Sáng kiến " Cảm biến Châu Á " và ứng dụng vào hệ thống cảnh báo sớm hiện tượng sụt lở pptx

www.vncold.vn
1
Sáng kin” Cm bin Châu Á” và ng dng vào
h thng cnh báo sm hin tng st l! "#t.

Honda Kiyoshi
1,2
, Aadit Shrestha
1
, Rassarin Chinnachodteeranun
1
,
Apichon Witayangkurn
1
, Nguyen Duy Hung
1
, Hiroshi Shimamura
3
1 Vin Công ngh Châu Á (AIT), Thái lan; E-mail: , ,
,
2 Mie University, Tsu., Japan
3 elab experience Inc., Japan; E-mail:

Tóm t't
C3m bi4n Châu Á là m6t sáng ki4n m8i trong vic tri9n khai m:ng c3m bi4n th;i gian th<c
m=t >6 cao b?ng cách s@ dAng các máy >o trB;ng C Châu Á >9 thu th=p các thông tin môi
trB;ng khác nhau. Thông tin tD m:ng c3m bi4n sE góp phGn vào vic ki9m soát và mô hình
hóa các vIn >J môi trB;ng khác nhau C Châu Á, bao gKm nông nghip, th<c phLm, ô nhiMm ,
th3m hNa, thay >Oi khí h=u, v.v Sáng ki4n này là s< phát tri9n GIS và h thSng tích hTp C3m
bi4n nhB m6t h thSng h: tGng gNi là M:ng thi4t bU c3m bi4n (SSG) cho vic nh=n bi4t dM
dàng và lVp >Wt và v=n hành v8i chi phí thIp m:ng máy >o trB;ng. Máy >o trB;ng là m6t

robot quan sát liên m:ng có th9 cung cIp gi3i pháp ngoài tr;i trong vic ki9m soát các tham
sS môi trB;ng trong th;i gian th<c.

M6t h thSng c3nh báo s8m hin tBTng sAt lC >It >ã >BTc phát tri9n và tri9n khai t:i Vùng
Banjarnegara c^a Indonexia nhB m6t phGn c^a D< án nghiên c_u liên k4t Châu Á và Sáng
ki4n C3m bi4n Châu Á. M6t máy >o trB;ng >BTc s@ dAng >9 thu th=p d` liu tD nhiJu b6 c3m
bi4n khác nhau và hi9n thU lên m6t trang m:ng theo th;i gian th<c t4. H thSng này bao gKm
m6t máy 3nh nSi m:ng, hai thi4t bU >o kích thB8c C phía trên và dB8i >i9m thu th=p d` liu >9
ki9m tra >6 dUch chuy9n c^a >It, và m6t va lBTng k4 >9 ki9m tra lBTng mBa lUch s@ cang nhB
lBTng mBa hin t:i có th9 3nh hBCng t8i s< chuy9n >6ng c^a >It. bKng th;i m6t thi4t bU >o áp
suIt nB8c cang >BTc bS trí C >6 sâu 2,5m >9 >o m<c nB8c ngGm. D` liu tD b6 c3m bi4n và
hình 3nh tD máy 3nh >BTc thu th=p và lBu vào cd sC d` liu trên nJn h Linux có sfn.
H thSng _ng dAng m6t thu=t toán d<a trên các quan sát cAc b6 c^a các chuyên gia nghiên
c_u hin tBTng sAt lC >It >9 >Ba ra nh`ng l;i c3nh báo C các m_c >6 khác nhau. Các m_c >6
c3nh báo >BTc xác >Unh theo các d` liu thu th=p tD hai thi4t bU >o kích thB8c và va lBTng k4.
M6t giao din >K hNa cang >BTc cung cIp t:i hin trB;ng >U a phBdng >9 ngB;i dân nhìn thIy
>BTc s< dUch chuy9n và m_c >6 c3nh báo.
D` liu và hình 3nh thu th=p t:i hin trB;ng cang >BTc g@i t8i máy ch^ C Vin Công ngh
Châu Á (AIT) Thái lan, >9 có th9 >Ba công khai lên m:ng. N4u không có h thSng h: tGng On
>Unh cho vic truy c=p m:ng t:i hin trB;ng C Banjarnegara, thì m6t mô >em GPRS sE >BTc
s@ dAng. H thSng này thu th=p d` liu 5 phút m6t lGn và g@i các d` liu này t8i AIT m6t gi;
m6t lGn. H thSng ki9m soát th;i gian th<c và c3nh báo s8m này có th9 là m6t h thSng x@ lý
lý tBCng t:i các vùng dM bU sAt lC >It trên toàn th4 gi8i.
T khóa: h thSng c3nh báo s8m hin tBTng sAt lC >It, m:ng c3m bi4n, máy >o trB;ng, C3m
bi4n Châu Á
www.vncold.vn
2
Gii thiu
bã có quan sát thI y r?ng hin tBTng sAt lC >It >ã tkng lên trong nh`ng nkm gGn >ây. Nó gây
ra các thit h:i to l8n vJ ngB;i và c^a, ch^ y4u t:i các nB8c không có s< chuLn bU >Gy >^ các

