nghiên cứu và xây dựng thử nghiệm (prototype) giải pháp hệ thống mạng quan trắc tự động bằng công nghệ sensor web phục vụ giám sát chỉ số môi trường ứng phó biến đổi khí hậu

THUYẾT MINH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC


I. THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI
1
Tên đề tài
2
Mã số
Nghiên cứu và xây dựng thử nghiệm (Prototype)
giải pháp hệ thống mạng quan trắc tự động bằng
công nghệ Sensor Web phục vụ giám sát chỉ số
môi trường ứng phó biến đổi khí hậu.

3
Dạng đề tài
□ Nghiên cứu cơ bản
 Nghiên cứu triển khai
4
Thời gian thực hiện: 12 tháng
5
Cấp quản lý
( Từ tháng 12/2010 đến tháng 12/2011 )
Sở KH và CN tỉnh Trà Vinh
6
Kinh phí: 947.770.000 đồng, trong đó:
Nguồn
Tổng số (đồng)
- Từ Ngân sách sự nghiệp khoa học
747.770.000
- Từ nguồn khác (ghi rõ nguồn cấp) Do
hãng Mecoso Corp tài trợ thông qua Trung

tâm Ứng dụng Công nghệ Thông tin phía Nam
200.000.000
7
□ Thuộc Chương trình (ghi rõ tên chương trình)

Nghiên cứu khoa học và công nghệ


□ Tự đề xuất □ Đặt hàng (công văn số…… )
8
Chủ nhiệm đề tài
Họ và tên: Nguyễn Thanh Liêm
Năm sinh: 1968 Nam/Nữ: Nam
Học vị: Kỹ sư Chuyên ngành: Trồng trọt
Năm đạt học vị: 1995
Chức danh khoa học: Chuyên ngành: Năm được phong chức danh:
Chức vụ (nếu có): Phó Giám đốc
Tên cơ quan đang công tác: Sở Tài nguyên và Môi trường.
Địa chỉ cơ quan: Số 478A, đường Mậu Thân, phường 6, thị xã Trà Vinh
Điện thoại cơ quan: (074) 3840280 Fax (074) 3840160
Địa chỉ nhà riêng: Đường Mậu Thân, khóm 10, phường 9, thị xã Trà Vinh
Điện thoại nhà riêng: 074 3840757 ĐTDĐ: 091 8107613
E-mail: ; ;

2
Số tài khoản: 0102137424
Ngân hàng hoặc kho bạc: Ngân hàng Đông Á Chi nhánh Trà Vinh

9
Cơ quan chủ trì và quản lý đề tài

9.1. Tên cơ quan chủ trì đề tài: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Trà Vinh
Điện thoại: 074 3840280 Fax: 074 3840160
E-mail: Website:
Địa chỉ: Số 478A, đường Mậu Thân, phường 6, thị xã Trà Vinh
9.2. Cơ quan quản lý đề tài: Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Trà Vinh.
9.3. Cơ quan phối hợp: Trung tâm Ứng dụng Công nghệ Thông tin phía Nam (Cục
Công nghệ thông tin,Bộ Tài nguyên và Môi trường) (CIREN)

II. NỘI DUNG KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI
10
Mục tiêu của đề tài
 Nghiên cứu và chế tạo thử nghiệm bộ thiết bị quan trắc tự động phục vụ quan
trắc môi trường nước ngậ p mặn phục vụ một phần nhu cầu ứng phó biến đổi
khí hậu.
 Thiết lập khung hệ thống thông tin quan trắc môi trường trên cơ sở kết nối trực
tiếp, trao đổi thông tin với các thiết bị quan trắc được chế tạo và tương thích
chuẩn mở OGC nhằm tích hợp nhiều nguồn thông tin từ các hệ thống khác
nhau, đặc biệt hệ thống thông tin địa lý và viễn thám.
11
Tổng quan tình hình nghiên cứu và tính cấp thiết của đề tài
Theo các báo cáo về biến đổi khí hậu và báo cáo chương trình mục tiêu quốc gia về
ứng phó với tình trạng biến đổi khí hậu, Việt Nam là một trong số các nước bị ảnh hưởng
xấu, nặng nề nhất bởi sự dâng lên của nước biển, sự xâm nhập mặn,… dẫn đến tình trạng
thay đổi sinh thái và ảnh hưởng đến kinh tế, xã hội của quốc gia.
Theo kịch bản biến đổi khí hậu, nếu mực nước biển dâng lên 70cm thì khoảng trên
10% diện tích đất đồng bằng sông Cửu Long bị mất và nếu mực nước dâng lên 3m thì gần
như toàn bộ đồng bằng Sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long sẽ hoàn toàn bị ngập
nước. Các lý do để giải thích hiện tượng này đã và đang được các nhà khoa học nghiên
cứu và giải thích nhưng một thực tế rõ ràng là nước biển đang dâng lên theo các mốc thời
gian gần đây gây tổn hại đến nền kinh tế và làm xáo trộn xã hội. Biến đổi khí hậu có thể

