Nghiên cứu công nghệ GSM/GPRS, công nghệ nhúng (Embedded Systems) và ứng dụng để thiết kế chế tạo thiết bị đo lường thu thập số liệu từ xa qua đường GSM/GPRS

BỘ CÔNG THƯƠNG
VIELINA
VIỆN NGHIÊN CỨU ĐIỆN TỬ, TIN HỌC, TỰ ĐỘNG HÓA
o O o















BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC HIỆN
ĐỀ TÀI NCKH&PTCN CẤP BỘ NĂM 2011

Tên đề tài:
Nghiên cứu công nghệ GSM/GPRS, công nghệ nhúng (Embedded
Systems) và ứng dụng để thiết kế chế tạo thiết bị đo lường thu thập số
liệu từ xa qua đường GSM/GPRS.

Cơ quan chủ trì
: VIỆN NGHIÊN CỨU ĐIỆN TỬ, TIN HỌC, TỰ ĐỘNG HÓA
Chủ nhiệm đề tài

:
ThS. Đặng Trần Chuyên




9168

HÀ NỘI- 2011


2
BỘ CÔNG THƯƠNG
VIELINA
VIỆN NGHIÊN CỨU ĐIỆN TỬ, TIN HỌC, TỰ ĐỘNG HÓA
o O o

BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC HIỆN
ĐỀ TÀI NCKH&PTCN CẤP BỘ NĂM 2011

Tên đề tài:
Nghiên cứu công nghệ GSM/GPRS, công nghệ nhúng (Embedded
Systems) và ứng dụng để thiết kế chế tạo thiết bị đo lường thu thập số
liệu từ xa qua đường GSM/GPRS.








CƠ QUAN CHỦ TRÌ
VIỆN TRƯỞNG CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI

ThS. Đặng Trần Chuyên



3
DANH SÁCH CÁN BỘ THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI


STT
Họ và tên Học hàm, học vị, chuyên môn Cơ quan công tác
1 Đặng Trần Chuyên Thạc sỹ, ĐTVT VIELINA
2 Nguyễn Thế Vinh Thạc sỹ, ĐKTĐ VIELINA
3 Lai Thị Vân Quyên Thạc sỹ, ĐLTHCN VIELINA
4 Nguyễn Cao Sơn Kỹ sư, ĐLĐK VIELINA
5 Luyện Tuấn Anh Thạc sỹ, CNTT VIELINA
6 Nguyễn Mạnh Thắng KS, Thiết Bị Điện VIELINA
7 Nguyễn Minh Khuê KS, TĐH VIELINA
8 Nguyễn Hùng Kiên Thạc sỹ, TĐH VIELINA

4
CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT

ADC = Analog to Digital Converter, bộ biến đổi tương tự sang số
ANT = Antenna, ăng ten truyền sóng
AT = Attention Commands
BCD = Binary Code Decimal
BTS = Base Transceiver Station, trạm thu phát sóng
BSC = Base Station Controller
CC = Trung tâm Điều khiển
CPU = Central Processing Unit, bộ vi xử lý trung tâm
CR = Carriage Return
CRC = Cyclical Redundancy Checking
CSD = Circuit Switch Data
CTS = Clear To Send
DI/DO = Digital Input / Digital Output

DSC = Distributed Control Systems
DWL = Down-stream Water Level, mực nước hạ lưu
GP = Độ mở cống
GSM = Global System for Mobile communication, hệ thống
thông tin di động toàn cầu
GPRS = General Packet Radio Services
H-ADCP = Horizontal Acoustic Doppler Current Profilers
HMI = Human Machine Interface
IAP = In Application Programming
IC = Integrated Circuit, mạch tích hợp
ISP = In System Programming
ME = Mobile Equipment
MTU = Master Terminal Unit, thiết bị đầu cuối trung tâm
MSC = Mobile service Switching Center
LCD = Liquid Crystal Display
LRC = Longitudinal Redundancy Checking
PCB = Printed Circuit Board, mạch in
PDP = Packet Data Protocol
PDU = Protocol Data Unit, giao thức truyền dữ liệu
PI = Pulse Input
PLC = Programable Logical Controller, bộ đ/khiển logic khả
trình
RF = Radio Frequency
RPT = Repeater, trạm lặp tín hiệu
RTC = Real Time Clock
RTS = Ready To Send
RTU = Remote Terminal Unit, khối các th/bị vào ra đầu cuối từ
xa
SCADA = Supervisory Control and Data Acquisition, hệ thống điều

5
khiển, giám sát và thu thập số liệu
SIM = Subscriber Identity Module
SMS = Dịch vụ nhắn tin ngắn
TCP/IP = Transmission Control Protocol / Internet Protocol
UWL = Up-stream Water Level, mực nước thượng lưu
WS = Work Station, trạm làm việc

CÁC THUẬT NGỮ

ADCP = Acoustic Doppler Current Profiler, thiết bị ứng dụng hiệu
ứng sóng âm Doppler để đo vận tốc dòng chảy tại nhiều
mặt cắt khác nhau và tính toán lưu lượng.
AUTOMATIC
CONTROL
= Một tính năng của hệ thống SCADA trong tưới tiêu (và cả
ở các lĩnh vực khác), nó cho phép điều khiển bất kỳ thành
phần nào ví dụ như mực nước (thượng/ hạ lưu), lưu
lượng… của một công trình thậm chí là cả hệ
thống một
cách tự động.
CONTROL
CENTRE
= Trung tâm điều khiển SCADA thực hiện nhiệm vụ giám
sát và điều khiển các thiết bị và công trình từ khoảng cách
xa thông qua hệ thống truyền tin, bao gồm việc theo dõi
các cảnh báo và xử lý các dữ liệu hiện trạng. Dựa trên
thông tin nhận được từ các trạm, các lệnh được lập trình
sẵn hoặc do người điều khiển ra lệnh có thể được chuy
ển

đến các thiết bị ở hiện trường. Những thiết bị này vận
hành công trình tại đó như việc đóng mở cống, thu thập
số liệu từ các sensor, và theo dõi các tham số khác.
DCS = Hệ thống điều khiển phân tán được sử dụng trong công
nghiệp và xây dựng để giám sát và điều khiển các thiết bị
không tập trung dưới sự tương tác của con người.
GSM = Hệ thống liên lạ
c di động toàn cầu. Đây là một hệ thống
mạng kỹ thuật số phổ thông nhất. GSM có thể được dùng
cho cả hai mục đích thoại và số. Nó cũng được dùng để
cung cấp kết nối tuần tự cho RTU.
HMI = Giao diện người máy – một khái niệm về “lớp” ở giữa
người điều khiển cái máy đó. Một ví dụ về HMI là một
chiếc máy tính với phần c
ứng và phần mềm giúp ta điều
khiển từ xa các máy móc lớn.
MODEM = Modem là một thiết bị điều biến tín hiệu, mã hóa-giải mã
từ tín hiệu analog sang tín hiệu digital và ngược lại.
MTU = Thiết bị đầu cuối chính được biết đến như là máy chủ
SCADA. Máy chủ SCADA là thiết bị hoạt động như là
“chủ” trong hệ thống SCADA. Các thiết bị ở xa và PLC
tại hiện trường hoạt động nh
ư “tớ”.
PLC = Khối điều khiển logic lập trình được, một máy tính nhỏ