h thSng c3nh báo s8m và >o lB;ng ngkn chWn và kìm ch4 th3m hNa. CGn ph3i có h thSng
ki9m soát sAt lC >It th;i gian th<c >9 có th9 thu th=p d` liu tD các c3m bi4n và công bS r6ng
rãi trên m:ng >9 các chuyên gia phân tích và >óng góp cho vic c3nh báo s8m cho khu v<c
nông thôn.

M6t sáng ki4n tên là C3m bi4n Châu Á hB8ng t8i phát tri9n và tri9n khai m6t m:ng c3m
bi4n m=t >6 cao t:i Châu Á b?ng cách s@ dAng Máy >o trB;ng, >ây có th9 là m6t h thSng x@
lý lý tBCng cho vic c3nh báo sAt lC >It s8m. M:ng thi4t bU c3m bi4n (SSG) là h thSng cSt lõi
trong sáng ki4n C3m bi4n Châu Á nh?m th<c hin “c3m bi4n cVm là ch:y” tD lúc lVp >Wt các
nút c3m bi4n >4n khi thIy >BTc và công bS d` liu cho các _ng dAng. Do v=y, cIu hình h
don d` liu tD >Gu >4n cuSi _ng dAng là có th9 th<c hin >BTc.

Indonesia là m6t trong nhiJu nB8c có nhiJu vùng >It có nguy cd sAt lC cao do >Ua hình >Ki núi
và thB;ng xuyên có lBTng mBa l8n. H thSng c3nh báo sAt lC >It s8m >ã >BTc phát tri9n và
tri9n khai C Vùng Banjarnegara c^a Indonesia nhB m6t phGn c^a D< án Nghiên c_u liên k4t
Châu Á vJ C3nh báo s8m hin tBTng sAt lC >It do T=p >oàn quSc t4 vJ sAt lC >It (ICL) don
dVt, cùng v8i s< c6ng tác c^a b:i hNc Gadjah Mada, Indonesia và Vin Công ngh Châu Á
(AIT), Thái lan. H thSng c3nh báo s8m cho phép quan sát d` liu cAc b6 và có th9 g@i d`
liu cho máy ch^ m:ng t:i AIT >9 công bS hình 3nh trên m:ng. VU trí t:i Banjarnegara >ã tDng
>BTc xem là có dUch chuy9n >It l8n và rIt cGn ph3i có h thSng này trong c6ng >Kng dân cB.
Cm bin Châu Á

Chúng tôi >ã >J nghU Sáng ki4n C3m bi4n Châu Á xúc ti4n xây d<ng m:ng lB8i quan trVc th<c
>Ua m=t >6 cao b?ng cách s@ dAng máy >o trB;ng. M:ng thi4t bU c3m bi4n (SSG) sE cung cIp
công ngh và nJn t3ng cSt lõi >9 th<c hin >BTc sáng ki4n này trên toàn Châu Á b?ng cách s@
dAng các m:ng c3m bi4n và công ngh GIS. SSG d<a trên tiêu chuLn GIS mC >9 cung cIp
thi4t bU c3m bi4n chuLn, nhiJu thi4t bU m:ng tSc >6 cao cho ngB;i s@ dAng, nhB c3m bi4n cVm
là ch:y và an ninh. Chúng tôi mB;ng tBTng r?ng bIt kq ngB;i nào cang có th9 lVp >Wt c3m
bi4n, thu >BTc d` liu c3m bi4n, và nh=n >BTc hình 3nh v8i các c3m bi4n có sfn mà không
cGn có kr sB c3m bi4n/m:ng có trình >6 cao.

