông nghiệp với chế biến, tiêu thụ còn chưa rõ nét. Thực hiện quy hoạch trong lĩnh vực phát triển đô thị: Thực hiện QHT-2014, công tác quy hoạch đô thị tiếp tục được quan tâm chỉ đạo, rà soát, 140
điều chỉnh, bổ sung phù hợp với tình hình phát triển KT-XH của tỉnh trong từng giai đoạn. Cơ sở hạ tầng KT-XH được quan tâm đầu tư, nhất là hạ tầng kỹ thuật, đô thị phát triển nhanh. Bộ mặt chung đô thị của tỉnh từng bước được cải thiện, chất lượng đời sống người dân không ngừng được nâng cao, tạo động lực thu hút đầu tư phát triển. Nhiều công trình kiến trúc và cảnh quan đô thị đã được quan tâm, đầu tư, tạo ra những không gian đô thị theo hướng hiện đại, văn minh. Các dự án khu đô thị, khu nhà ở và hệ thống hạ tầng kỹ thuật được quan tâm đầu tư đồng bộ, tạo nên bộ mặt khang trang của đô thị, đem lại sự tiện ích cho người dân. Từ các kết quả về phát triển đô thị đạt được nêu trên đã giúp Bình Dương cơ bản đảm bảo theo các tiêu chí của đô thị loại I trực thuộc Trung ương và tiệm cận mục tiêu QHT-2014 đề ra. Song song với quá trình xây dựng và phát triển đô thị, nhận thức rõ mô hình phát triển của tỉnh trong thời kỳ 2011-2020 đã đến thời điểm cần được chuyển sang mô hình mới, đáp ứng yêu cầu mới của người dân và doanh nghiệp, đáp ứng yêu cầu của các ngành sản xuất và dịch vụ đang dần nâng cao yêu cầu về nguồn nhân lực, công nghệ, vận hành, tài chính, thuế và hội nhập quốc tế. Do đó, để đón đầu, đi trước một bước và chuẩn bị tốt cho sự phát triển công nghệ tiên tiến và bền vững, để duy trì lợi thế trong thu hút đầu tư từ các nước, nâng cao giá trị gia tăng của kinh tế và đời sống của người dân, tỉnh đã sớm xây dựng và tập trung triển khai Đề án xây dựng thành phố thông minh với nhiều nội dung công việc cụ thể và đạt kết quả bước đầu. Thực hiện quy hoạch phát triển không gian đô thị: thực hiện QHXD-2012, hệ thống đô thị của tỉnh phát triển đúng hướng, đúng vị trí, chức năng được xác định, cụ thể: (1) tiểu vùng đô thị phía Nam gồm: đô thị Thuận An, đô thị Dĩ An phát triển theo mô hình “đô thị nén”, mật độ cao; (2) tiểu vùng đô thị trung tâm, gồm: đô thị Hòa Phú – Phú Tân, đô thị cũ Phú Cường – Phú Lợi, đô thị Nam Bến Cát, đô thị Nam Tân Uyên, đô thị cảng Tân Ba – Thái Hòa – Tân Bình phát triển theo mô hình “đa chức năng, đa trung tâm” với mật độ trung bình; (3) tiểu vùng đô thị phía Bắc gồm: đô thị Tân Thành, đô thị Cổng Xanh, đô thị Thường Tân, đô thị Phước Vĩnh, đô thị Bàu Bàng, đô thị Dầu Tiếng, đô thị Long Hòa – An Lập, đô thị Thanh Tuyền, đô thị Minh Hòa – Minh Thạnh phát triển theo mô hình “đô thị vệ tinh” với mật độ thấp. Với tổng số đô thị hiện có là 09 đô thị, trong đó: 1 đô thị loại I, 04 đô thị loại III, 04 đô thị loại V và tỷ lệ đô thị hóa toàn tỉnh đạt 78,17% thì nhiều khả năng tỉnh sẽ đạt vượt chỉ tiêu phát triển đô thị tại QHT-2014. Bên cạnh kết quả đạt được nêu trên, tình hình thực hiện quy hoạch trong lĩnh vực phát triển đô thị còn những hạn chế nhất định: việc chỉnh trang, phát triển đô thị ở một số nơi còn chậm, có mặt chưa tốt; nhiều dự án khu dân cư, đô thị triển khai chậm hoặc không triển khai, ảnh hưởng đến đời sống của người dân và các hoạt động khác liên quan vùng dự án; các công trình công cộng phục vụ vui chơi, giải trí cho nhân dân, người lao động còn hạn chế; tình trạng ngập úng cục bộ, ùn tắc giao thông còn diễn ra tại một số khu vực chưa được giải quyết triệt để; ngập nước đô thị, vấn đề nhà ở đô thị; nhiều công trình, dự án ưu tiên đầu tư được xác định trong QHT- 2014 còn chậm, chưa đạt yêu cầu. Đánh giá chung: Đô thị có nhiều chuyển biến tích cực hơn khu vực nông thôn, và cũng từ đây sự chênh lệch về phát triển mọi mặt của hai khu vực này càng trở nên lớn hơn. Từ bản chất của nền nông nghiệp, khu vực nông thôn và nông dân vẫn còn nhiều khiếm khuyết như: tăng trưởng nông nghiệp có xu hướng chậm lại và thiếu bền vững; đầu vào sản 141