là tác nhân gây ra các thảm họa về sóng thần, tần suất bão ngày càng nhiều và mạnh
hơn,… Đó là những thảm họa mang tính khẩn cấp. Những thảm họa này không thể khống
chế được và chúng ta cần có giải pháp đương đầu, thích ứng nhằm giảm thiểu tổn thất.
Nhưng nhìn chung mọi diễn biến của hệ thống môi trường đều biến đổi có tính quy
luật và mang tính cân bằng động. Trong đó, vấn đ ề nước biển dâng cao tác động đến môi
trường đều diễn biến theo thời gian, cho dù khoảng thời gian biến đổi ngày càng ngắn hơn

3
so với trước đây. Các sự cố ô nhiễm môi trường như sông Nhuệ, sông Đáy, sông Thị Vải,
các hiện tượng xâm nhập mặn ở miền Tây Nam Bộ,…đã gây tổn thất nặng nề về kinh tế
và từ đó tạo ra các bất ổn về xã hội. Sự can thiệp của chúng ta thường chậm và có tính
chất giải quyết hậu quả do các sự cố đó gây nên. Chính vì thế, thay vì chúng ta thụ động
đợi sự cố xảy ra mới ứng phó, chúng ta cần phải có các giải pháp chủ động giám sát các
diễn biến để ứng phó kịp thời trước khi xảy ra thảm họa, thiên tai,… Một mạng lưới quan
trắc tự động là cần thiết để giải quyết vấn đề này. Các trạm quan trắc sẽ được đặt tại các
vị trí cần thiết trên địa bàn tỉnh. Theo định kỳ đã được cài đặt hoặc đột suất các thiết bị
này sẽ lấy mẫu, phân tích tự động và trả kết quả về trung tâm. Một thiết bị có thể gắn một
hay nhiều đầu đọc (sensor) phục vụ quan trắc nhiều chỉ số khác nhau tủy thuộc vào từng
mục tiêu quan trắc. Các thiết bị trong các mạng lưới cần phải tích hợp được với nhau
nhằm hỗ trợ tối đa trong việc ra quyết định ứng phó với diễn biến của môi trường. Các số
liệu quan trắc phải đư ợ c công bố, chia sẻ giữa các hệ thống khác nhau nhằm tận dụng các
quan điểm nhìn nhận vấn đề môi trường dưới nhiều khía cạnh khác nhau. Điều này thực
sự có lợi cho các nhà quản lý trước khi đưa ra quyết định cuối cùng để ứng phó.
Một trong những giải pháp đó là ứng dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật trong lĩnh
vực điện tử, công nghệ thông tin và truyền thông (ICT) vào việc giám sát diễn biến môi
trường nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau:
 Đáp ứng thời gian thực hoặc gần với thời gian thực: Nếu hàng năm chúng ta đã
xây dựng báo cáo diễn biến môi trường, bây giờ chúng ta cần phải có một hệ
thống cảnh báo về diễn biến môi trường thông qua giá trị các chỉ số môi
trường cơ bản với khoảng thời gian dày hơn: theo ngày, giờ và theo yêu cầu