6
được sử dụng cho việc tự động hóa các quy trình thực tế,
ví như điều khiển các dây chuyền lắp máy trong nhà máy.
REAL TIME = Khái niệm này dùng để chỉ ra rằng các tính toán hoàn
thành trong khoảng thời gian thực tế mà các tiến trình vật

lý diễn ra, và do đó kết quả trả về giúp hệ thống có thể trợ
giúp các tiến trình vật lý đó.
ROUTER = Router là thiết bị mạng máy tính dùng để chuyển tiếp các
gói dữ liệu đến các đích khác nhau gi
ữa các mạng riêng
biệt thông qua sự định tuyến. Việc định tuyến xảy ra tại
lớp thứ 3 trong mô hình OSI.
RTU = Thiết bị đầu cuối từ xa, là một thiết bị kết nối giữa các đối
tượng vật lý với hệ thống DCS hoặc SCADA bằng cách
truyền dữ liệu đo lường đến hệ thống và/ hoặc thay đổi
trạng thái của các thiết bị kết nố
i đến nó dựa trên các
mệnh lệnh nhận được từ hệ thống.
SCADA = Hệ thống Giám sát, Điều khiển và Thu thập số liệu -
SCADA là một hệ thống điện-điện tử được xây dựng cho
việc thu thập và xử lý số liệu theo thời gian thực. Hệ
thống SCADA được ứng dụng cho việc giám sát và điều
khiển một trạm các thiết bị trong công nghi
ệp như viễn
thông, phân phối nước, năng lượng, dầu khí và vận tải.
SENSOR = Là một thiết bị phát sinh dòng điện ở đầu ra tương ứng
với những tham số vật lý cần đo đạc (mực nước, nhiệt độ,
lưu lượng, vv)
SERVER = Máy chủ là một máy tính hoặc thiết bị trong mạng lưới
mà quản lý các tài nguyên trong mạng. Ví dụ, một máy
chủ file là một máy tính với các thiết b
ị lưu trữ để lưu trữ
các file, máy chủ web để truy cập đến nội dung web, máy
chủ DNS để phân giải tên miền, máy chủ dữ liệu để truy
cập các bảng tính quan hệ, máy chủ email để truy cập

email, vv.













7


MỤC LỤC


MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I: KHẢO SÁT 10
I-1. Đặt vấn đề 10
I-2. Các vấn đề tồn tại trong các công tác quản lý, vận hành thủy nông 11
I-3. Giải pháp hiện đại hóa công tác quản lý, điều hành hệ thống thủy
nông.
14
I-4. Khảo sát nhu cầu thực tế một số công trình thủy lợi trọng điểm ở
miền Bắc nước ta
15

I-5. Kết luận
21

CHƯƠNG II: CHỌN GIẢI PHÁP, PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CHẾ TẠO
THIẾT BỊ
23
II-1. Phân tích thiết kế: 23

II-2. Xây dựng sơ đồ nguyên lý

28

II-3. Thiết kế mạch in, thiết kế vỏ RTU

31
CHƯƠNG III: XÂY DỰNG PHẦN MỀM CHO CHÍP NHÚNG 33
III-1> Phương thức giao tiếp với GSM module: 33
III-2> Thiết kế giao diện HMI, tổ chức bộ nhớ cho RTU và giao tiếp
GPRS
42
CHƯƠNG IV: PHẦN MỀM MÁY TÍNH TRUNG TÂM 46
IV-1> Các thành phần của hệ thống đo lường và thu thâp số liệu sử dụng
GSM/GPRS
46
IV-2> Giao thức 48
IV-3> Xây dựng phần mềm hệ điều hành 49
CHƯƠNG V: KẾT LUẬN 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO 59
PHỤ LỤC 1: BẢNG KÊ VẬT TƯ LINH KIỆN 61

8
PHỤ LỤC 2: SƠ ĐỒ MẠCH IN 64
PHỤ LỤC 3: BẢN VẼ THIẾT KẾ VỎ RTU 67
PHỤ LỤC 4: KHUÔN DẠNG SỐ LIỆU PDU MODE 71
PHỤ LỤC 5: MỘT SỐ HÌNH ẢNH CỦA ĐỀ TÀI 79
PHỤ LỤC 6: KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM TẠI HIỆN TRƯỜNG


MỞ ĐẦU

Việc đo lường, thu thập và xử lý số liệu theo thời gian thực là vô cùng cần thiết
cho bất kỳ một hệ giám sát và điều khiển. Một hệ thu thập và xử lý số liệu như
vậy gọi là hệ SCADA. Ngày này với sự phát triển của kỹ thuật điện tử viễn
thông, hệ thống SCADA được ứng dụng rộng rãi cho việc giám sát và điều
khiể
n trong các ngành kinh tế quốc dân.

Trong công nghiệp: nhà máy chế biến, sản xuất, khai thác thì hệ SCADA dựa
trên các đường truyền vật lý (dây tín hiệu). Trong viên thông, phân phối điện,
nước, năng lượng và vận tải thì hệ SCADA dựa trên các đường truyền vô tuyến
(không dây)

Trong phương pháp truyền tin vô tuyến có nhiều ưu điểm như: không cần dây
dẫn, các trạm thu thập có thể nằm ở các vùng xa, hẻo lánh, ngăn cánh bởi sông
nước, rừng núi giảm chi phí nhi
ều so với việc sử dụng dây tín hiệu. Có nhiều
phương pháp truyền vô tuyến:
- Radio link: sử dụng tần số vô tuyến điện để truyền tin, ít nhất 1 tần số
được sử dụng, các trạm trao đổi thông tin với nhau thông qua hô hiệu