xuất phụ thuộc nhiều vào thị trường nhập khẩu; công nghiệp chế biến phát triển chậm, thất thoát sau thu hoạch còn lớn, chuỗi giá trị liên kết sản xuất còn hạn chế, thị trường tiêu thụ không ổn định, nhiều nơi tập trung phát triển công nghiệp nặng, tăng thu ngân sách mà chưa chú trọng phát triển nông nghiệp, kể cả những vùng có lợi thế về nông nghiệp. Kết quả xây dựng nông thôn mới ở một số nơi chưa thực sự bền vững... Để khắc phục những hạn chế nêu trên trong thời kỳ mới có nhiều thay đổi bao gồm cả thuận lợi và khó khăn như: Tốc độ công nghiệp hóa, đô thị hóa diễn ra rất nhanh, quá trình hội nhập kinh tế quốc tế diễn ra mạnh mẽ; quá trình cách mạng công nghiệp 4.0 và chuyển đổi số ảnh hưởng đến mọi mặt của đời sống xã hội; tác động của dịch bệnh Covid-19, biến đổi khí hậu… cần có một sự nghiên cứu, chuyển biến mô hình phát triển ở khu vực hiện tại tại nông thôn. (2) Qua đó, với phương hướng phát triển hướng đến mô hình đô thị thông minh mà tỉnh đã lựa chọn cần phải quan tâm phát triển một khu vực không thể tách rời: Nông thôn thông minh hay Làng thông minh (Smart Village). 2. Mô hình về làng thông minh a) Khái niệm Làng thông minh (LTM) hay nói rộng hơn là cộng đồng thông minh, ứng dụng công nghệ kết nối để có nông nghiệp thông minh, du lịch truyền thống phù hợp phong cách du lịch mới (đặt tour, homestay, du lịch cộng đồng, ẩm thực, thanh toán chi phí… thông qua hỗ trợ của mạng lưới Internet), môi trường được quan trắc, giám sát và báo cáo hàng ngày, sức khoẻ người dân và du khách được đảm bảo (y tế thông minh)… và chắc chắn LTM cần một thiết chế được số hoá có khả năng quản lý và vận hành các đối tượng trong đó để đảm bảo được sự phát triển của mình bằng các giá trị truyền thống kết hợp với công nghệ. Khái niệm về LTM đề cập đến các khu vực nông thôn và những cộng đồng mà ở đó được xây dựng dựa trên thế mạnh và tài nguyên hiện có của họ cũng như việc phát triển các cơ hội mới. Trong LTM, các giá trị truyền thống và dịch vụ mới được tăng cường bằng các phương tiện kỹ thuật số, công nghệ viễn thông, đổi mới sáng tạo và việc sử dụng tri thức tốt hơn, vì lợi ích của người dân và doanh nghiệp. Công nghệ kỹ thuật số và đổi mới sáng tạo có thể hỗ trợ chất lượng cuộc sống, mức sống cao hơn, dịch vụ công cộng cho công dân, sử dụng tài nguyên tốt hơn, ít tác động đến môi trường hơn và cơ hội mới cho chuỗi giá trị nông thôn về sản phẩm nông nghiệp và phi nông nghiệp. Khái niệm LTM không đề xuất giải pháp phù hợp cho tất cả các làng trên cả nước, nó rất nhạy cảm về mặt phạm vi địa lý, dựa trên nhu cầu và tiềm năng của những vùng văn hoá tương ứng. (3) Khái niệm LTM có thể được định nghĩa là một mô hình phát triển nông thôn thông qua công nghệ để hướng đến sự phát triển bền vững dựa trên đặc điểm riêng của mình. Trong nghiên cứu “thành phố thông minh”, “thông minh” đại diện cho một giải pháp do ICT – (Information and Communications Technology) mang lại để giải quyết các vấn đề đô thị và thúc đẩy đổi mới đô thị. Khi chúng ta áp dụng từ “thông minh” cho khu vực nông thôn, cần lưu ý rằng khu vực nông thôn có tính chất vùng và không đồng nhất như thành phố, và các chức năng chính của làng là khá khác nhau trong các điều kiện không gian và thời gian khác nhau. Do đó, các vấn đề chính hạn chế sự 142
