Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn phục vụ xây dựng mô hình hệ thống quan trắc khí theo công nghệ telemonitoring

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TỔNG CỤC MÔI TRƯỜNG
&





BÁO CÁO TỔNG KẾT KHOA HỌC

ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
PHỤC VỤ XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG QUAN
TRẮC KHÍ THEO CÔNG NGHỆ TELEMONITORING






Chủ nhiệm đề tài: Văn Hùng Vỹ







8210

HÀ NỘI, 2009

BTNMT
TCMT

1
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TỔNG CỤC MÔI TRƯỜNG
&


BÁO CÁO TỔNG KẾT KHOA HỌC

ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
PHỤC VỤ XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG QUAN
TRẮC KHÍ THEO CÔNG NGHỆ TELEMONITORING


………, ngày …… tháng …… năm 20…
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI





Văn Hùng Vỹ
………, ngày …… tháng …… năm 20…
CƠ QUAN CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI

TS. Nguyễn Thế Đồng

………, ngày …… tháng …… năm 20…
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ
NGHIỆM THU






Ths. Nguyễn Duy Hùng

………, ngày …… tháng …… năm 20…
TL. BỘ TRƯỞNG
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
VỤ TRƯỞNG VỤ KHOA HỌC VÀ
CÔNG NGHỆ




TS. Nguyễn Đắc Đồng




HÀ NỘI, 2009

2
DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN CHÍNH
*
Chủ trì đề tài: Văn Hùng Vỹ, Thạc sỹ Công nghệ thông tin
Chức vụ: Cán bộ Trung tâm Quan trắc môi trường

STT Họ và tên Đơn vi, chức vụ công tác
1. TS. Hoàng Dương Tùng Trung tâm Quan trắc môi trường
2. Ths. Lê Hoàng Anh Trung tâm Quan trắc môi trường
3. Ths. Lê Thanh Hải Học viện kỹ thuật quân sự
4. Ks. Nguyễn Tuấn Minh Học viện kỹ thuật quân sự
5. CN. Nguyễn Thúy Quỳnh Trung tâm Quan trắc môi trường
6. Ks. Vũ Trường Giang Trung tâm Quan trắc môi trường

3
MỤC LỤC
I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHIỆM VỤ 4
1.1. Đặt vấn đề 4
1.2. Mục tiêu của đề tài 6
1.3. Đối tượng và phạm vi của đề tài 6
1.4. Các nội dung công việc của đề tài 6
1.5. Các sản phẩm chính của đề tài 8
II. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 9
III. KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ
TÀI 9
3.1. Nghiên cứu, khảo sát kinh nghiệm phát triển hệ thống truyền dữ liệu
telemonitoring 9
a. Thái Lan 10
b. Hàn Quốc 12

c. Vấn đề thời gian thực và bảo mật cho các Hệ thống ứng dụng công
nghệ Telemonitoring 14
3.2. Khảo sát hiện trạng các trạm quan trắc khí phục vụ triển khai đề tài 16
3.3. Xây dựng Cơ sở dữ
liệu và phần mềm phục vụ truyền, nhận và lưu trữ
dữ liệu giữa các trạm quan trắc và trung tâm dữ liệu 19
3.3.1. Một số mô hình và công nghệ đã và đang được áp dụng 19
3.3.2. Xây dựng hệ thống 25
a. Mô hình triển khai 26
b. Các chức năng chính 28
3.4. Áp dụng thử nghiệm 51
IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55
4.4. Kết luận 55
4.4. Kiến nghị 56
PHỤ LỤC 1 57
PHỤ LỤC 2 59

4
I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHIỆM VỤ
1.1. Đặt vấn đề
Một trong những mục tiêu cụ thể cho giai đoạn 2007 – 2010 của Quy hoach
tổng thể mạng lưới quan trắc tài nguyên và môi trường quốc gia đến năm 2020
theo Quyết định số 16/2007/QĐ-TTg ngày 29/01/2007 là “tăng cường năng lực
và đảm bảo truyền tin thông suốt giữa các trạm quan trắc, các trung tâm thông
tin, tư liệu tài nguyên và môi trường; tạo lập, quản lý và khai thác có hiệu qu
ả cơ
sở dữ liệu quan trắc tài nguyên và môi trường”. Ngoài ra, Quyết định số 179/
2004/ QĐ-TTg ngày 06/10/2004 của Thủ tướng chính phủ về phê duyệt Chiến
lược ứng dụng và phát triển công nghệ thông tin tài nguyên và môi trường đến
năm 2015 và định hướng đến năm 2020 đã xác định rõ xu hướng tương lai là

hiện đại hoá các thiết bị, công nghệ phục vụ điều tra, khảo sát, quan trắc và đo
đạc; đảm b
ảo tự động hoá hầu hết việc thu thập và cập nhật thông tin số liệu vào
cơ sở dữ liệu.
Trên thực tế, từ năm 2000 đến nay, xác định quan trắc và quản lý số liệu
quan trắc là nhiệm vụ thường xuyên hàng năm, đồng thời khi mạng lưới quan
trắc đã dần đi vào hoạt độ ng có nền nếp, việc xây dựng kế hoạch hoạt động củ
a
từng trạm được thống nhất, rất ít trường hợp có sự thay đổi về chương trình
quan trắc của mỗi trạm nên việc triển khai thực hiện nhiệm vụ của các trạm hầu
như năm sau tương tự năm trước. Với tiền đề đó, ngày nay khi ngành môi
trường ngày càng được nhân loại quan tâm và công nghệ truyền thông ngày một
vững mạnh thì xu hướng gắn kết chúng với nhau đ
ang dần cho thấy hiệu quả.
Thực vậy, các kết quả thực tế cho thấy quan trắc môi trường dựa trên mô hình
Telemonitoring đang thể hiện rõ những ưu điểm vượt trội mà giải pháp này
mang lại.
Theo định nghĩa từ hội y khoa Mỹ, Telemonitoring là thuật ngữ mô tả việc sử
dụng công nghệ thông tin và truyền thông phục vụ việc cung cấp, hỗ trợ chăm
sóc sức khoẻ t
ừ xa. Ngoài ra, Telemonitoring còn được định nghĩa như là một
mô hình có sử dụng âm thanh, hình ảnh và các phương thiện thông tin liên lạc
khác trên cơ sở công nghệ xử lý thông tin phục vụ công tác giám sát từ xa.
Xét về khía cạnh môi trường, “Telemonitoring” là thuật ngữ chuyên ngành
được hiểu là việc ứng dụng các phương tiện và các công nghệ truyền thông

5
thông tin để phản ánh giá trị tức thời tại địa điểm quan trắc đến trung tâm quản
lý, phục vụ theo dõi tập trung, quản lý điều hành và tự động cảnh báo khi xảy ra
biến động môi trường hoặc sự cố về mặt kỹ thuật.