đột xuất bất cứ lúc nào. Các số liệu sẽ được lưu trữ và kết xuất báo cáo diễn
biến theo thời gian. Đồng thời cảnh báo về các hiện tượng đột biến để kịp thời
ứng phó.
 Tích hợp, đồng vận hành với các hệ thống GIS khác nhằm hỗ trợ công tác ứng
phó với diễn biến bất thường của khí hậu và môi trường.
 Đáp ứng chuẩn mở nhằm đảm bảo khả năng hòa nhập với các hệ thống quốc
tế nhằm tận dụng nguồn lực quốc tế để ứng phó với diễn biến bất thường.
 Thông tin cảnh báo được tự động thông báo đến nhiều phương tiện truyền
thông.
Để thỏa mãn các yêu cầu nêu trên, công nghệ giám sát, quan trắc tài nguyên và môi
trường bằng thiết bị quan trắc tự động sử dụng các bộ cảm biến điện tử (sensor) và tự
động gửi số liệu về Trung tâm quan trắc đã và đang ngày càng phát triển mạnh hiện nay
trên thế giớ i và tại Việ t Nam. Với các thiết bị quan trắc tự động chúng ta có thể lấy được
số liệu quan trắc trực tiếp tại thực địa bất cứ khi nào và bất cứ ở đâu. Đồng thời với một
hệ thống thông tin quan trắc được thiết lập tốt sẽ giúp chúng ta tích hợp được nhiều nguồn
dữ liệu, đặc biệt các dữ liệu GIS và viễn thám với các số liệu quan trắc để đưa ra các
quyết định chính xác hơn và đáp ứng thời gian thực diễn biến của môi trường.
Các thiết bị quan trắc tự động có thể được điều khiển hoạt động từ xa bằng công nghệ
viễn thông hoặc điều khiển trực tiếp thông quan các ứng dụng đi kèm. Thời gian lấy mẫu
của các thiết bị quan trắc tự động được tùy biến và có thể quan trắc nhiều chỉ số tại một
thời điểm. Điều này rất có ý nghĩa đối với khoa học môi trường, đặc biệt giúp chúng ta có
được các mô hình tương quan diễn biến thay đổi giữa các chỉ số tại một vị trí không gian

4
với độ chính xác cao, được tính toán với một chuỗi dữ liệu quan trắc gần như liên tục.
Mô tả chi tiết các thành phần cơ bản của sensor được trình bày chi tiết hơn ở phần
11.1
11.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài
Hiện nay có rất nhiều công ty trên thế giới đã và đang cung cấp các thiết bị cảm ứng
(sensor) cho việc giám sát môi trường và là hướng đi đang phát triển mạnh trên thế giới.

Thậm trí đã có nhiều sensor ứng dụng công nghệ cao để phát hiện các vi khuẩn hoặc virus
trong môi trường sống và làm việc của con ngư ời, điều đ ó đã minh chứng sự phát triển
ngày càng mạnh trong việc ứng dụng sensor phục vụ đời sống của con người. Trong lĩnh
vực giám sát môi trường có một số công ty như sau:
 Global Water Instrumentation inc. (
 WTW (tên viết tắt của Wissenschaftlich-Technische Werkstätten GmbH)
( /en/)
 Sentech Sensor technologies
( .
 YSI incorporated (
 Hoặc tham khảo tại Green Page (
Nhìn chung, các thiết bị quan trắc gồm các phần chính như sau:













 Các đầu đọc sensor (SE): các đầu đọc có thể được thiết kế và sản xuất độc lập
hoặc chung với các bộ phận khác của thiết bị. Nhiệm vụ các đầu đọc sensor là
lấy mẫu và phân tích mẫu. Mỗi mộ t đầu đọc có thể chỉ thực hiện quan trắc cho
một chỉ số. Nhưng cũng có đầu đọc phục vụ nhiều chỉ số. Nhìn chung các đầu
đọc sensor rất đa dạng và phong phú với nhiều chủng loại và giá cả khác nhau.

Các sensors được nối với phần điều khiển (Processor Board) thông qua các
giao tiếp điện tử.



Hình 1: Các thành phần của thiết bị quan trắc tự động


5

Hình 2: Đầu đọc sensor quan trắc nhiều chỉ số ( )


Hình 3: Đầu đọc sensor quan trắc một chỉ số ( )


 Phần điều khiển: giống như mainboard của máy tính, đây là bộ phận tiếp nhận
các dữ liệu, thông tin và xử lý, lưu trữ (Data logger) đồng thời có nhiệm vụ
điều khiển và kiểm tra hoạt động của các bộ phận khác.
 Truyền tin (RF) : Là bộ phận có nhiệm vụ truyền tải các dữ liệu quan trắc về
trung tâm thông tin và tiếp nhận các “lệnh” từ Trung tâm thông tin để thiết bị
sensor thực hiện. Môi trường truyền tin thường là :
- Thông qua đường dây hữu tuyến (đây điện thoại) có sử dụng các
Modem quay số PSTN.
- Thông qua các sóng vô tuyến (RF) : UHF, Zigbee, …tùy thuộc vào từng
phạm vi quan trắc sẽ có những giải pháp tích hợp.
- Thông qua mạng di động: sử dụng các GSM Modem có hỗ trợ GPRS
hoặc SMS để truyền tin. Các giải pháp sử dụng các modem Egde, 3G
cũng rất sẵn trên thị trường. Ưu điểm của giải pháp này là cài đặt dễ
dàng và gần như không phụ thuộc không gian địa lý ở VN (đã phủ sóng