phát triển của các làng là không thống nhất. Trọng tâm của LTM phải dựa trên những lợi thế/vấn đề/ hách thức của các loại làng khác nhau và đưa ra các giải pháp mục tiêu cho chúng. (4) Trong khái niệm về LTM, có hai điểm khác cần được nhấn mạnh: Trở thành “LTM” không phải là sự lựa chọn tất yếu của các làng quê nông thôn, nhưng nó có thể là sự lựa chọn có triển vọng nhất. Công nghệ không phải là sự lựa chọn duy nhất của các cộng đồng nông thôn và thậm chí trong một số trường hợp, nó không phải là sự lựa chọn quan trọng nhất nhưng nó rất quan trọng đối với sự liên kết các cộng đồng thành thị và nông thôn. Đối với các cộng đồng nông thôn trong tương lai, việc xây dựng và tạo ra các “LTM” đã trở thành lựa chọn hứa hẹn nhất trong bối cảnh đô thị hóa nhanh chóng và sự phân chia kỹ thuật số nông thôn - thành thị ngày càng gay gắt. Trở thành LTM không phải là mục tiêu cuối cùng của khu vực nông thôn, mà nó là một mô hình, phương pháp và con đường được các làng áp dụng để thực hiện tầm nhìn của chính họ. Tầm nhìn của làng là thực hiện sự phát triển bền vững của làng, liên quan đến việc cung cấp cho người dân nông thôn điều kiện sống tốt hơn, tăng trưởng kinh tế bền vững và cải thiện môi trường sinh thái. Kinh nghiệm phát triển LTM của các nước thuộc Liên minh châu Âu (EU) Tổ chức này đưa ra 10 điểm cần có để cải thiện chất lượng cuộc sống ở khu vực nông thôn. Nhấn mạnh sự cần thiết phải vượt qua sự khác biệt giữa nông thôn và đô thị, phát triển các tiềm năng được tạo nên bởi kết nối và số hóa ở khu vực nông thôn. Sau chưa đầy một năm ý tưởng LTM này đã được phát triển và cụ thể hóa bằng kế hoạch hành động EU cho LTM “Action for Smart Villages” của Ủy ban Châu Âu. (5) Hình 1. Minh họa về kế hoạch hành động của Ủy ban Châu Âu (nguồn https://www.nongnghiepso.com; 2021) Để xây dựng các LTM, EU chủ trương phương pháp tiếp cận LEADER (Liaison Entre Actions de Développement de l‘Économie Rurale – links between actions for the development of the rural economy). Phương pháp tiếp cận này bao gồm 7 đặc trưng: Tiếp cận từ dưới lên (lấy người dân làm chủ thể, bottom-up). 143
Với một vùng không gian cụ thể (khu vực nông thôn với một lãnh thổ rõ ràng: làng, xóm, cộng đồng) Dựa vào quan hệ đối tác chính quyền địa phương và người dân (local public-private partnership) Có một chiến lược bao quát tổng thể, liên ngành (Multi-sectoral) Có mạng lưới kết nối (networking) Có sự sáng tạo (innovation) Có sự hợp tác (cooperation) Kinh nghiệm phát triển LTM của Trung Quốc Hình 2. Minh họa cấu trúc LTM của Trung Quốc (Nguồn: Xiaojuan Zhang and Zhengang Zhang; Smart Village Planning and Practices in China; 2020) Để miêu tả rõ hơn về hệ thống LTM, cấu trúc được xác định là sự kết hợp của 05 hệ thống thứ cấp, bao gồm: hệ thống chiến lược, hệ thống xã hội, hệ thống kinh tế, hệ thống thông tin và hệ thống tài nguyên và môi trường. 