(call sign) mà trong SCADA người ta thường gọi là địa chỉ. Trung tâm
điều hành sẽ lấy số liệu theo phương pháp hỏi vòng (polling)). Để tăng
tốc độ lên có thể sử
dụng 2 tần số up-link và down-link. Tuy nhiên vì là
sóng radio (RF) để tiết kiệm chi phí nhất thì cũng phải sử dụng dải tần
VHF hoặc UHF cho nên các trạm phải có có ăng ten + cột cao từ 10m đến
20m tùy địa hình. Và như vậy phải có hệ thống chống sét. Việc phủ sóng
trên một diện tích rộng lớn như vậy cần phải có thêm trạm lặp (repeater)
tùy vào việc khảo sát. Việc sử dụng tần số sóng radio VHF hoặc UHF
(415 - 425 MHz) sẽ phải mất chi phí đăng ký chiếm dụng tần số vô tuyến.
- Truyền tin sử dụng sóng điện thoại di động GSM/GPRS: Với phương
pháp GSM/GPRS thì các trạm làm việc và trạm trung tâm sẽ được trang
bị GSM/GPRS modem với ang-ten tích hợp tại tủ, vì vậy không cần
chống sét cho ăng-ten, không cần dựng cột ăng ten. Việc phủ sóng là do
nhà cung cấp dịch vụ GSM, vì vậy không phải lo đường truyền, không
phải trang b
ị trạm khuếch đại tín hiệu. Tần số liên lạc do nhà mạng cung
cấp, nên không phải xin phép cấp tần số. Đơn vị sử dụng chỉ phải thanh
toán khoản cước phí hàng tháng rất nhỏ vì số liệu sử dụng SCADA là rất
nhỏ.

Tại các trạm làm việc, việc đo lường các thông số tại trạm, việc thu thập số liệu
lưu trữ tại chỗ, việc nh
ận lệnh từ trung tâm điều hành, việc giao tiếp với mạng
truyền tin đều do 1 thiết bị gọi là thiết bị đầu cuối từ xa (RTU) đảm nhận. Thiết

2
bị RTU này đã được nhiều hãng sản xuất thiết bị trên thế giới chuẩn hóa dựa
trên cấu trúc của máy tính PC (gọi là PC-based), PC nhúng, PLC hay công nghệ
nhúng hoặc hệ thống nhúng (Embedded Systems).

Với công nghệ nhúng thì có giá thành tương đối rẻ, chủ động trong thiết kế,
giao tiếp với chip GSM/GPRS dễ dàng, tiết kiệm năng lượng và nâng cấp bảo trì
dễ dàng.

Chính vì lý do đó mà việc sử dụng công nghệ GSM/GPRS với sự tích hợ
p hệ
thống của công nghệ nhúng thì việc xây dựng 1 hệ đo lường thu thập số liệu từ
xa qua đường GSM/GPRS là rất hiệu quả và cần thiết để phục vụ các công trình
thu thập và giám sát số liệu có địa bàn dàn trải, phân tán, địa hình phức tạp rộng
lớn là hợp lý.

Tình hình nghiên cứu ứng dụng ngoài nước

Việc ứng dụng GSM/GPRS trong lĩnh vực thu thập điều khiển và qu
ản lý số
liệu từ xa đã phát triển rộng rãi trên toàn thế giới. Những sản phẩm điển hình đã
được nhiều công ty nghiên cứu và phát triển, những sản phẩm đó có thể liệt kê
như sau:
Sản phẩm AutoLog® GSM-RTU với một loạt series như GSM-6; GSM-8;
GSM-16; GSM-20 và GSM Gateway của hãng FF-Automation Phần Lan
(Finland) có VP đại diện ở Việt nam là công ty Bachmai Information
technology and Trading Company (BMC Company) xem -
automation.com/products


3
Các ứng dụng của AutoLog® GSM-RTU do FF-Automation cung cấp dựa trên nền
GSM/GPRS

Thiết bị AutoLog® GSM-16 của FF-Automation

4
Trong đó có những đặc điểm sau:
- Build-in GSM/GPRS modem
- Nguồn cấp đa dạng 12~30VDC / 12~24VAC / 230VAC
- Serial port: RS-232; (Optional RS-485, Modbus, TCP Ethernet or Wireles
sensors)
- Programming tool: PC-based AutoLog® GSM Programmer
- Connection: GSM SMS / data / GPRS / FTP / Modbus RTU
- PLC functionns: logical, arithmetic comparíion, timer/counter, sequence
program, reporting, queue, FIFO, PID, HMI (touchscreen), application
program memory,
- Clock and calendar

Những tính năng chính:
- Analog inputs: 8 AI 12-bit (0~20mA; 4~20mA; 0~5V and 0~10V)
- Digital input: 4 DI 24VDC, max 8mA, opto-isolated
- Digital outputs: 4-relay 5A /250VAC 1A/30VDC

Các ứng dụng của thiết bị AutoLog® GSM-6 GSM-8 GSM-16 và GSM-20
của FF-Automation rất nhiều: lĩnh vực dầu khí và gas, cung cấp điện năng, cấp
nước và x
ử lý nước, điện tòa nhà, các nhà máy công nghiệp, xử lý môi trường
và định vị trong giao thông vận tải.

Về thủy lợi và xử lý nước thải. FF-Automation đã cung cấp một số dự án
AutoLog ® cho thủy lợi, nhà máy xử lý nước, các trạm bơm và bể chứa nước.

Quan sát lưu lượng từ xa qua Internet

5
Tại Phần Lan, nhà máy nước Inkoo đã sử dụng hệ thống giám sát và điều
khiển từ xa này (remote supervision and control system). AutoLog ® RTUs
cùng với AutoLog ® ControlMan hoặc Web Studio SCADA với chi phí rất hiệu
quả để giám sát và kiểm soát. Các RTU có thể gửi dữ liệu đo lường thông qua
GSM, điện thoại và mạng internet. Chi tiết xem thêm ở -
automation.com/successstories/water.shtml
Xem báo cáo dưới dạng bảng và đồ thị

Sản phẩm Symphonie iPacks Data Loggers của NRG Systems của Mỹ (US)


6

Thiết bị SymphoniePLUS 15-channel data logger - No. 4289 của NRG Systems

TT Chỉ tiêu kỹ thuật chính Số lượng
1 Analog inputs / 10-bit 6 AI
2 Digital inputs / Digital outputs - / -
3 Pulse inputs (counter inputs) 9 PI
4 Kết nối GSM SMS/GPRS NA
5 Lưu trữ SL khi đường truyền bị ngắt / truyền
SL ngay khi có kết nối trở lại
NA
6 Thời gian lấy mẫu số liệu logging min / max 2 sec / 10 min
7 Bộ nhớ trong Non-volatile FLASH / khả năng
lưu trữ
32M / 644 ngày

8 Sử dụng đồng hồ thời gian thực Y
9 Giao diện người máy (HMI) màn hình /bàn
phím
4 x 20 characters / 16-
keypad
10 Nguồn cấp AC / DC - / 1.5V
11 Nguồn pin bên trong / số giờ back up 1.5V

Thiết bị SymphoniePLUS hiện đã được công ty cổ phần Tân Trần Phương
và công ty cổ phần Thiết Bị KTTV & MT (HYMETCO) lắp đặt rất nhiều ở Việt
nam từ năm 2005 đến nay. Các trạm thủy văn được lắp đặt phải kể đến là: Quan
Lạn Quảng Ninh 2005, Nghi Sơn Quảng Ngãi 2006, Tuy Phong Bình Thuận và
cửa khẩu Điện Biên 2009, Phước Minh Ninh Thuận và Đá Chông Ba Vì 2010.