Trong môi trường, diễn biến các chất ô nhiễm môi trường thường thay đổi rất
nhanh, ảnh hưởng rất mạnh mẽ đến sức kh
ỏe cộng đồng.Việc giám sát thường
xuyên, liên tục theo thời gian thực một số thành phần môi trường như nước,
không khí cho phép phản ánh kịp thời chất lượng của các thành phần môi trường
qua các giá trị tức thời của các thông số là rất quan trọng, đặc biệt là đối với các
nguồn thải. Hiện nay, áp dụng công nghệ kiểu “Telemonitoring” trong quan trắc
môi trường bằng kết hợp công nghệ thông tin hiện đại, các phương pháp ghép
nối giữa thiết bị quan trắc tự động liên tục và các phương tiện kết nối truyền tín
hiệu đã đưa công tác quan trắc sang một bước ngoặt mới. Bằng sự hỗ trợ của
công nghệ này các diễn biến chất lượng môi trường luôn được phản ánh chính
xác và tức thời đến trung tâm xử lý góp phần cảnh báo và xử lý ô nhiễm môi
trường tức thời. Tuy vậy, tuỳ từng l
ĩnh vực và thành phần môi trường quan trắc
mà mạng lưới theo mô hình telemonitoring – quan trắc môi trường từ xa được
thiết kế tương ứng. Đối với quan trắc ô nhiễm nước sông, trạm quan trắc nước tự
động được thiết kế phù hợp, tương ứng với điểm đo, theo mục đích sử dụng
nguồn nước và khả năng tự làm sạch của lưu vực sông ấy. Trong khi
đó, đối với
quan trắc chất lượng không khí việc thiết kế mạng lưới quan trắc chất lượng
không khí xung quanh sẽ khác với giám sát khí thải. Trong quan trắc thành phần
không khí, thực tế đã chứng minh quan trắc khí tự động là một hình thức giám
sát và lấy mẫu đáng lưu ý bởi hiệu quả và ý nghĩa mà nó mang lại. Trong loại
hình quan trắc này, từ đầu đo tự động tại trạm quan trắc khí, các thông số thành
phần thu được được truyền liên tục thông qua quay số, modem, cáp đồng trục…
về hệ thống xử lý số liệu trung tâm cách đó có thể lên tới hàng trăm km. Việc xử
lý số liệu phục vụ thống kê báo cáo vì thế cũng được tiến hành một cách thuận
lợi, nhanh chóng với tính thời sự cao.
Với việc áp dụng telemonitoring, các trạm quan trắc khí/ nước tự động có
thể hỗ trợ cho quan trắc đị

nh kỳ bằng cách cung cấp kết quả quan trắc chất
lượng khí/ nước liên tục trong 24 giờ. Toàn bộ thông tin của các trạm quan trắc
khí/ nước tự động được gửi đến trung tâm thông tin và tại đây các chuyên gia sẽ
tiến hành phân tích số liệu. Các quy trình và phương pháp phân tích và thiết bị

6
quan trắc ngày nay đã hiện đại và chuẩn hoá để có thể cho những kết quả chính
xác, dễ dàng bảo dưỡng và thiết bị phân tích được điều khiển tự động. Triển
khai, ứng dụng mạng lưới quan trắc theo công nghệ telemonitoring sẽ là bước
đột phá trong công nghệ quan trắc môi trường tại Việt Nam. Đặc biệt, mạng lưới
quan trắc tự động theo công nghệ telemonitoring luôn cung cấp giá trị tức thời,
liên t
ục của chất lượng môi trường là công cụ phục vụ yêu cầu quản lý môi
trường.
1.2. Mục tiêu của đề tài
Mục tiêu tổng quát:
- Nghiên cứu, lựa chọn và thử nghiệm ứng dụng mô hình Telemonitoring
trong quan trắc môi trường, đáp ứng yêu cầu của công tác quản lý và
bảo vệ môi trường trong thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại
hóa đất nước.
Mục tiêu cụ thể:
-
Xác định cơ sở khoa học và thực tiễn phục vụ thiết kế mô hình truyền
thông tin, số liệu trong hệ thống quan trắc môi trường không khí theo
công nghệ telemonitoring;
- Nghiên cứu, xây dựng thử nghiệm hệ thống phầm mềm quản lý, khai
thác số liệu và gửi tín hiệu cảnh báo dưới hình thức thư điện tử và điện
thoại di động;
- Xây dựng hệ thố
ng cơ sở dữ liệu trung tâm phục vụ lưu trữ và quản lý

thông tin/ số liệu quan trắc về khí thu thập được;
1.3. Đối tượng và phạm vi của đề tài
Đối tượng:
Các trạm quan trắc không khí xung quanh tự động liên tục.
Phạm vi:
- Nghiên cứu, ứng dụng công nghệ telemonitoring phục vụ việc thu thập
số liệu tại các trạm quan trắc không khí xung quanh tự động liên tục;
-
Triển khai áp dụng thử nghiệm đối với 02 trạm quan trắc không khí tự
động.
1.4. Các nội dung công việc của đề tài
(1). Nghiên cứu, khảo sát kinh nghiệm phát triển hệ thống truyền dữ liệu
telemonitoring:

7
- Nghiên cứu kinh nghiệm quốc tế trong thực tiễn, nghiên cứu, xác định
các yêu cầu nhằm thiết lập hệ thống trạm quan trắc khí theo mô hình
telemonitoring đối với Việt Nam.
- Nghiên cứu kinh nghiệm quốc tế về việc khai thác, xử dụng các thông
tin dữ liệu từ hệ thống telemonitoring
(2). Khảo sát hiện trạng các trạm quan trắc khí phục vụ triển khai xây dựng hệ
thống tại 05 tr
ạm quan trắc không khí của Hà Nội.
(3). Xây dựng cơ sở dữ liệu và phần mềm phục vụ truyền, nhận và lưu trữ dữ
liệu giữa các trạm quan trức và trung tâm dữ liệu
 Xây dựng phương thức kết nối và truyền số liệu quan trắc không khí liên
tục từ các trạm quan trắc tới hệ thống trung tâm (cấp 1)
- Thiết lập kết nối b
ằng hình thức quay số qua modem;
- Thiết lập kênh kết nối qua đường ADSL;

- Định dạng và phân loại các file dữ liệu gốc do các trạm quan trắc gửi về;
Xây dựng phần mềm truyền số liệu khí giữa Trung tâm và Trạm Quan trắc
khí qua Internet; thử nghiệm triển khai đối với 2 trạm quan trắc khí trên địa
bàn Hà Nội.
 Xây dựng Module phần mềm quản trị cơ sở dữ liệu ph
ục vụ lưu trữ và
quản lý số liệu quan trắc không khí tự động đặt tại trung tâm dữ liệu
- Thiết kế Cơ sở dữ liệu phục vụ việc lưu trữ thông tin, số liệu quan trắc
không khí tự động;
- Xây dựng module cập nhật dữ liệu tại Cơ sở dữ liệu trung tâm;
- Xây dựng moudle tìm kiếm và truy suất thông tin dưới dạng báo cáo.
 Xây dựng Module phần mềm phục vụ chuyển đổi, chuẩn hoá dữ liệu
- Chuyển đổi và chuẩn hoá dữ liệu đầu vào từ các trạm quan trắc
- Cập nhật tự động dữ liệu sau chuẩn hoá
 Xây dựng Module giám sát, hiển thị: sơ đồ hoá các điểm quan trắc, hiển
thị số liệu quan trắc theo thời gian thực
- Xây dựng chứ
c năng sơ đồ hoá các điểm quan trắc khí tự động đang
tham gia kết nối vào hệ thống;