05 hệ thống này được sắp xếp với độ phức tạp từ thấp đến cao của tầng vật lý, tầng hành động và tầng chiến lược. Tầm nhìn cuối cùng của phát triển nông thôn thông minh của Trung Quốc là đạt được sự phát triển nông thôn bền vững, thể hiện cụ thể “nông nghiệp mạnh, nông dân giàu và nông thôn đẹp”. Để hiện thực hóa tầm nhìn này, Chính phủ Trung Quốc đã xây dựng các mục tiêu ba giai đoạn, đồng thời đưa ra các nhiệm vụ và biện pháp thực hiện. Hệ thống chiến lược thứ cấp vạch ra hướng phát triển trong tương lai của hệ thống thứ cấp còn lại bao gồm: xã hội, kinh tế, tài nguyên và môi trường, và thông tin. Ngoài ra, nó còn hình thành các mục tiêu, nhiệm vụ và các biện pháp thực hiện có liên quan để đảm bảo sự phát triển của chúng theo hướng đã định. Trong hệ thống tài nguyên và môi trường của tầng vật lý, với sự trợ giúp của công nghệ thông tin và nền tảng thông tin công cộng, tất cả các loại chất và tài nguyên đã thay đổi sự tồn tại của chúng từ trạng thái phi thông tin sang trạng thái kết nối thông minh lẫn nhau. Sự chuyển đổi này có ý nghĩa lớn trong các LTM: Thứ nhất, nó giúp hệ sinh thái nông thôn trong hệ thống tài nguyên và môi trường đạt được sự phát triển bền vững với các giải pháp do ICT cung cấp. 144
Thứ hai, nó có thể hỗ trợ đầu vào cho hoạt động hiệu quả của các hoạt động kinh tế và xã hội thông minh khác nhau trong tầng hoạt động. Trong kế hoạch chiến lược của chính phủ Trung Quốc, các hoạt động kinh tế và xã hội thông minh được trình bày trong tầng hành động của hệ thống LTM; chủ yếu bao gồm chính phủ điện tử nông thôn và dịch vụ công thông minh trong hệ thống xã hội và nông nghiệp thông minh, thương mại điện tử nông thôn và du lịch thông minh nông thôn trong hệ thống kinh tế. Chuỗi hành động kinh tế và xã hội thông minh ở cấp độ hành động này sẽ giúp cấp chiến lược đạt được tầm nhìn “nông nghiệp mạnh, nông dân giàu và nông thôn đẹp”. 3. Giải pháp xây dựng LTM tại Bình Dương a) Các giải pháp chính Thứ nhất, hoàn thiện sớm hệ thống Internet vạn vật IOT (Internet of Things) để tạo điều kiện thuận lợi cho việc điều hướng thông minh ở các vùng nông thôn. Định hướng lắp đặt các thiết bị đầu - cuối thu thập thông tin được kết nối với nhau trong các trụ sở hành chính và lắp đặt các Trạm IOT ở các lối vào, lối ra và các nút giao thông chính của các làng. Các “Chip điều hướng” tích hợp trong các Trạm IOT có thể truyền dữ liệu địa lý đến hệ thống định vị. Thiết lập một trạm thu thập thông tin IoT mạnh mẽ với một thiết bị đầu cuối thu thập thông tin được kết nối với nhau, công nghệ IOT trên đám mây nổi tiếng và một camera đa phương tiện phát tín hiệu. Sau khi thông tin được thu thập, nó được gửi đến trạm điều khiển chính (nền tảng thông tin công cộng) thông qua Internet. Sau đó, sau khi điện toán đám mây hoàn thành việc sàng lọc và xử lý thông tin, bảng điều khiển chính sẽ đóng gói thông tin đã xử lý và đưa nó trở lại trang web tương ứng. Hình 3. Vạn vật IOT (Internet of Things) (nguồn http://viryatechnologies.com; 2020) Thứ hai: Phát triển nông nghiệp theo hướng thông minh bằng cách hiện thực hóa việc quản lý sản xuất nông nghiệp thông minh và truy xuất nguồn gốc nông sản an toàn. Hệ thống nhà kính trong làng được trang bị hệ thống giám sát thông minh IOT, sử dụng các cảm biến để thu thập 145