SSG sE cung cIp m6t h thSng thi4t bU h`u hiu và nhiJu _ng dAng khách >iJu khi9n dòng
quan sát c^a c3m bi4n tD các nút c3m bi4n t8i các thi4t bU khác c^a ngB;i s@ dAng. NgB;i s@
dAng có th9 là ngB;i s@ dAng công c6ng dùng trình duyt m:ng hoWc Google Earth >9 tìm
ki4m d` liu cGn thi4t, hoWc là ngB;i s@ dAng có trình >6 muSn có d` liu gSc và có th9 cung
cIp thêm các yêu cGu x@ lý sâu hdn, l=p nhóm c3m bi4n, t:o l=p báo >6ng c3m bi4n, v.v
C6ng >Kng SSG >BTc hình thành >6ng >9 chia su các nguKn c3m bi4n. Các quan sát c3m bi4n
>BTc tìm ki4m, x@ lý liJn m:ch, và tích hTp và chuy9n >in t@ t8i ngB;i s@ dAng cuSi cùng
www.vncold.vn
3
khi có yêu cGu. SSG cung cIp nJn t3ng cho m:ng c3m bi4n mC và r6ng khVp. Các câu hvi và
tr3 l;i t8i/tD các nút c3m bi4n d<a trên XML chuLn hóa. Trong phGn lõi c^a h thSng x@ lý là
Thi4t bU quan sát c3m bi4n GIS mC (SOS). Các d` liu c3m bi4n >BTc >Unh d:ng theo các
d:ng mã Quan sát và bo lB;ng chuLn (O&M).

Máy >o trB;ng (FS), >BTc Trung tâm nghiên c_u Nông nghip Nh=t B3n (NARC) phát
tri9n, là m6t Robot quan trVc th<c >Ua theo m:ng bao gKm m6t t=p hTp các c3m bi4n ph_c,
m6t máy ch^ m:ng, m6t máy 3nh giao th_c m:ng (IP), m6t mô >un M:ng n6i b6 (LAN) và
m6t mô >un m:ng LAN không dây. Nó có th9 cung cIp m6t gi3i pháp ngoài tr;i trong vic
ki9m soát môi trB;ng và có th9 s@ dAng >9 _ng dAng c3m bi4n th;i gian th<c trên din r6ng.
Bên trong FS là m6t máy ch^ m:ng >BTc cài sfn và m6t b6 chuy9n >Oi tBdng t< thành sS
A/D. bin áp tBdng t< tD c3m bi4n >BTc chuy9n >Oi và hi9n thU trên trang m:ng nhB d` liu
d:ng b3ng.

Cùng v8i h thSng các c3m bi4n, FS >BTc trang bU
m6t máy 3nh m:ng IP >ính kèm. Máy 3nh m:ng có
th9 chuy9n các hình 3nh >6ng và âm thanh trong th;i
gian th<c qua Internet hoWc m:ng n6i b6. Máy 3nh
>BTc trang bU giao din m:ng chuLn Ethernet. Máy
3nh có b6 ph=n chuy9n >6ng ngang (trái/ph3i) và dNc

(lên/xuSng) gVn sfn và có th9 >iJu khi9n qua trình
duyt m:ng >9 thay >Oi hB8ng Sng kính máy 3nh.
Máy 3nh có th9 >BTc cài >Wt trB8c >9 di chuy9n t8i
các vU trí xoay và phóng khác nhau trong kho3ng th;i
gian cS >Unh.
B3n thân máy >o trB;ng là m6t thi4t bU thu th=p d`
liu hoàn h3o. Chúng tôi k4t hTp thi4t bU này v8i m6t H6p LINUX và th<c hin kh3 nkng
SOS, >BTc gNi là Tr:m SOS. Nó ho:t >6ng nhB m6t b6 ph=n th<c >Ua c^a SSG và >dn gi3n
hóa các nhim vA khác.