7
Ngoài ra còn có những sản phẩm của các hãng khác như Vaisala Phần Lan
xem (Finland)
Các thiết bị kể trên chưa kèm theo sensors, các công ty trong nước thường
nhập sensors của Young xem />

Kết luận:
- Thiết bị AutoLog® GSM-16 của FF-Automation tích hợp nhiều tính
năng, hoạt động trên cở sở PLC tiện lợi cho người sử dụng, thiết kế
chuyên cho thủy văn thủy lợi. Phần mềm PC-based AutoLog® hoạt động
hiệu quả, với nhiều tính năng. Thiết bị được thiết kế với tính mở rất cao
(PLC-based) tuy nhiên giá thành cũng rất cao.
- Thiết bị SymphoniePLUS 15-channel data logger - No. 4289 c
ủa NRG
Systems tích hợp nhiều kênh do, có sẵn bộ nhớ MMC 32M, sử dụng pin

1.5V kèm theo HMI giao diện màn hình phím bấm. Với thiết kế tương đối
mở, các Signal Conditioning Modules cho phép phối hợp với nhiều dải
tín hiệu. Tuy nhiên thiết bị chưa tích hợp GSM/GPRS và với giá tại Mỹ
với cấu hình No. 4289 là 1395 USD chưa kể vận chuyển và lắp đặt thì
cũng là cao.

Tình hình nghiên cứu trong nước

Các đề tài cấp Bộ của Viện Nghiên Cứ
u Điện Tử, Tin Học, Tự Động Hóa
- Nghiên cứu thiết kế hệ thống đo và giám sát từ xa các thông số thuỷ nông
(giai đoạn I) năm 2003 do KS. Lê Mạnh Hùng làm chủ nhiệm

- Nghiên cứu thiết kế hệ thống đo và giám sát từ xa các thông số thuỷ
nông (giai đoạn II) năm 2004 do KS. Lê Mạnh Hùng làm chủ nhiệm

Hai đề tài cùng tác giả đề cập vấn đề thiết kế thiết bị đo RTU với MCU là
AT89S8252 cùng với ROM, RAM, EEPROM, RTC, ADC để đ
o các thông số
thủy nông hiển thị tại chỗ và truyền về trung tâm qua modem + đường dây điện
thoai. Tại trung tâm, đề tài cũng xây dựng phần mềm giám sát tập trung có tên
là AQUAMON Ver 1.03 và phiên bảng nâng cấp AQUAMON Ver 2.04

Đề tài đề cập nhiều đến thiết kế phần cứng, kết cấu bộ RTU, kết nối modem
điền thoại về trung tâm giám sát tập trung. Chưa đề cập đến kết nối không dây
và có khả năng sử d
ụng pin khi nguồn điện bị ngắt.

- Nghiên cứu, thiết kế hệ thống giám sát từ xa các thông số cho trạm bưu
điện vệ tinh năm 2004 do KS. Tạ Ngọc Hà làm chủ nhiệm

8
Đề tài đề cập đến hệ thống giám sát các thông số môi trường và điều kiện làm
việc của các trạm BTS sử dụng các PLC phân tán tại các trạm BTS để đo các
thông số: nhiệt độ, độ ẩm, ngập nước, khói, cháy, điện cấp, cửa mở và điều
khiển 2 điều hòa, ảnh báo đèn, còi. Truyền về máy tính trung tâm sử dụng phần
mềm WINCC thông qua mạng điện thoạ
i có sẵn, sử dụng modem EM241 với
giao thức MODBUS. Mục đích lưu trữ số liệu và cảnh báo khi có sự cố xảy ra
tại trạm BTS.

Đề tài đã đề cập đến hệ giám sát tập trung, nhưng chưa sử dụng liên kết không
dây, và tại trạm làm việc sử dụng PLC cùng với các module của Siemens tương
đối đắt tiền.

- Thiết kế chế tạo hệ thống thu thậ
p dữ liệu nhiều kênh dùng mạng không
dây năm 2005 của ThS. Mai Văn Tuệ

Đề tài sử dụng chip nhúng họ ARM7 của Philips để xây dựng các RTU do
lường & điều khiển. Các RTU liên kết về trung tâm thông qua RF (140MHz ~
2.4GHz) sử dụng các module thu phát sóng X-STREAM của MAXSTREAM
với cự ly liên lạc 5km (với ANT vô hướng) và 16km (với ANT định hướng).
Với cự ly xa hơn đề tài đề cập đến các trạm lặp RPT, tất nhiên chấp nhận độ trễ
tín hiệu. T
ại trung tâm sử dụng máy tính PC với phần mềm tự xây dựng quản lý
toàn mạng theo kiểu Master-multislaver lấy dữ liệu về theo kiểu hỏi vòng
(polling) sử dụng protocol là Modbus.

Đề tài đã đề cập đến chip nhúng và truyền số liệu không dây, khi lắp đặt phải
khảo sát bản đồ địa hình, xác định các điểm đặt ANT và các trạm RPT. Phải
tính toán truyền sóng theo đường nhìn thắng (line of sight), chống sét cho thiết
bị và đăng ký chiếm d
ụng tần số. Vì vậy tương đối phức tạc trong việc lắp đặt
và quản lý vận hành.

- Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo các module phục vụ đo lường giám sát trong
trạm khí tượng tự động năm 2008 của Trịnh Hải Thái

Đề tài sử dụng chip nhúng họ ARM7 của Philips để xây dựng các RTU do
lường các thông số thủy văn sử dụng GSM-modem Maestro100 để truyền số
li
ệu dưới dạng SMS về trung tâm, số liệu cũng được lưu trữ tại chỗ sử dụng thẻ
SD với khuôn dạng FAT-32. Với protocol tự xây dựng và gói số liệu qua tin
nhắn SMS, máy tính trung tâm sẽ nhận số liệu của các trạm khí tượng và được
hiển thị lên màn hình giám sát tập trung.


9
Đề tài đã đề cập đến chip nhúng và sử dụng GSM-modem để truyền số liệu qua
GSM-SMS. Vì vậy các bản tin bị giới hạn (160 char 7-bit) và các bản tin bị tính
cước, vì vậy nếu số liệu phải truyền liên tục thì cước phí SMS cũng là một vấn
đề trong quản lý vận hành.