thông tin như nhiệt độ không khí, độ ẩm không khí, nhiệt độ đất, độ ẩm đất, ánh sáng, carbon dioxide, hình ảnh tăng trưởng và thời tiết bên ngoài nhà kính... Hướng tới hiện thực hóa việc điều khiển tưới tiêu tự động từ xa và điều khiển cửa tự động từ xa, lắp đặt hệ thống truy xuất nguồn gốc sản phẩm… Hình 4. Nông nghiệp thông minh (nguồn https://www.advantech.com.vn; 2020) Thứ ba: Giải quyết hiệu quả vấn đề bán hàng nông sản nông thôn kém thông qua Thương mại điện tử nông thôn. Việc hợp tác với các nền tảng thương mại điện tử trong và ngoài nước các khu sản xuất chất lượng cao của LTM sẽ đến được tay của nhiều người tiêu dùng toàn cầu hơn. Khi đó việc thị trường tiêu thụ được mở rộng, người nông dân mới chủ động và thoát nghèo. Hình 5. Thương mại điện tử nông thôn (nguồn https://dreamagency.vn; 2020) Thứ tư: Vườn canh tác chung ở các LTM sẽ tạo ra một mô hình du lịch nông thôn thông minh mới – Du lịch trải nghiệm. Du khách có thể trải nghiệm công việc đồng áng trên thửa đất 146
của chính họ đã đăng ký trong vườn canh tác chung trong thời gian rảnh rỗi và nông dân địa phương cung cấp dịch vụ quản lý canh tác trong cuộc sống hàng ngày. Phương pháp này cung cấp cho nông dân nhiều cơ hội việc làm hơn và nâng cao thu nhập của nông dân, cũng như nâng cao trải nghiệm của khách du lịch và người mua nông sản và cung cấp các kênh mới để phát triển du lịch nông thôn. Hình 6. Du lịch trải nghiệm nông thôn (nguồn https://baochinhphu.vn; 2021) Thứ 5: Tạo cơ hội, cho phép dân làng tiếp cận các dịch vụ chuyên gia từ các bệnh viện từ đô thị ngay tại nhà. Điều này sẽ hướng đến thiết lập một hệ thống dịch vụ y tế thông minh với tích hợp chia sẻ dữ liệu, điều trị y tế từ xa và phân loại chẩn đoán - điều trị giữa các cơ sở y tế ở cấp làng, thị trấn, quận và thành phố. Trung tâm dịch vụ y tế thôn bản ghi lại huyết áp, lipid máu, đường huyết, điện tâm đồ và các kết quả kiểm tra khác của dân làng vào hồ sơ sức khỏe của dân làng và gửi dữ liệu liên quan đến nền tảng dịch vụ. Bác sĩ có thể liên hệ kịp thời với trạm y tế xã dựa trên các dữ liệu và chẩn đoán ban đầu kế hoạch điều trị của bệnh nhân. Các trạm y tế xã có thể cung cấp phương pháp điều trị hiệu quả cho bệnh nhân theo kế hoạch điều trị và cũng có thể tiến hành tư vấn từ xa thông qua liên hệ trực tuyến. Hình 7. Dịch vụ y tế thông minh (nguồn https://neconnected.co.uk; 2021) 147
Các cơ sở đánh giá thực hiện: Mọi hoạt động, chiến lược cần được theo dõi, đánh giá thông qua các chỉ số đánh giá và được thực hiện khảo sát trên diện rộng bởi các tổ chức, cá nhân tại khu vực LTM. Đây là một cơ sở để có những điều chỉnh phù hợp với chiến lược phát triển LTM đã đề ra trước đó. Các cơ sở đánh giá được xác định như sau (4): Bảng 1. Cơ sở đánh giá thực hiện Stt Kích thước Các khía cạnh Các chỉ số Dịch vụ quản trị Các dịch vụ công cộng Sử dụng IOT để cung cấp dịch vụ cho cộng đồng Dịch vụ Khiếu nại 1 Quản lý Thông tin chính phủ minh bạch Minh bạch Minh bạch tài chính Khả năng lãnh đạo Chính sách Sự tham gia phổ biến Internet khả dụng ICT Cơ sở hạ tầng CNTT 2 Công nghệ Cảm biến Công nghệ nông thôn phù hợp Điện toán đám mây Tình trạng đất đai Tài nguyên thiên nhiên Nước có sẵn Sử dụng năng lượng Nông nghiệp 3 Tài nguyên Nguồn thu nhập Thủy hải sản Chăn nuôi Cộng đồng nông thôn Nguồn nhân lực Cấp độ giáo dục Sự cởi mở Các dịch vụ sức khoẻ Dịch vụ thiết yếu Dịch vụ giáo dục Doanh nghiệp 4 Dịch vụ Làng Năng suất làm việc Dịch vụ kinh tế Các định hướng - chế tài về kinh tế Cơ sở phân phối/hậu cần Quản lý chất thải Bảo vệ môi trường An ninh và Thuận tiện An toàn nơi công cộng Dự báo thiên tai 5 Cuộc sống Tiện ích Công viên Khu thể dục thể thao Quyền truy cập cơ sở công cộng Cơ sở ngân hàng Cầu đường Bản sắc làng Tiềm năng của làng Địa điểm du lịch 6 Du lịch Nền tảng xây dựng thương hiệu làng Thương hiệu Làng Văn hóa và truyền thống (Nguồn: Xiaojuan Zhang and Zhengang Zhang, 2021) 148