8
- Chức năng hiển thị số liệu quan trắc theo thời gian thực tại các trạmquan
trắc khí tự động tham gia kết nối vào hệ thống.
 Nghiên cứu, xây dựng thử nghiệm giải pháp cảnh báo và gửi thông tin
cảnh báo dưới hình thức thư điện tử và tin nhắn trên điện thoại di động;
(4). Áp dụng thử nghiệm các giải pháp công nghệ đối với 02 trạm quan tr
ắc
không khí tự động.
1.5. Các sản phẩm chính của đề tài
Sản phẩm của đề tài gồm: sản phẩm nghiên cứu lý thuyết và phần mềm ứng

dụng.
 Các sản phẩm lý thuyết: bảo đảm cả về mặt lý luận lẫn thực tế, ứng
dụng công nghệ mới, hiện đại với điều kiện thực tế và có tính khả thi
cao.
-
Báo cáo vận dụng kinh nghiệm quốc tế trong thực tiễn, nghiên cứu,
xác định các yêu cầu nhằm thiết lập hệ thống kết nối các trạm quan
trắc khí theo mô hình telemonitoring đối với Việt Nam
- Báo cáo vận dụng kinh nghiệm quốc tế về việc khai thác, sử dụng
các thông tin dữ liệu từ hệ thống telemonitoring
- Báo cáo khảo sát hiện trạng các trạm quan trắc khí phục vụ triển
khai xây dự
ng hệ thống.
 Phần mềm ứng dụng: đảm bảo các tính chất: tính thống nhất; tính kế
thừa cao, sử dụng tối đa các dịch vụ và hạ tầng trang thiết bị có sẵn,
tránh đầu tư trùng lặp gây lãng phí; tin cậy, an toàn và bảo mật; ổn
định, khả thi và hướng dịch vụ. Các chức năng của phần mềm:
- Quản trị cơ sở d
ữ liệu phục vụ lưu trữ và quản lý số liệu quan trắc
không khí tự động đặt tại trung tâm dữ liệu;
- Kết nối và truyền số liệu quan trắc khí liên tục từ các trạm quan trắc
tới hệ thống trung tâm (cấp 1);
- Chuyển đổi, chuẩn hoá và cập nhật dữ liệu sau chuẩn hoá;
- Giám sát và hiển thị: sơ đồ hoá các điểm quan trắc
đang tham gia
kết nối trong hệ thống, hiển thị số liệu quan trắc theo thời gian thực;

9
- Cảnh báo và gửi thông tin cảnh báo cho nhà quản lý dưới hình thức
thư điện tử và tin nhắn trên điện thoại di động

II. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN
Phương pháp điều tra, khảo sát: Nhóm thực hiện đã tiến hành hoạt động
khảo sát tại 5 trạm quan trắc môi trường trên địa bàn Hà Nội nhằm thu thập các
thông tin:
- Hạ tầng thiết bị, hãng sản xuất, model thiết bị
…;
- Hoạt động quản lý, vận hành máy móc tại trạm;
- Tần suất quan trắc, các thành phần và thông số quan trắc;
- Định dạng file lưu trữ, cách thức mã hóa và cơ chế lưu trữ thông tin, số liệu;
Phương pháp kế thừa: Kế thừa các hoạt động khảo sát và các kết quả
nghiên cứu từ các dự án liên quan như tổng hợp và tái sử dụng các thông tin về
hoạt động qu
ản lý thông tin quan trắc của hệ thống TMS của cơ quan bảo vệ môi
trường Hàn Quốc, một số đánh giá về hiện trạng mạng lưới quan trắc môi trường
quốc gia.
Phương pháp thống kê: Tổng hợp và hệ thống hóa các tài liệu, thông tin
thu thập được từ quá trình khảo sát và thiết kế hệ thống. Thống kê và đánh giá
sơ lược về hiện trạng thiết bị máy móc và các thông số đ
o tại từng trạm: chủng
loại thiết bị, thành phần môi trường, tần suất quan trắc, phân loại thiết bị đang
hoạt động, thiết bị hỏng hóc…
Phương pháp chuyên gia: Trong quá trình thực hiện, Trung tâm Quan
trắc đã tổ chức các hội thảo, họp nhóm nhằm đánh giá độ tin cậy, biên tập các tài
liệu thu thập được đồng thời nhận được đánh giá, góp ý của các chuyên gia đầu
ngành trong lĩ
nh vực môi trường, khí tượng… về công nghệ và kỹ thuật áp dụng
để việc triển khai đi đúng hướng.
III. KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
3.1. Nghiên cứu, khảo sát kinh nghiệm phát triển hệ thống truyền dữ liệu
telemonitoring

Trong lĩnh vực bảo vệ môi trường, vấn đề quản lý, giám sát hoặc đánh giá
môi trường bằng hệ thống quan trắc môi trường tự động từ xa cũ
ng đã được các

10
nước nghiên cứu và đưa vào áp dụng trong thực tế. Xét về khía cạnh môi trường,
“Telemonitoring” là thuật ngữ chuyên ngành được hiểu là việc ứng dụng các
phương tiện và các công nghệ truyền thông thông tin để phản ánh giá trị tức thời
tại địa điểm quan trắc đến trung tâm quản lý, phục vụ theo dõi tập trung, quản lý
điều hành và tự động cảnh báo khi xảy ra biến động môi trường hoặc sự cố về

mặt kỹ thuật.
Trên thế giới nhiều quốc gia đã xây dựng và đưa vào hoạt động các hệ
thống quan trắc môi trường tự động như mạng lưới quan trắc chất lượng nước tự
động, chất lượng không khí tự động đối với môi trường xung quanh và giám sát
nguồn thải (khí thải ống khói). Một số nước trong khu vực Đông Nam Á như
Malaysia, Thái Lan, Singapore….cũng như trong khu vực Châu Á như
: Nhật
Bản và Hàn Quốc …. đã thiết lập hệ thống telemonitoring giám sát chất lượng
không khí và nước đồng bộ và rất hiệu quả. Kết quả, sự thành công của các hệ
thống quan trắc môi trường từ xa của các quốc gia có trong khu vực có nhiều nét
tương đồng về địa lý, vùng khí hậu cũng như tập quán sẽ là những kinh nghiệm
quý cho Việt Nam.
a. Thái Lan
Thái Lan – một nước đang phát triển có khá nhiều đặ
c điểm tương đồng với
nước ta là một ví dụ điển hình trong việc triển khai áp dụng telemonitoring trong
quan trắc môi trường. Với sự ra đời của trung tâm Thông tin tài nguyên môi
trường NERIC từ những năm 1994 mạng lưới quan trắc không khí tự động nước
này đã hoạt động khá đồng bộ. Với vai trò là trung tâm quốc gia về thông tin dữ

liệu môi trường, nâng cao chất lượng số liệu và tính hiệu quả trong sử dụ
ng dữ
liệu môi trường và hiểu biết của cộng đồng, mô hình hoạt động chính của
NERIC được mô tả như hình vẽ dưới đây:

11

Hình vẽ dưới đây là một trong số các quy trình đã được xây dựng nhằm
phục vụ việc trao đổi và kiểm soát thông tin số liệu tại Thái Lan.