Về dự án sản xuất thử nghiệm cấp nhà nước của Bộ Khoa Học và Công
Nghệ
- Dự án „Hoàn thiện công nghệ thông tin tự động hóa để xây dựng hệ
thống thông tin quản lý cơ sở dữ liệu ngành thủy lợi phục vụ công tác
phòng chống úng hạn nhằm ứng phó với tình hình biến đổi khí hậu“ năm

2009, chủ nhiệm dự án: ThS. Nguyễn Quốc Hiệp thuộc TT Công nghệ
Phần mềm Thủy lợi - Viện KH Thủy lợi Việt Nam

Dự án đã chế
tạo 08 thiết bị RTU có tích hợp SMS và GPRS với 8AI, 8DI, 2PI,
8DO truyền số liệu về trung tâm theo ngưỡng thay đổi hoặc theochu kỳ thời
gian định sẵn. Thiết bị có nguồn nuôi là điện lưới hoặc pin mặt trời. Dự án xây
dựng bộ phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu nhành thủy lợi.

Dự án có thiết kế phần cứng RTU phức tạp, nhiều linh kiện tiêu thụ nhiều n
ăng
lượng và có giá thành khá đắt (khoảng 90 triệu đồng cho 1 thiết bị RTU).

Về các công trình triển khai thực tế:

- Với hệ thống quản lý thuỷ nông sử dụng PLC và module GSM của
Siemens: công trình hồ chứa nước Định Bình (Bình Định) với giá trị đầu tư hơn
3 tỷ đồng, hồ chứa nước Cửa Đạt (Thanh Hoá) với giá trị đầu tư 4.6 tỷ riêng cho
hồ đập và với giá trị đầu tư trên kênh khoảng 4 tỷ chưa triển khai.
- Với hệ thống quản lý sử dụng công nghệ nhúng: công trình thủ
y lơi sông
Quao (Bình Thuận), sông Chu (Thanh Hoá), Đô lương (Nghệ An) do Công ty
Điện Tử Hà Nội (HANEL) thi công. Công trình sử dụng công nghệ nhúng họ
8051 sử dụng mạng VHF + radio modem để truyền tin.
- Các công trình khác chỉ đo, thu thậpvà quản lý số liệu tại chỗ như: công
trình thủy lợi sông Sào (Nghệ An), Phú Xuyên (Hà Tây) do Công ty Cơ điện
Nông nghiệp Thủy lợi 4 thi công. Công trình cũng sử dụng chip nhúng họ 8051
nhưng không có liên kết không dây (radio)
- Các công trình thủy lợi do Viện Điệ
n tử, Tin học, Tự động hóa (Vielina)

thi công trong thời gian gần đây phải kể đến là: công trình thủy lợi Tắc Giang,
Phủ Lý (Hà Nam), Trà Linh (Thái Bình). Công trình đã sử dụng cả chip nhúng
và PLC phối hợp để đưa số liệu về PC tổng hợp và quản lý.
- Ngoài ra phải kể đến rất nhiều công trình khác đã ứng dụng công nghệ
nhúng như: công trình thủy lợi Nam Hồng - Ấp Bắc (Hà Nội), nam sông Mã &
bắc sông Mã (Thanh Hoá)

10
CHƯƠNG I: KHẢO SÁT

I-1. Đặt vấn đề


Các thiết bị đo lường và giám sát từ xa nhìn chung đều có các tiêu chí sau:
- Đo các thông số môi trường: dạng tín hiệu tương tự (dòng điện hay điện
áp); dạng tín hiệu số (đo tần số xung, đo trạng thái logic ON hay OFF)
- Xác định vị trí điểm đo nhằm mục đích đánh dấu trên bản đồ địa hình. Có
nhiều phương pháp: GPS, GSM (mã cells) hoặc gán địa chỉ. Trường hợp
đề
tài đề cấp đến là gán địa chỉ, vì vị trí lắp đặt đã được xác định.
- Thiết lâp đường truyền về trung tâm: điện thoại cố định, đường truyền vô
tuyến (radio link) và GSM (SMS hoặc GPRS)
- Xây dựng phần mềm giám sát trung tâm nhằm mục đích thu thập số liệu,
hiển thị vị trí trạm đo trên bản đồ vận hành hệ thống, lưu trữ kế
t quả đo
theo thời gian (time stamp) và chiết suất ra báo cáo dạng bảng hay đồ thị
theo yêu cầu của cán bộ vận hành.

Chính vì những lý do trên, đề tài tìm hiểu và đánh giá các thiết bị RTU phổ biến
trên thị trường, đánh giá các tiêu chí để tìm ra hướng thiết kế một hệ tương đối

tổng quát, dễ dàng phát triển nâng cấp phục vụ nhiều đối tượng khách hàng
khác nhau.

Thiết bị RTU phục vụ khí tượng thủy v
ăn

T
T
Kênh đo
Dạng
t/hiệu
Số
kênh
Đơn
vị đo
Dải đo
Độ chính
xác
1 Nhiệt độ AI 5
O
C -60~60 ±0.2
2 Hướng gió AI 1
O
0~360 ±3
3 Tốc độ gió PI 1 m/s 0.4~75 ±0.2
4 Lượng mưa PI 1 mm ±0.1
5 Áp suất khí quyển AI 1 mmHg 375~825 ±0.075
6 Độ ẩm AI 1 % 0~100 ±1.7%
7 Bức xạ AI 1
8 Nắng (phun sương) AI 1

Thiết bị phục vụ các công trình đầu mối thủy lợi

T
T
Kênh đo
Dạng
t/hiệu
Số
kênh
Đơn
vị đo
Dải đo
Độ chính
xác
1 Đo mức nước AI 2 m 0~10 ±0.01

11
2 Đo độ mở AI 7* m 0~6 ±0.01
3 Lượng mưa PI 1 mm ±0.1
4 Đo lưu lượng AI 1 m3/s
(*) 7 cửa cống là công trình đầu mối có số cửa nhiều nhất.

Qua tìm hiểu ở trên và qua nhiều bài toán thực tế thì các hệ đo lường và giám
sát chủ yếu nhận các tín hiệu đầu vào là dạng tín hiệu tương tự (AI) và dạng
đếm xung (PI), cũng có nhiều trường hợp là dạng tín hiệu số (logic) vào/ra
(DI/DO). Nhưng với bài toán đo lường và giám sát thì số kênh đầu vào AI và PI
là quan trọng. Thiết kế thiết bị đo lường và giám sát sao cho có thể tùy bi
ến số
đầu vào (cấu hình tối thiểu và cấu hình mở rộng ). Phần giao tiếp với trung tâm

để trao đổi dữ liệu được thưc hiện qua đường truyền điện thoại, radio link hoặc
công nghệ ngày nay là GSM/GPRS. Một số thiết bị RTU đưa ra giải pháp lưu
thẻ nhớ theo định dạng FAT32 để cán bộ vận hành mang về trung tâm đọc vào
máy tính.