Toàn cnh th)c hin
H thSng c3nh báo s8m bao gKm m6t Máy >o trB;ng là b6 ph=n cSt lõi, nó thu th=p d` liu tD
các c3m bi4n sau:
i) Hai thi4t bU >o kích thB8c
ii) Va lBTng k4
iii) C3m bi4n >o áp suIt nB8c
iv) Máy 3nh m:ng

Máy >o trB;ng và các thi4t bU >in t@ và m:ng liên k4t khác >BTc >Wt trong m6t h6p >Wt
ngoài tr;i >BTc >Unh vU trên m6t >i9m cS >Unh t:i vU trí P2 nhB trong Hình 2. Dây hTp kim
inva c^a thi4t bU >o kho3ng cách >BTc kéo dài tD trên xuSng dB8i >i9m cS >Unh, nhB v=y
chúng có th9 >o lB;ng s< dUch chuy9n >It theo c3 hai hB8ng t:i hai >i9m này. VU trí cS >Unh
t:i >i9m P2, và dây don thi4t bU >o kích thB8c >BTc kéo tD các >i9m P1 và P3. Hình 2 cang
cho thIy vU trí các ckn nhà và >B;ng làng là khu v<c dân cB n?m trong nguy hi9m.
Hình 1. Máy o trng in hình
www.vncold.vn
4
Hình 2. Lp t thit b o kích thc phía trên và di v trí t Máy o trng.

C3m bi4n >o áp suIt nB8c >BTc >Wt gGn Máy >o trB;ng (P2) và >BTc >Wt C >6 sâu 251cm

v8i mAc >ích >o lB;ng >6 sâu nB8c ngGm. Va lBTng k4 và máy 3nh m:ng >BTc >Unh vU trên
>~nh c^a >i9m cS >Unh P2 >9 không bU các tán cây xung quanh c3n trC. Các d` liu t_c th;i tD
c3m bi4n >BTc Máy >o trB;ng thu th=p và chuy9n sang d:ng sS và công khai trên trang m:ng.
Có m6t h thSng máy tính riêng lu trong nhà >9 thu th=p d` liu và >Ba vào cd sC d` liu. Các
d` liu cang >BTc g@i t8i AIT qua m:ng. H6p Máy >o trB;ng ngoài tr;i và thi4t bU máy tính
trong nhà >BTc nSi b?ng cáp m:ng LAN.

Hình 3. &im c( nh có v* l,ng k và máy -nh m.ng, và h0p ngoài tri có Máy o trng
và các m.ch liên kt.

Chi tit h thng

Máy >o trB;ng là thi4t bU n?m C trung tâm h thSng c3nh báo s8m hin tBTng sAt lC >It.
Máy >o trB;ng mà m6t là m6t Robot quan trVc th<c >Ua theo m:ng bao gKm m6t t=p hTp các
c3m bi4n ph_c, m6t máy ch^ m:ng, m6t máy 3nh giao th_c m:ng (IP), m6t mô >un M:ng n6i
b6 (LAN) và m6t mô >un m:ng LAN không dây. Nó có th9 cung cIp m6t gi3i pháp ngoài tr;i
trong vic ki9m soát môi trB;ng và có th9 s@ dAng >9 _ng dAng c3m bi4n th;i gian th<c trên
>Kng ru6ng và các tin ích khác. Bên trong FS là m6t máy ch^ m:ng >BTc cài sfn và m6t b6
www.vncold.vn
5
chuy9n >Oi tBdng t< thành sS A/D. bin áp tBdng t< tD c3m bi4n >BTc chuy9n >Oi và hi9n thU
trên trang m:ng nhB d` liu d:ng b3ng.