Việc giám sát chất lượng không khí và tiếng ồn thông qua các trạm tự động
được triển khai trên toàn quốc với trung tâm điều hành đặt tại ngoại ô Băng kok.
Các trạm quan trắc tự động liên tục truyền các thông tin dữ liệu môi trường về
trung tâm điều hành 24/24 giờ một ngày. Tại trung tâm này, số liệu sẽ được lưu
trữ và xử lý. Số liệu đầu ra sau khi kết xuất bởi phần mềm chuyên biệ
t sẽ được

12
gửi thông báo với tần suất định trước bằng phương tiện báo chí, phát thanh
truyền hình. Nếu tại một địa phương nào đó xảy ra hiện tượng số liệu quan trắc
thay đổi đột biến, trung tâm điều hành sẽ phối hợp với cơ quan bảo vệ môi
trường địa phương để xử lý kịp thời. Nhiệm vụ của trung tâm điều hành này
được quy định khá rõ ràng, gồ
m có:
- Hợp tác trao đổi dữ liệu với các đơn vị cung cấp số liệu;
- Đảm bảo sự kết nối liên tục và truyền tin thông suốt;
- Tối ưu hoá trong xử lý và lưu trữ dữ liệu
b. Hàn Quốc
Tại Hàn Quốc, việc quản lý và kiểm soát chất lượng không khí được nâng
lên một bậc với việc thiết lập và đi vào hoạt động của hệ

thống quan trắc không
khí tác động (Stack Tele-Monitoring System -TMS). Với hệ thống này, mỗi ống
khói lớn – nơi phát ra khí thải gây ô nhiễm đều được theo dõi và giám sát. Điều
này đóng vai trò quan trọng trong việc giữ gìn chất lượng không khí và phát
triển công nghiệp ở mức độ thích đáng nhất.
Hơn nữa, TMS được có khả năng tự động hoá hệ thống kiểm soát phát thải
khắp đất nước, đánh dấu các điểm phát th
ải mạnh để giảm thiểu và cải tiến trong
quy trình xử lý. Một phần cơ bản của TMS là các phương thức kiểm soát, TMS
có khả năng quan trắc tự động 24 giờ liên tục và lưu trữ dữ liệu cùng một lúc.
Căn cứ trên thông tin thu thập đuợc từ TMS, chính phủ có thể dựa vào đó để
đánh thuế phát thải và như vậy vô hình chung đã hình thành một cơ chế thông
suố
t, điều hành trên cơ sở khoa học. Với các kết quả đạt được, TMS được lựa
chọn là dự án công nghệ thông tin cấp quốc gia năm 2004. TMS cổ vũ các cơ sở
công nghiệp để tạo hiệu quả tiên phong trong việc giảm thiểu ô nhiễm – đánh
dấu bằng cam kết nâng cao chất lượng không khí. Bằng việc tận dụng các thông
tin quan trắc không khí thời gian thưc, các nhà máy có thể có các hành động
thiết thự
c để nâng cấp quy trình sản xuất trong khi đưa ra các giải pháp quản lý
thích hợp để ngăn ngừa ô nhiễm.

13
Nhằm hướng dẫn một cách hiệu quả việc quản lý chất lượng không khí, Bộ
Môi trường Hàn Quốc đã phân lãnh thổ quốc gia làm ba vùng – vùng đặc biệt
dành cho việc bảo tồn môi trường không khí, vùng kiểm soát ô nhiễm và vùng
khác. Ngoài ra các nhà máy công nghiệp nặng được nhóm lại theo 3 cấp khác
nhau trên cơ sở thải lượng, loại nhà máy và vị trí nhà máy. Các nhà máy trong
phạm vi vùng bảo tồn phải được cài đặt hệ thống TMS để giám sát

Trung tâm giám sát, điều khiển TMS tại Hàn Quốc
Quy trình xử lý của TMS được mô tả như sau:

Mô hình mô tả quy trình xử lý của hệ thống TMS

14
TMS quan trắc 7 thành phần gây ô nhiễm cơ bản (bụi, SO2, NOx, HCI, HF,
NH3, CO) và 3 thành phần khác (O2, Nhiệt độ, lưu lượng khí). Chất ô nhiễm
quan trắc được phân tích và truyền tới thiết bị DataLogger một cách tự động, các
giá trị được số hoá. Thiết bị DataLogger cung cấp 03 chức năng chính: lưu trữ
các dữ liệu đo được trên mỗi giây, tính toán giá trị trung bình sau mỗi 5 và 30
phút (CPU); lưu giá trị trung bình của số liệu lần lượt trong 3 và 7 ngày (trên
đĩa). Cuố
i cùng, dữ liệu được truyền tới trung tâm điều kiển TMS thông qua cáp
hoặc wireless. Với hình thức truyền thông bằng cáp, dữ liệu được truyền từ
modem thông qua đường leasedline tới đích. Với việc truyền tin dưới dạng
wireless, dữ liệu được truyền từ thiết bị không dây tới trung tâm điều khiển
thông qua các điểm khuếch đại trung gian. Trung tâm điều khiển TMS thu thập
và phân tích dữ liệu phụ
c vụ đánh giá liên quan tới sự nâng cấp chất lượng hoặc
đánh thuế phát thải tới những cơ sở vượt quá tiêu chuẩn. Khi TMS dò được vị trí
gây ô nhiễm vượt quá tiêu chuẩn cho phép, cả cơ quan chủ quản của điểm gây ô
nhiễm và chính quyền địa phương đều được cảnh báo dưới hình thức gọi điện
hoặc fax.
Việc quản lý có hiệu quả hệ thống TMS
đòi hỏi vai trò của nhiều đơn vị
khác nhau: Chính phủ, Hội đồng quản lý môi trường và các cơ sở công nghiệp.
Đầu tiên, Chính phủ ký phê chuẩn thời gian cài đặt TMS và quy định danh mục
các thành phần gây ô nhiễm cần kiểm soát. Hơn hết, phê chuẩn này được nâng

cấp thành luật môi trường và các hướng dẫn liên quan tới TMS. Thứ hai, Hội
đồng quản lý môi trường – một bộ phận của Bộ môi trường, chịu trách nhiệm
trong việ
c xây dựng và quản lý các trung tâm điều khiển TMS, thu thập dữ liệu,
xác định phạm vi phân tích, cung cấp trợ giúp kỹ thuật cho các cơ sở công
nghiệp và báo cáo số liệu và kết quả thu thập được tới Chính phủ. Thứ ba, các
cơ sở công nghiệp đóng phí để cài đặt TMS, truyền dữ liệu và cho hoạt động của
TMS.
c. Vấn đề thời gian thực và bảo mật cho các Hệ thống ứng dụ
ng công nghệ
Telemonitoring