Với phân tich ở trên thì nhiệm vụ là phải đi tìm một bài toán thu th
ập số liệu,
một nhu cầu thực tế rất cần thiết, một nhu cầu thu thập dữ liệu môi trường trên
diện rộng trải dài qua nhiều tỉnh thành hoặc khắp cả nước để xây dựng các trạm
thu thập số liệu có kết nối về trung tâm nhằm xây dựng một hệ đo lường và
giám sát tập trung tại trung tâm vận hành.

Để giải quyết bài toán trên cũng là thực hi
ện nhiệm vụ của đề tài, nhóm nghiên
cứu đã tập trung chọn mô hình đo lường và giám sát các cụm đầu mối thủy nông
trong việc phân phối nước trong cả một vùng rộng lớn, góp một phần tích cực
vào công việc quản lý nước một cách hiệu quả cũng như trợ giúp cán bộ vận
hành dự báo được lũ trên thượng lưu cũng như dự báo ngập úng vùng hạ du.
Sau đây sẽ phân tích m
ột số công trình thủy lợi trọng điểm nằm ở khu vực miền
bắc nước ta.

I-2. Các vấn đề tồn tại trong các công tác quản lý và vận hành công trình
thủy nông

Công tác vận hành hệ thống thủy nông được chia thành 3 vấn đề chính: vận
hành công trình đầu mối, vận hành các công trình trên kênh và điều hành lấy
nước vào ruộng.

I-2.1.Vận hành công trình đầu mối:

Được chia thành 3 loại chủ yếu: công trình đầu mối hồ chứa, công trình đầu mối
trạm bơm và công trình đầu mối là cống lấy nước vùng triều.


12
1. Với công trình đầu mối lấy nước hồ chứa
Cả nước có khoảng 5470 hồ chứa thủy lợi trong đó có 98 hồ chứa lớn hơn
10triệu m3, 706 hồ chứa lớn hơn 1 triệu m3 còn lại có dung tích 0.2 đến 1 triệu
m3. Các hồ chứa góp phần quantrọng trong việc cắt lũ, chậm lũ giảm nhẹ thiên
tai trong vùng mưa bao và cấp nước phục vụ sản suất nông nghiệp, công nghiệp
và sinh hoạt cho hạ du. Tuy nhiên nhưng năm gần đây rừng đầu nguồn đã và
đang bị tàn phá nặng nề, cộng với tình hình biến đổi khí hậu toàn cầu làm thay
đổi các quy luật về thủy văn, về dòng chẩy đến các hồ chứa. trong khi đó các
công cụ hỗ trợ để giúp cán bộ quản lý tính toán điều hành hồ rất đơn giản hoặc
không có, chủ yếu là theo kinh nghiệm. Việc đi
ều hành hồ chứa đã bộ lộ một số
hạn chế sau:
- Không có công cụ để tính toán dòng chảy đến hồ, dự báo ngập lụt phía hạ
du hồ ứng với các phương án tràn xả lũ, nên việc ra lệnh điều hành hồ gặp
rất nhiều khó khăn, không đảm bảo an toàn cho công trình cũng như vùng
hạ du hồ chứa.
- Không có công cụ giám sát hình ảnh công trình, giám sát tức thời các
thông s
ố mực nước hồ, mực nước sau tràn, mực nước sau cống, độ mở
cửa tràn, cửa cống, nên việc đưa ra các quyết định điều hành hồ khó có
thể kịp thời.
- Vào mùa mưa bão, công nhân phải ra các tủ điều khiển tại chỗ cửa tràn,
cửa cống để điều khiển đóng mở, nên không an toàn lao động.
Vì vậy, vấn đề làm thế nào để
điều hành hồ chứa an toàn về công trình, an toàn

cho hạ du hồ nhưng vẫn đảm bảo nhiệm vụ tích nước phục vụ phát điện, sản
xuất nông nghiệp đang là vấn đề bức xúc của thực tế hiện nay

2. Công trình đầu mối là trạm bơm
Cả nước có khoảng 2000 trạm bơm điện lớn và vừa có công suất 450MW. Các
trạm bơm điện là giải pháp cung c
ấp nước chủ yếu cho các hệ thống thủy nông
vùng đồng bằng, nơi không thể làm hồ chứa. Công tác quản lý, điều hành trạm
bơm có một số hạn chế như:
- Công tác giám sát mực nước bể xả, bể hút, thời gian vận hành của các tổ
máy thường ghi chép vào sổ sách (thủ công). Cán bộ kỹ thuật không có số
liệu tức thời nên không biết được lưu lượng mà trạm b
ơm đang cung cấp
nên không thể điều hành đóng mở cống lấy nước kịp thời để đảm bảo giữ
được mực nước trên kênh.
- Không có công cụ giám sát các thông số vận hành của máy bơm như lỗi
quá nhiệt, lỗi độ ẩm, lỗi khởi động nên việc vận hành máy bơm đảm
bảo an toàn gặp nhiều khó khăn.

3. Đối với công trình đầu mối là cống l
ấy nước vùng triều

13
Biến đổi khí hậu làm nhiệt độ tăng cao và nước biển dâng, dẫn đến: suy giảm tài
nguyên nước, dòng chảy ăm giảm, dòng chảy kiệt suy giảm lớn hơn (giảm từ -
2% đến -24%) độ mặn xâm nhập sâu vào cửa sông.
Việc mặn xâm nhập sâu vào các cửa sông đã ảnh hưởng rất lớn đến sản xuất
nông nghiệp. Do đó, vấn đề đặt ra là cần phải giám sát độ mặn ch
ặt chẽ để lấy
được lớp nước ngọt từ các sông vào đồng phục vụ sản suất nông nghiệp, tránh

bị ảnh hưởng mặn làm giảm năng suấ cây trồng.
Hiện nay các công ty khai thác công trình thủy lợi vùng ảnh hưởng mặn như
Công ty KTCTTL Hải Hậu, Công ty TNHH 1TV KTCTTL Xuân Thủy chủ
yếu đối phó với hiện tượng xuân nhập mặn bằng biện pháp thủ công. Vào thời
kỳ lấy nước có
ảnh hưởng mặn, công nhân phải trực liên tục 24/24h, cứ 5-10
phút lấy mẫu một lần để thử nghiệm bằng hóa chất. Biện pháp này thường cho
kết quả không chính xác, công nhận phải làm việc vất vả và gây ô nhiễm môi
trường.