Máy >o trB;ng >BTc trang bU m6t máy 3nh m:ng IP Toshiba IK-WB21A >ính kèm. Máy
3nh m:ng IK-WB21A có th9 chuy9n các hình 3nh >6ng hoWc 3nh t•nh trong th;i gian th<c qua
Internet hoWc m:ng n6i b6. Máy 3nh >BTc trang bU giao din m:ng chuLn Ethernet. Máy 3nh
có b6 ph=n chuy9n >6ng ngang (trái/ph3i) và dNc (lên/xuSng) gVn sfn và có th9 >iJu khi9n
qua trình duyt m:ng >9 thay >Oi hB8ng Sng kính máy 3nh. Máy 3nh có th9 >BTc cài >Wt trB8c
>9 di chuy9n t8i các vU trí xoay và phóng khác nhau trong kho3ng th;i gian cS >Unh.
B6 ph=n trong nhà bao gKm ch^ y4u là các máy tính PC mini ch:y trên nJn Linux. Bên

trong h6p Linux, các d` liu tD c3m bi4n k4t nSi v8i Máy >o trB;ng >BTc thu th=p >Unh kq bCi
m6t chBdng trình phA và lBu trong m6t cd sC d` liu riêng bit. Các hình 3nh >BTc máy 3nh
m:ng >Ba lên cang có th9 >BTc lBu nguKn trong cd sC d` liu bCi chBdng trình phA này. Bên
c:nh chBdng trình phA cang có chBdng trình t:o tp tin phân cách b?ng dIu ph3y (CSV). Tp
tin CSV >BTc t:o ra >Unh kq và >BTc chuy9n m6t gi; m6t lGn t;i máy ch^ SSG t:i AIT b?ng
SFTP. MAc >ích là >9 chuLn hóa d` liu trên th<c >Ua vào cd sC d` liu trong máy ch^ C AIT.
Các hình 3nh tD máy 3nh m:ng cang >BTc chuy9n t8i AIT. Do không có nSi m:ng On >Unh C
các khu v< c vùng xa, m6t mô dem GPRS >BTc s@ dAng >9 nSi m:ng nhB nêu trong Hình 4.

Hình 4. S3 4 m.ng và toàn c-nh h5 th(ng
Hình vE cang cho thIy m6t sS chi ti4t k4t nSi c3m bi4n. Va lBTng k4 thu6c lo:i thùng l=t và
>BTc >Iu nSi ti4p v8i Máy >o trB;ng qua m6t b6 >4m. C3m bi4n >o áp suIt nB8c, là bi4n
d:ng k4, >BTc >Iu nSi v8i Máy >o trB;ng qua m6t b6 khuy4ch >:i. Máy 3nh m:ng nSi v8i h
thSng v8i giao din Ethernet. Vì khu v<c này dM bU mIt >in, có các b6 nguKn d< phòng UPS
>BTc cIp cho các h thSng ngoài nhà và trong nhà v8i th;i gian s@ dùng nhiJu gi;.
www.vncold.vn
6
bGu tiên liên k4t không dây sE >BTc ki9m tra gi`a các b6 ph=n và thi4t bU trong nhà, sau >ó
thay th4 b?ng liên k4t LAN có dây, vic k4t nSi không dây ch_ng tv s< không On >Unh do
thi4u >B;ng truyJn thƒng thích hTp cho các tín hiu WiFi.

Thi4t bU nSi âm thanh cang >BTc cIp cho H6p Linux >ã >BTc thi4t k4 >9 phát ra các âm
thanh c3nh báo khác nhau tùy theo m_c >6 khLn cIp.
Tiêu chu+n Cnh báo sm và Giao din "- h.a
H thSng _ng dAng m6t thu=t toán d<a trên các quan sát cAc b6 >9 >Ba ra nh`ng l;i c3nh báo
theo các m_c >6 khác nhau. Các m_c >6 c3nh báo >BTc xác >Unh theo d` liu tD hai thi4t bU
>o kích thB8c, và va lBTng k4. Tiêu chuLn c3nh báo >BTc mô t3 nhB sau (R24 và R72 là
lBTng mBa ban >Gu trong vòng 24 gi; và 72 gi;, và e1 và e2 là các h sS dUch chuy9n):

C3nh báo I (C3nh báo >Gu tiên, Màu vàng)