15
Hệ thống điều hành từ xa có nhiều thành phần khác nhau với các yêu cầu
về tri thức từ nhiều lĩnh vực khác nhau. Để phát triển một hệ thống điều hành từ
xa hiệu quả, cần tập trung vào nhiều vấn đề và các yêu cầu ảnh hưởng trực tiếp
đến hiệu năng thực hiện. Các giải pháp đưa ra phải cân bằng, tức là hiệu suất cao
trong một l
ĩnh vực sẽ mang lại ít giá trị nếu các tác nhân khác giới hạn hiệu năng
của hệ thống. Trong phạm vi ứng dụng công nghệ Telemonitoring để truyền dữ
liệu từ xa, chúng tôi chỉ xin đề cập đến 2 vấn đề đó là truyền dữ liệu thời gian
thực và đảm bảo an toàn hệ thống.
Truyền dữ liệu thời gian thực: Thiết bị đo là một đầ
u cảm biến, những
thay đổi theo thời gian sẽ được ghi lại thông qua đầu cảm biến này. Dựa trên
một cơ chế đã thiết lập sẵn, các lệnh điều khiển thích hợp sẽ đươc đưa ra. Thực
tế, các ứng dụng thời gian thực khá khác với các ứng dụng dữ liệu chuẩn, và yêu
cầu dịch vụ không thể được phân phối trên cơ sở cấu trúc d
ịch vụ dữ liệu chuẩn.
Trễ và mất mát dữ liệu là những vấn đề nghiêm trọng phải đối mặt trong các ứng

dụng thời gian thực thông qua internet. Các vấn đề này cần được chỉ ra một cách
đúng đắn và các giải pháp được giới thiệu nhất thiết phải khắc phục được vấn đề
này. Các mạng hiện nay sử dụng chuyển mạch gói như một phươ
ng tiện tự động
phân phối tài nguyên mạng dựa trên các yêu cầu cơ bản. Chuyển mạch gói được
sử dụng rộng rãi bởi nó tạo thuận lợi cho các kết nối với nhiều kiến trúc mạng
khác nhau, và nó bố trí các tài nguyên một cách mềm dẻo và tin cậy nhằm loại
trừ lỗi từ các nút mạng và các liên kết. Tuy nhiên, chuyển mạch gói cung cấp ít
các kiểm soát trễ trên các gói tại các chuyển mạch. Rõ ràng rằng mạng máy tính
đư
a ra thời gian trễ được mô tả rõ nhất thông qua một xử lý ngẫu nhiên thời gian
khác nhau. Những khó khăn phải đối mặt của giao thức truyền thông chuyển
mạch gói thời gian thực là: Thông lượng, một ứng dụng có thể phải đối mặt với
sự nghẽn mạng và không đủ khả năng trao đổi dữ liệu một cách thống nhất. Trễ:
giới hạn trên của nó phụ thuộc vào l
ưu lượng mạng. Khủng hoảng trễ: load
mạng có thể sinh ra nhiều biến thể trễ, xáo trộn gói và mất mát gói dữ liêu; máy
chủ định tuyến có thể loại bỏ các gói tin làm tràn bộ đệm. Có nhiều giao thức
khác nhau được sử dụng trên mạng. Tuy nhiên các giao thức này không bảo đảm
rằng các tín hiệu sẽ được trao đổi giữa bên gửi và bên nhận một cách đồng bộ.
Thông thường băng thông và truyền thông trễ của trên m
ạng ảnh hưởng bởi tốc
độ tài mạng và chúng thay đổi một cách tự động. Trong không gian thông tin,
đồng bộ các tín hiệu không quan trọng. Tuy nhiên, khi thiết bị được kết nối với

16
mạng, truyền thời gian thực và sự đồng bộ các tín hiện là vấn đề vô cùng quan
trọng và nghiêm túc. Có nhiều cách để giảm thiểu tác động nghiệm trọng của
vấn đề độ trễ.
Bảo mật và an toàn hệ thống: Internet cung cấp các cơ hội mới cho các

thiết bị và quy trình được điều khiển từ xa sử dụng các máy tính cá nhân và
truyền thông mạng với chi phí thấp. Song bảo đảm an toàn là một v
ấn đề đặt ra.
Như vậy, để đảm bảo cho việc kiểm soát hệ thống được an toàn và quyền sở hữu
dữ liệu được bảo vệ, các cơ chế phải được đặt ra để kiểm soát truy nhập dữ liệu
và hệ thống. Để an toàn, tính tin cậy và giảm thiểu chi phí, bảo mật dữ liệu phải
được triển khai trong một hệ thống điều hành t
ừ xa, đặc biệt là khi hệ thống hoạt
động thông qua các mạng mở rộng. Những điều khác nhau mà một dịch vụ điều
hành từ xa có thể làm trên cơ sở đảm bảo an toàn, trong mối quan hệ tới các hoạt
động điều hành trên internet có thể nhóm thành 2 loại sau:
1. Đảm bảo định danh của mỗi người sử dụng: đảm bảo rằng các truy cập
được biết và được phép;
2. Bảo v
ệ truyền thông dữ liệu, đảm bảo rằng dữ liệu này không bị chặn,
hỏng, hoặc thay thế trong quá trình vận chuyển.
Loại đầu tiên phục vụ mục đích cho phép hệ thống kiểm soát được đối
tượng nào đang thực sự sử dụng chúng. Loại thứ hai nêu khá rõ về mục đích của
hệ thống; nó đảm bảo rằng dữ liệu đến nguyên vẹn, và không rò rỉ
khi chưa
được cá nhân cho phép. Một số hình thức đảm bảo việc này là mã hóa, sử dụng
mật khẩu … Bên nhận sẽ thực hiện giải mã trước khi đọc dữ liệu.
3.2. Khảo sát hiện trạng các trạm quan trắc khí phục vụ triển khai đề tài
Tại Việt Nam, các trạm quan trắc môi trường không khí tự động có thể kể
tới:
 Tại Hà Nội, bao gồm 06 trạm do các đơn vị khác nhau qu
ản lý. Hầu hết
các trạm này được trang bị các máy móc phần lớn có nguồn gốc từ Hoa
Kỳ, Nhật Bản và Pháp; cụ thể như sau:
- Trạm quan trắc không khí khu vực Nam Thăng Long tại đường Phạm