I-2.2.Vận hành các công trình trên kênh
Từ năm 2008 đến nay người nông dân được miễn thủy lợi phí. Theo quy định
của nhà nước, các công ty KTCTTL chỉ quản lý kênh chính, các kênh cấp 1 và
cống đầu các kênh cấp 2, còn các kênh cấp 2 trở xu
ống thì các hợp tác xã phải
quản lý điều hành tưới. Hiện tượng các HTX lấy thừa nước rồi chạy xuống kênh
tiêu, khi đòng ruộng hết ước lại yêu cầu các công ty KTCTTL cấp nước, do
không có công cụ để kiểm soát lượng nước lấy qua các cống đầu kênh cấp 2,
nên tình trạng công ty KTCTTL bảo cấp đủ nước, các HTX thì bảo chưa sảy ra
khá phổ biến.
Để giải quyết vấn đề trên Bộ NN và PTNN
đã có thông tư số: 65/2009/TT-
BNNPTNT ngày 12/10/2009 V/v hướng dẫn tổ chức hoạt động và phân cấp
quản lý, khai thác công trình thủy lợi. Trong điều 10 chương II của thông tư này
nêu rõ: khuyến khích các tổ chức quản lý, khai thác công trình thủy lợi cung cấp
nước tại các điểm giao nhận nước theo khối lượng và thanh toán tiền theo khối
lượng nước cung cấp bình quân cho 1ha. Nhưng vấn đề đặt ra cho các công ty
KTCTTL là làm thế nào để kiẻm soát nước phân phối trên hệ
thống kênh tưới
để xác định được khối lượng nước cung cấp tại các điểm giao nhận nước.

I-2.3.Vận hành lấy nước vào ruộng
Hiện nay, nông dân tự lấy nước vào ruộng bằng các ống sành, ống nhựa PVC
hoặc đục lỗ trực tiếp bờ kênh. Khi không cần lấy nước thì dùng rơm hoặc đất bịt
lỗ lại. Việc lấy nước theo cách này tồn tại mộ
t số vấn đề sau:
- Đối với mỗi một giống lúa, các nhà khoa học đều nghiên cứu xác định
chế độ tưới cho từng thời kỳ sinh trưởng (gọi là công thức tưới tăng sản)
để đảm bảo cây trồng có năng suất cao nhất. Tuy nhiên nếu lấy nước theo

14
cách này thì nông dân không thể thực hiện được, thường lấy nước chảy
tràn lan gây lãng phí nước và cây trônhf không đạt năng suất cao nhất.
- Trong trường hợp cây trồng là cây màu thì rất hay xẩy ra hiện tượng lấy
nước nhiều quá gây ngập úng.

I-3. Giải pháp hiện đại hóa công tác quản lý, điều hành hệ thống thủy nông.


I-3.1 Hiện đại hóa công tác vận hành công trình đầu mối hồ chứa
Xây dựng hệ SCADA quan trắc các thông số từ xa thời gian thực:
- Đo lượng mưa lưu vực, hạ du hồ
- Đo mức nước hồ
- Độ mở cửa tràn, cửa cống
- Điều khiển đóng mở các cửa tràn, cửa cống
- Xây dựng phần mềm điều hành h
ồ chứa thời gian thực, dự báo lũ, dự báo
ngập lũ phía hạ du hồ
I-3.2 Hiện đại hóa công tác quản lý vận hành công trình đầu mối là trạm bơm
Xây dựng hệ SCADA giám sát điều khiển tại chỗ và từ xa thời gian thực:

- Đo mức nước bể hút, bể xả trạm bơm
- Giám sát các trạng thái vận hành trạm bơm ( nhiệt độ, độ ẩm, quá trình
khởi
động )
- Bàn điều khiển tại chỗ và trung tâm
- Máy vi tính + phần mềm giám sát và điều khiển hệ thống đặt tại phòng
điều khiển của nhà quản lý
- Hệ thống camera giám sát, ghi hình hiẻn thị lên màn hình lớn đặt tại trung
tâm điều hành.
I-3.3 Hiện đại hóa công tác quản lý vận hành công trình đầu mối là cống lấy
nước vùng triều
Xây dựng hệ SCADA giám sát điều khiển t
ại chỗ và từ xa thời gian thực:
- Thiết bị đo mức nước thượng hạ lưu cống
- Thiết bị đo độ mở cửa cống
- Thiết bị đo độ mặn
- Thiết bị điều khiển đóng mở cửa cống
- Bàn điều khiển tại chỗ và trung tâm
- Máy vi tính + phần mề
m giám sát và điều khiển hệ thống đặt tại phòng
điều khiển của nhà quản lý

I-3.4 Hiện đại hóa công tác quản lý vận hành công trình trên kênh và mặt ruộng
Xây dựng hệ SCADA giám sát điều khiển tại chỗ và từ xa thời gian thực:
- Thiết bị đo mức nước trên kênh tưới
- Thiết bị đo mức nước mặt ruộng
- Hệ thống pin mặt trờ
i + ắc qui tích điện

15

- Máy vi tính trung tâm + phần mềm giám sát điều khiển hệ thống tưới
- Phần mềm tính toán hỗ trợ điều hành hệ thống thủy nông

Kết luận:
- Hệ thống thông tin giám sát tập trung hay điều độ tập trung các công trình
từ hồ chứa, trạm bơm, trênh kênh chính. kênh nhánh đến tận mặt ruộng sẽ
giúp công ty KTCTTL giám sát được mọi thông tin thời gian thực, giám
sát hình ảnh thời gian thực. Các thông tin tại công ty KTCTTL c
ũng sẽ
được kết nối Internet để các cấp lãnh đạo có quyền có thể giám sát và
điều khiển được nhằm phòng chống lũ, thiên tai kịp thời.
- Dựa trên cơ sở dữ liệu thời gian thực của hệ thống vận hành thủy nông,
các phần mềm giá trị gia tăng sẽ được tích hợp vào hệ thống như: dự báo
lũ, dự báo dòng chảy đến hồ, dự báo ng
ập lụt phía hạ du hồ
- Cũng dựa trên cơ sở dữ liệu thời gian thực kể trên, công ty KTCTTL có
thể quản lý nước rất chặt chẽ, tránh lẵng phí nguồn nước, cấp nước đúng
đủ theo yêu cầu của từng loại giống cây trồng.