N4u (R24>100mm && R24 > 250mm-R72)

C3nh báo II (ChuLn bU sd tán, Màu da cam)
N4u (R24 > 150mm && R24> 350mm-R72) || (C3nh báo I && (e1 > 2mm/hr or e2 >
2mm/hr))

C3nh báo III (Sd tán, Màu >v)
N4u (C3nh báo I || C3nh báo II) && (e1 > 5mm/hr || e2 >5mm/hr)

Hình 5. Giao di5n 4 h8a cho quan sát t.i a ph3ng và toàn c<u
Bên c:nh vic d< phòng k4t nSi v8i loa phóng thanh >9 phát >i các âm thanh c3nh báo khác
nhau, m6t giao din >K hNa >BTc >Ba ra t:i >Ua phBdng >9 dân cB có th9 thIy d` liu th9 hin
www.vncold.vn
7
các m_c >6 c3nh báo khác nhau b?ng cách s@ dA ng các màu sVc khác nhau. Giao din >K hNa
cang th9 hin hình 3nh tD máy 3nh m:ng các d` liu tD c3m bi4n theo d:ng >K thU và b3ng
bi9u >dn gi3n (Hình 5). M6t màn hình >BTc nSi v8i H6p Linux t:i >Ua phBdng >9 dân cB có
th9 thIy >BTc tr:ng thái hin t:i. Chúng tôi ngh• r?ng d:ng trình bày >K thU vJ m_c >6 c3nh
báo >9 mNi ngB;i có các hành >6ng th<c t4 là vô cùng quan trNng, bCi vì nh`ng ngB;i không
có trình >6 không th9 hi9u >BTc các d` liu quan trVc thô.

Giao din hình 3nh tBdng t< có th9 >BTc >Ba lên m:ng cùng v8i các d` liu và hình 3nh >BTc
g@i t8i máy ch^ SSG C AIT, Thái lan.

Tho lu/n
Chúng tôi nh=n thIy k4t nSi m:ng GPRS ho:t >6ng hiu qu3 khi th@ trong phòng thí nghim,
nó không On >Unh nhB v=y khi _ng dAng trên th<c >Ua. Các d` liu tD Banjarnegara t8i AIT
thB;ng xuyên bU ngVt quãng. MWc dù vic công bS d` liu trên m:ng có th9 bU c3n trC thB;ng
xuyên n4u làm theo cách này, h thSng c3nh báo cho khu v<c nông thôn t:i hin trB;ng >Ua
phBdng l:i không bU trC ng:i. Dân cB >Ua phBdng hoàn toàn có th9 s@ dAng h thSng c3nh báo

s8m và kh3 nkng quan sát d` liu. Các d` liu công bS trên m:ng có th9 luôn >BTc >Ba lên
n4u có k4t nSi m:ng.

MWc dù h thSng c3nh báo s8m này không hoàn h3o 100%, chúng tôi tin tBCng r?ng h
thSng ki9m soát th;i gian th<c có th9 là m6t mô hình cho h thSng x@ lý t:i các khu v<c dân
cB dM bU sAt lC >It trên toàn th4 gi8i. Khi >BTc k4t nSi v8i SSG, h thSng c3m bi4n này có th9
>BTc _ng dAng r6ng rãi không ch~ trong h thSng c3nh báo s8m hin tBTng sAt lC >It mà còn
có th9 C các d:ng khác c^a h thSng ngkn chWn và kìm ch4 th3m hNa, trong vic ki9m soát
môi trB;ng và nông nghip, trong các ngành công nghip, an ninh và h‰ trT cu6c sSng hàng
ngày.

C3m bi4n Châu Á >BTc h‰ trC bCi M:ng thi4t bU c3m bi4n (SSG) và Tr:m SOS sE cho
chúng ta m6t gi3i pháp cho vic ki9m soát môi trB;ng th;i gian th<c m=t >6 cao. Vic _ng
dAng không gi8i h:n trong l•nh v<c nghiên c_u sAt lC >It mà có th9 _ng dAng cho các lo:i
th3m hNa khác, an toàn th<c phLm và an ninh và c3 các vIn >J môi trB;ng khác.