Văn Đồng: hoạt động từ năm 1999 đến nay. Tần suất quan trắc 24/24

17
giờ, các thông số quan trắc gồm có: SO
2
, NO
x
, O
3
, CO, bụi TSP; do Sở
TNMT Hà Nội quản lý.
- Trạm quan trắc không khí khu vực Đại học KHTN, Thượng Đình: hoạt
động từ năm 2002 đến nay. Tần suất quan trắc 24/24 giờ, các thông số
quan trắc gồm có: SO
2,
NO
x,
O
3,
CO, bụi TSP; do Sở TNMT Hà Nội
quản lý (hiện nay đang ở tình trạng thay đổi địa điểm nên không hoạt
động)
- Trung tâm công nghệ xử lý môi trường, Bộ tư lệnh hoá học, 285 Lạc
Long Quân: bắt đầu quan trắc từ năm 2001 đến nay. Tần suất quan trắc
24/24 giờ, các thông số quan trắc gồm có: SO
2
, NOx, O3, CO, bụi TSP,
các thông sô khí tượng; do Bộ Tư lệnh Hoá học quản lý, hiện chỉ hoạt
động một 4 modul sau;
- Trạm đặt tại Trạm Quan trắc môi trường vùng 1 thuộc Viện khoa học và

kỹ thuật môi trường đô thị và khu công nghiệp, Trường Đại học Xây
dựng, Hà Nội. Trạm tự động cố định: bắt đầu quan trắc từ năm 1999.
Tần suất quan trắc 24/24 giờ, các thông số
quan trắc gồm có: SO
2,
NO
x,
O
3,
CO, PM
10
; các thông số khí tượng. Hiện trạm không hoạt động do
các thiết bị hỏng, không có phụ tùng thay thế;
- Trạm tự động di động: bắt đầu quan trắc từ năm 2002 đến năm 2004.
Hoạt động quan trắc được tiến hành trên cơ sở các chương trình/ dự án,
các thông số quan trắc gồm có: SO
2,
NO
x,
O
3,
CO, bụi TSP, các thông số
khí tượng. Hiện nay, Tổng cục môi trường đang lên kế hoạch sửa chữa
để tiếp tục đưa vào hoạt động.
- Trạm đặt tại 556 Nguyễn Văn Cừ, do Trung tâm Quan trắc Môi trường
quản lý, lắp đặt từ 2009, đến nay vẫn hoạt động tốt, các thông số đo:
SO
2,
NO
x,

O
3,
CO, bụi PM10, PM2.5, PM1, các thông số khí tượng
 Tại Hải Phòng, trạm quan trắc không khí có tần suất quan trắc 24/24 giờ,
do Viện Tài nguyên và Môi trường Biển, Viện KH&CN Việt Nam quản

18
lý, các thông số gồm có SO
2
, NO
x
, O
3
, CO, bụi TSP; các thông số khí
tượng. Hiện nay trạm cũng chỉ hoạt động một số bộ phần
 Hệ thống trạm do Mạng lưới Khí tượng thuỷ văn và môi trường quản
lý: gồm 09 trạm ( Láng, Cúc Phương, Phủ Liễn, Sơn La, Vinh, Pleyku,
Cần Thơ, Đà Nẵng, Nhà Bè), bắt đầu quan trắc từ tháng 09/2002, riêng
trạm Pleyku từ tháng 08/2003; thiết bị có nguồn gốc từ Nhật. Tần su
ất
quan trắc 24/24 giờ, các thông số quan trắc gồm có: SO
2,
NO
x,
O
3,
CO, bụi
(TSP, PM
10,
muội than OBC), hydrocacbon (gốc CH

4
và không có gốc
CH
4
).
 Tại thành phố Hồ Chí Minh, hệ thống 09 trạm khí tự động do Sở TNMT
TP Hồ Chí Minh chịu trách nhiệm quản lý. Các thiết bị có xuất xứ từ Mỹ.
Tần suất quan trắc 24/24 giờ, bắt đầu quan trắc từ năm 2002, các thông số
quan trắc SO
2,
NO
x,
CO.
Nhìn chung, đối với các trạm quan trắc này, tuy đã tiến hành quan trắc không
khí tự động có nơi lên đến 24/24 giờ liên tục song việc liên kết giữa các trạm do
các đơn vị khác nhau quản lý còn chưa thực hiện được, nguyên nhân chủ yếu là
do công nghệ, thiết bị sử dụng khác nhau về đời máy, chủng loại và hãng sản
xuất và thiếu một cơ chế chung trong quản lý, vận hành… Mặt khác, việc triển
khai vẫn tính th
ụ động, một chiều, dữ liệu thu thập được chủ yếu phục vụ mục
đích phân tích báo cáo, chưa có sự tương tác với người sử dụng khi hệ thống gặp
sự cố, cảnh báo khi giá trị sai hoặc vượt mức cho phép báo hiệu gây ô nhiễm
môi trường.
Trong phạm vi kinh phí của đề tài, phục vụ mục đích xây dựng hệ thống
nhóm nghiên cứu đã tiến hành khảo sát tạ
i một số trạm quan trắc không khí tự
động cố định tại Hà Nội, cụ thể như sau là:
- Trạm đặt tại 285 Lạc Long Quân;
- Trạm đặt tại ĐH Xây dựng;
- Trạm Thượng Đình - ĐH tự nhiên;

- Trạm Nam Thăng Long;
- Trạm Láng.

19
Về hiện trạng truyền nhận dữ liệu tại các trạm quan trắc: Cả 5 trạm này đều
sử dụng hình thức truyền số liệu quan trắc bằng dial up, cụ thể như sau:

Hạn chế lớn cho phương pháp này đó là việc sử dụng các đầu số thuê bao
điện thoại cố định, các trạm muốn truyền số liệu phải lần lượt quay số tới trạm
trung tâm. Trong trường hợp các trạm chung nhau một đường truyền, khi đó mỗi
lần 1 trạm quay số tới trung tâm, nó sẽ chiếm dụng dường truyền và khi đó các
trạm khác nếu có nhu cầu gửi số
liệu sẽ phải đợi đến khi trạm trước nó truyền
xong. Để giải quyết xung đột xảy ra, người ta thường sử dụng giải pháp khá tốn
kém đó là cung cấp mỗi line cho một trạm hoặc đặt lịch để các trạm kết nối và
gửi số liệu đến trung tâm lưu trữ. Tuy vậy, trong trường hợp đột xuất khi có báo
động hoặc cảnh báo, cách làm này không cho thấy được tính đáp ứ
ng của hệ
thống.
3.3. Xây dựng Cơ sở dữ liệu và phần mềm phục vụ truyền, nhận và lưu trữ
dữ liệu giữa các trạm quan trắc và trung tâm dữ liệu
3.3.1. Một số mô hình và công nghệ đã và đang được áp dụng
Hiện nay có nhiều mô hình về trạm quan trắc khí được sản xuất và sử
dụng tại nhiều nước trên thế giới. Các mô hình này có thể có cấu trúc khác nhau
tuy nhiên đều có vai trò chung là dùng để đo đạc sự có mặt cúa các thành phần
không khí như O2, O3, Hydro, SO2, NO, NO2, NOx, CO hay các tham số
khác như độ ẩm, nhiệt độ nhằm mục đích cung cấp các thông tin chính xác về
môi trường không khí mà từ đó các cơ quan chức năng có thể đánh giá mức độ ô