Nhiệm vụ đặt ra là khảo sát các nhu cầu thực tế của khách hàng, nhóm thực hiện
đề tài đã thực hiện công việc khảo sát
ở hai công trình trọng điểm của Việt nam
ở các tỉnh phía bắc là: công trình thủy nông sông Chu và công trình thủy nông
Bắc-Hưng-Hải. Sau đây là số liệu cụ thể của 2 công trình:

I-4. Khảo sát nhu cầu thực tế một số công trình thủy lợi trọng điểm ở miền
Bắc nước ta

I-4.1. Công trình thủy nông sông Chu

Hệ thống thủy nông sông Chu Thanh Hóa có khu vực tưới 72000ha thuộc các
huyện Đông Sơn, Thiệu Sơn, Thọ Xuân, Quảng Xương, Nông Cống và TP
Thanh Hóa với qui mô:
Công trình đầu mối
- Đập dâng Bái Thượng: bê tông dài 170m dâng nước (+11.00 ~
+16.00)m
- Cống xả cát
- Cống lấy nước 7 cửa (2x2.9)m cho lưu lượng lớn nhất 50.00m3/s
Hệ thống kênh chính dài 19.20m (tính từ Bái Thượng đến Phúc Như)
- Đập Bàn Thạch: điều tiết nước cho các khu tưới thuộc kênh chính
- Cống lấy nước Bàn Thạch 6 cửa (1.2x1.9)m cho lưu lượng lớn nhất
44.46m3/s
Hệ thống kênh Bắc
- Cụm Phong Lạc có đập dâng và cống lấy nước 6 cửa (1.2x2.45)m cho

16
lưu lượng lớn nhất 28.62m3/s
- Cống lấy nước Qui Xá có đập dâng và cống lấy nước 3 cửa (1.2x1.7)m
cho lưu lượng lớn nhất 17.32m3/s
- Cống lấy nước Lộc Giang có đập dâng và cống lấy nước 4 cửa
(1.25x2.83)m cho lưu lượng lớn nhất 9.15m3/s
- Cống lấy nước Quan Am có đập dâng và cống lấy nước 4 cửa trong đó
2 cửa (1.1x0.9)m và 2 cửa (1.4x0.9)m cho lưu lượng lớn nhất
8.736m3/s
- Cống lấy nước Chợ Nhàng có đập dâng và cống lấy nước 3 cửa
(1.0x0.9)m
Hệ thống kênh Nam
- Cụm Phúc Như có đập dâng và cống lấy nước 3 cửa (1.6x2.5)m cho
lưu lượng lớn nhất 18.11m3/s
- Cụm Phương Khê có cống lấy nước 2 cửa (1.2x1.0)m.

- Cống Cổ Định có cống lấy nước 1 cửa (1.2x1.0)m cho lưu lượng lớn
nhất 2.45m3/s

Bảng kê thiết bị cần thiết cho công trình thủy nông sông Chu
T
T
Danh mục
thiết bị
Trung tâm
Bái Thượng
Bàn Thạch
Phong Lạc
Qui Xá
Lộc Giang
Quán Am
Chợ Nhàng
Phúc Như
Phương Khê
Cổ Định
Tổng
1 RTU+GSM 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10
2 Thiết bị đo
mức
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 20
3 Thiết bị đo độ
mở
7 6 6 3 4 4 3 3 2 1 39
4 Thiết bị đo
mưa
1 1 1 1 1 1 6

5 Máy vi tính 1 1
6 Máy in 1 1
7 Màn hình LCD 1 1
8 UPS 1 1
9 Phần mềm điều
hành
1 1

Trên cơ sở qui trình vận hành hể thống thủy nông sông Chu, phần mềm giám sát
tập trung cần đạt được những mục tiêu sau:
Tại cống điều tiết:

17
- Lắp đặt thiết bị RTU nhận tín hiệu từ các sensor đo mức nước (UWL,
DWL) các sensor đo độ mở cửa cống (GP) sensor đo mưa (TF) hiển thị
lên màn hình LCD của RTU để cán bộ vận hành thường xuyên độc được.
- Tự động lưu trữ số liệu vào bộ nhớ tại chỗ 4 lần ngày (1:00, 7:00, 13:00
và 19:00)
- Có giao diện HMI để cán bộ vận hành đọc số liệu, cài đặ
t các tham số và
calib hệ thông
- Có kết nối với trung tâm qua GSM/GPRS

Tại trung tâm điều hành:
- Thiết lập mạng thông tin thời gian thực đến 10 cụm đầu mối có chức
năng: thu thập số liệu, quản lý số liệu, giám sát sự điều khiển từ trung tâm
- Xây dựng phần mềm quản lý vận hành hệ thống thủy nông sông Chu dựa
trên cơ sở qui trình vận hành hệ th
ống thủy nông sông Chu nhằm khai
thác tối ưu nguồn nước và đảm bảo an toàn cho công trình.

- Thời gian làm việc 24/24 có khả năng hoạt động tiếp tục khi nguồn điện
lưới bị cắt, thời gian làm việc có thể đến 12h
- Tại phòng điều hành TT có màn hình LCD lớn mô tả toàn bộ hoạt động
thời gian thực của hệ thống thủy nông sông Chu tại 10 cụm đầu mối với
các thông số như UWT, DWT, GP và TF. Có thể ước lượng việc tính lưu
lượng Q, tuy nhiên việc này phụ thuộc nhiều vào kết cấu cống điều tiết,
cần đến thuật toán và giải thuật thủy lực phức tạp hơn.
- Có khả năng phát triển mở rộng hệ thống trong tương lai

I-4.2. Công trình thủy nông Bắc Hưng Hải

Hệ thống thủy lợi BHH bao gồm toàn bộ hoặ
c một phần của bốn tỉnh, gồm hai
quận Đông Nam Hà Nội, toàn bộ tỉnh Hưng Yên, 7 huyện thuộc tỉnh Hải Dương
và 3 huyện thuộc tỉnh Bắc Ninh. Tổng diện tích tự nhiên trong đê là 192,045ha,
trong đó 142,479 ha được sử dụng cho mục đich nông nghiệp. Với khoảng 2.2
triệu người làm nghề nông.

BHH được chia làm 10 tiểu vùng: Gia Lâm, Gia Thuận Châu Giang, Bắc Kim
Sơn, Cẩm Giàng – thành phố Hải Dương, An Thi, Bình Giang – Bắ
c Thanh
Miện, Tứ Lộc (Gia Lộc – Tứ Kỳ), Tây Nam Cửu An, Đông Nam Cửu An. Tổng
diện tích khống chế nằm trong hệ thống đê chính có xu hướng dốc xuống theo
hướng Tây Nam – Đông Nam.

Hệ thống thủy lợi BHH rất phức tạp, cả về cơ sở hạ tầng và công tác quản lý
vận hành và bảo dưỡng. Hệ thống thủy lợi BHH là một hệ thống kết hợ
p, bao
gồm hệ thống sông/kênh được sử dụng cho cả mục đích tưới và tiêu