20

nhiễm tại các vùng khác nhau và nhằm đưa ra các quyết định hay biện pháp
khắc phục kịp thời. Về mặt thiết kế, mô hình kết nối các trạm quan trắc với trạm
trung tâm như sau:

Trạm quan trắc: Trạm quan trắc ở đây được coi là hệ thống các mạng
sensor nội bộ có mục đích thu thập thông tin của môi trường khí thông qua các
cảm biến chuyên dụng. Các số liệu thu về này sẽ được lưu trữ lên các bộ data
logger và có thể được xử lý rồi lưu lại dưới dạng file (.txt, file excel ) hay
được gửi về trung tâm dữ liệu. Theo như thiết kế của mạng telemonitoring thì
trạm quan tr
ắc được phân quyền ở mức thấp nhất, nghĩa là chỉ có vai trò thu thập
thông tin, gửi thông tin theo định kỳ hay tức thời tùy theo các yêu cầu của trạm
có phân quyền cao hơn và thông báo cho trạm trung tâm biết khi xảy ra các
thông tin vượt ngưỡng (báo động).
Trạm trung tâm: Trạm trung tâm được trang bị đầy đủ các giao diện kết
nối và bằng các hình thức trực tiếp hay gián tiếp có thể liên lạc, ra lệnh cho bất
cứ thành phần nào của m
ạng. Ngoài nhiệm vụ thu thập dữ liệu, trạm trung tâm
còn có vai trò quan trọng trong việc xử lý các số liệu nhận được và đưa ra thông

21
tin dưới dạng các văn bản và siêu văn bản trực quan. Trạm trung tâm có các
server chuyên dụng để lưu trữ lịch sử thông tin, cho phép truy xuất và thay đổi
dữ liệu. Ngoài ra các phần mềm chuyên dụng đóng vai trò phân tích, dự báo và
xây dựng các cơ sở dữ liệu cần thiết cho việc quản lý môi trường và các ứng
dụng cụ thể khác. Những ứng dụng khai thác dữ liệu từ hệ thống mạng
Telemonitoring này sẽ đượ
c nói rõ hơn trong chuyên đề tiếp theo. Đối với các
trạm xử lý trung tâm hiện đại, ngoài việc lập các báo cáo theo phương pháp
truyền thống, trạm còn phải có khả năng xây dựng mô hình truy xuất dữ liệu

theo kiểu Web Sensor, truy xuất truyền thông đa phương tiện không chỉ qua
mạng Internet mà còn qua các mạng di động (WAP), qua vệ tinh Nghĩa là
trạm trung tâm phải được trang bị các giao diện đa truy nhập.
Kỹ thuật Telemonitoring thực chất là việc lựa ch
ọn các hình thức truyền
thông tin từ các trạm thành phần về trạm trung tâm sao cho vừa đảm bảo độ
chính xác của dữ liệu, chống lại hiện tượng nghẽn mạng thường gặp, tối ưu hóa
băng thông lại đồng thời có chi phí thấp nhất phù hợp với cơ sở hạ tầng viễn
thông của nước ta. Kỹ thuật này cũng cho phép việc nâng cấp độ thông minh tại
từng tr
ạm nhằm trang bị cho trạm khả năng xử lý thông tin cơ bản (tiền xử lý) để
đảm bảo thông tin gửi về có giá trị cao và ngắn gọn. Điều này là hết sức quan
trọng, vì khi hệ thống mạng được mở rộng lên thì nếu giữa các nút mạng không
có sự thống nhất, thỏa thuận, tình trạng nghẽn mạng vào giờ cao điểm chắc chắn
sẽ xảy ra gây sự c
ố làm mất mát, gián đoạn thông tin hay thậm chí làm cho
mạng bị đánh sập hoàn toàn.
Phương thức truyền dữ liệu được chia làm hai loại: hữu tuyến và vô
tuyến. Đường truyền hữu tuyến bao gồm các đường dial up sử dụng modem
truyền số liệu qua đường điện thoại, hoặc truyền qua đường mạng theo chuẩn
Ethernet, hoặc cáp quang Đường truyền vô tuyến được thực hiện bằng cách sử

dụng sóng vô tuyến ở các tần số khác nhau bằng cách sử dụng các bộ thu phát
chuyên dụng (máy sóng ngắn HF, VHF,UHF), sử dụng chuẩn 802.11 a,b,g,n
(Wifi), truyền qua mạng điện thoại di động GSM (các modem GSM), mạng di
động công nghệ 3G hay WiMax. Việc lựa chọn kỹ thuật truyền tin phụ thuộc
hoàn toàn vào tính chất địa lý và cơ sở hạ tầng viễn thông của từng khu vực.
Một khi kết nối đã thông suốt thì các phần mề
m chức năng trên các thiết bị đầu
cuối và chức năng sẽ có nhiệm vụ quản lý luồng dữ liệu:

22
Truyền dữ liệu qua đường điện thoại theo kiểu dial-up: hai phương thức
truyền dữ liệu qua đường dây thoại: truyền trực tiếp từ trạm đo đến trạm trung
tâm hoặc truyền gián tiếp qua mạng dial-up. Trong hai phương pháp này thì
phương pháp thứ 2 tỏ ra hiệu quả hơn đặc biệt là khi hệ thống được mở rộng với
số lượng trạm đo khí lớn.
Ưu điểm: yêu cầu trang thiết bị tối thiểu, cấu trúc của mạng cực kỳ đơn
giản với hai đầu số thuê bao điện thoại cố định, dây thoại và 2 modem kiểu V90
là hai nút mạng có thể liên lạc được với nhau thông qua các lệnh kết nối đơn
giản.
Nhược điểm: sử dụng các đầu số thuê bao điện thoại cố định. Theo kinh
nghi
ệm thực tế thì số lượng đầu số thuê bao là hạn chế và như vậy các trạm đo
thường phải dùng chung đầu số này với các trạm khác hay với dịch vụ thoại
thông thường. Việc này dẫn tới tình trạng mất mát thông tin, đặc biệt là thông tin
báo động do khi trạm muốn quay số kết nối thì đường dây đang bận do có người
hay dịch vụ khác sử dụng. Để xử lý vấn đề
khó khăn này, việc kết nối qua
đường dial-up cần có thêm cơ chế tự động chiếm đường truyền và phân quyền
sử dụng đường truyền. Các dịch vụ dùng chung đầu số thuê bao phải kết nối vào
thiết bị tự động chuyển kênh để được dùng đường truyền.

Truyền thông tin qua mạng Internet hữu tuyến: Cấu trúc của 1 hệ thống
mạng như sau: Các trạm kết nối qua chuẩn Ethernet (IEEE 802.3) cấu thành
mạng LAN (ví dụ với các trạm ở gần nhau), truyền qua switch hoặc router qua
mạng Internet tới trạm trung tâm. Trạm trung tâm có nhiệm vụ thu thập và xử lý
thông tin truyền về từ các trạm bao gồm một đường thuê bao internet ADSL có
địa chỉ IP tĩnh và server chuyên dụng. Với cách thức truyền thông tin như thế
này, ph

ần mềm trên server cho phép người quản lý đặt các mạng LAN ảo để
phâm nhóm quản lý các trạm đo đạc mà không cần phải đặt các trạm gần nhau.
Ưu điểm: là loại hình phổ biến hiện nay, cấu trúc đơn giản, giá thành thấp
và độ tin cậy cao. Ta có thể kết chia sẻ kết nối với nhiều thiết bị và người dùng
khác, thậm chí còn có thể dùng song song đường điện thoại và internet mà
không cần phải t
ạm ngưng dịch vụ thoại như dial-up. Một ưu thế nữa đối với
việc truyền thông tin qua mạng internet đó là các trạm đầu cuối còn có thể thông
tin trực tiếp với nhau thông qua sự quản lý của server trạm trung tâm.

23
Nhược điểm: Chỉ thực hiện được tại những địa điểm có lắp đặt internet.
Truyền thông tin qua mạng không dây Wifi, Wi-Max, Bluetooth: Việc
sử dụng các chuẩn truyền thông tin này nhằm mục đích liên kết nội bộ hệ thống
mạng LAN gồm các sensor đặt gần nhau tại cùng một vị trí địa lý.
Ưu điểm: tính phổ biến của thiết bị thu phát, giá thành thấp và sử
dụng tần
số thu phát miễn phí. Phương pháp này đặc biệt phù hợp với các khu vực chật
hẹp hay không có điều kiện triển khai các kết nối hữu tuyến.
Nhược điểm: khả năng mở rộng phạm vi phủ sóng do đặc trưng phát tín
hiệu ở công suất thấp và tần số cao. Phương thức này chỉ phù hợp với mạng
sensor nội bộ trong các tòa nhà, nhà máy, các khu vui chơi giải trí có s
ẵn cơ sở
hạ tầng mạng không dây. Việc kết nối với trung tâm xử lý tín hiệu vẫn cần phải
thực hiện qua máy tính chủ truyền tới trung tâm qua đường internet hữu tuyến.
Truyền thông tin qua mạng điện thoại di động GSM: Việc truyền thông
tin qua mạng GSM-GPRS có thể thực hiện bằng cách sử dụng các modem
chuyên dụng ở mỗi đầu hệ thống cộng với các thuê bao tương
ứng (sim card) và
đăng ký dịch vụ thoại (hay GPRS). Các modem sẽ tự động điều chế tín hiệu cần

truyền đi và quay số kết nối gửi qua mạng thông tin di động. Quá trình này hoàn
toàn đơn giản, tương tự như việc sử dụng modem hữu tuyến.
Ưu điểm: Tốc độ truyền khá lớn, của GSM là 14.4 kbps cho mỗi kênh,
nếu sử dụng toàn bộ 8 kênh thì tốc độ theo lý thuyết sẽ là 115.2 kbps, còn trên
th
ực tế tốc độ chỉ đạt tới 57.6 kbps là tối đa; tốc độ tối đa thực tế của GPRS có
thể lên tới 80kbps.
Nhược điểm: Chỉ sử dụng tốt ở những vị trí có chất lượng tín hiệu cao,
ngoài ra GPRS cũng chưa được phủ sóng tới toàn bộ mạng mà chỉ tập trung ở
các thành phố hay đô thị. Đối với cơ sở h
ạ tầng mạng tại Việt Nam, việc nghẽn
mạng vào những giờ cao điểm thường xuyên xảy ra và chất lượng truyền thực tế
không cao như tiêu chuẩn. Đây là những hạn chế mà người thiết kế cần tính toán
để đạt hiệu suất sử dụng cao nhất.
Truyền thông tin qua mạng điện thoại di động GSM, 3G: Truyền thông
tin qua mạng 3G: mạng thông tin di động thế h
ệ thứ 3 (3th Generation) hỗ trợ

24
dịch vụ truyền tải thông tin băng thông rộng đang trở nên rất phổ biến tại các
nước Mỹ, châu Âu, Hàn Quốc, Nhật Bản Việc cấp phép dịch vụ 3G cho một
số công ty viễn thông lớn tại nước ta mở ra một kênh thông tin mới đầy tiềm
năng đặc biệt là trong các lĩnh vực khai thác mạng di động như các dịch vụ
video, TV trực tuyến cho điện thoại di động.
Ưu điểm: Cho hiệu quả truyền thông tin rất cao và giúp gia tăng lượng
kết nối và dịch vụ. Vấn đề hiện nay của mạng 3G chính là lượng thiết bị đầu
cuối hỗ trợ truyền thông tin còn có giá thành cao và chưa được ứng dụng phổ
biến.
Nhược điểm: Cơ sở hạ tầng mạng chưa thể hoàn thiện trong thời gian
ngắn do các nhà cung cấp dị

ch vụ cần thời gian để đầu tư và thử nghiệm hệ
thống.
Truyền thông tin qua các kênh vô tuyến HF, VHF, UHF: Thông tin
sóng ngắn (HF) đã phát triển trong suốt 60 năm qua. Hiện nay các ứng dụng
mạng thông tin dạng cell (cellular network) đã thay thế phương pháp truyền tin
cổ điển bằng sóng ngắn. Đặc biệt phù hợp với các vùng sâu, vùng xa và hải đảo,
nơi không có các điều kiện cơ sở hạ tầng mạng thông tin. Ngoài sóng ng
ắn, các
tần số cực ngắn (VHF, UHF) hay vi ba cũng có thể được sử dụng để truyền
thông tin giữa các trạm có khoảng cánh gần nhau. Các thông tin này sẽ được
trạm trung gian liên kết và truyền về trạm trung tâm bằng đường sóng ngắn HF.
Mô hình này đã được xây dựng và hoạt động khá thành công tại các nước có địa
hình trải dài như Australia.
Ưu điểm: Khoảng cách truyền lớn (lên tới 1000 km);
Nhược điểm: t
ốc độ thấp (chỉ khoảng 1200 baud), phụ thuộc nhiều vào
điều kiện môi trường, thời tiết, thời gian trong ngày (do tín hiệu phát phản xạ
qua tầng điện ly của khí quyển tới máy thu), tần số sử dụng phải đăng ký.
Truyền thông tin qua vệ tinh: Sự kiện Việt Nam phóng thành công và
đưa vào sử dụng vệ tinh Vinasat 1 thực sự đã giúp tạo nên một kênh thông tin
mới cho nhiều ứng dụng nh
ư viễn thông, truyền hình, Việc liên kết mạng
sensor trên toàn lãnh thổ hay trong khu vực sử dụng kênh thông tin này là hoàn
toàn khả thi.