GSM trên toàn lãnh thổ).
- Thông qua vệ tinh: chi phí đầu tư cao.
Trên thế giới đã có nhiều mạng lưới quan trắc tự động phục vụ giám sát tài
nguyên và môi trường. Tuy nhiên, các mạng lưới này được hình thành theo chủ quan của
các hãng, của từng tổ chức. Đa số các mạng quan trắc vẫn còn lệ thuộc vào công nghệ
riêng của từng hãng, chưa thực sự đồng vận hành hay tích hợp được với nhau. Trong khi
đó vấn đề tích hợp, đồng vận hành giữa các hệ thống đóng vai trò quan trọng trong việc
hoạch định chính sách đối với việc ứng phó biến đồi khí hậu và giám sát tài nguyên, môi
trường. Các mạng lưới sensor có thể hình thành dưới nhiều hình thức như Mesh Network
dùng trong phạm vị không gian nhỏ cho đến các mạng lưới sensor được truyền tải thông

6
tin, dữ liệu qua vệ tinh.

Hình 4: ZigBee Network

Một trong những xu hướng mới hiện nay là tiến tới xây dựng các hệ thống quan
trắc có khả năng đồ ng vận hành và tích hợp được với nhau trên cơ sở các chuẩn mở quốc
tế. Tổ chức OGC (OpenGIS) đã tiên phong đảm nhiệm nhiệm vụ này. Trên cơ sở bộ đặc
tả Sensor Web Enablement (SWE) , các tổ chức lớn đã triển khai các hệ thống tích hợp
hoặc có khả năng tích hợp để tạo thành một mạng lưới sensor rộng khắp trên địa bàn
nghiên cứu. Một trong những hệ thống tiêu biểu đó là “hệ thống quan sát đại dương tích
hợp” () trên cơ sở các chuẩn mở của OGC SWE.


Hình 5: Hình ảnh mạng quan trắc theo OGC SWE của OpenIOOS.org
Một đề tài nghiên cứu tương tự “Nghiên cứu xây dựng hệ thống quan trắc tự động chất
lượng nước thải tại các Khu chế xuất-Khu công nghiệp ở Thành phố Hồ Chí Minh” do

7

PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn làm chủ nhiệm. Đề tài sử dụng môi trường truyền tin giữa
thiết bị sensor và trung tâm thông tin thông quan đường dây điện thoại hữu tuyến, đề xuất
một số yêu cầu cơ bản về thông số quan trắc, xây dựng được mô hình thí điểm, Tuy
nhiên đề tài chưa đề cập đến việc xử lý tính đa dạng của thiết bị, khả năng tích hợp hệ
thống và chưa đề cập đến việc tuân thủ theo đặc tả của OGC Sensor Web Enablement. Đề
tài vẫn là một tài liệu để chúng ta có thể học hỏi, kế thừa và phát triển.
Tại Việt Nam hiện có nhiều khu chế xuất, nhà máy,… và các cơ quan Nhà nước đã
trang bị các thiết bị giám sát môi trường để phục vụ cho công tác quản lý và giám sát tài
nguyên và môi trường. Tuy nhiên các giải pháp và thiết bị tại Việt Nam và trên nhiều
nước trên thế giới (ngay cả các nước tiên tiến trên thế giới) vẫn còn một số vấn đề chúng
ta cần cân nhắc như sau:
 Sự đa dạng các giải pháp và thiết bị thường kéo theo nhiều khó khăn trong vấn đề
tích hợp các nguồn dữ liệu được thu thập bởi các sensor khác nhau (của các công
ty cung cấp khác nhau). Thực tế để giải quyết các vấn đề chuyển đổi dữ liệu từ
các sensor vào cơ sở dữ liệu không phải là vấn đề không thể giải quyết nhưng sự
đa dạng lại là vấn đề khi chúng ta muốn phát triển một hệ thống giám sát môi
trường thực sự. Chúng ta lấy ví dụ của Hyundai VinaShin ở vịnh Vân Phong: Tại
đó có 1 trạm quan trắc phục vụ giám sát chất lượng nước. Hệ thống giám sát tại
VinaShin hoạt động tốt nhưng các nhà quản lý về Môi trường (Sở TN&MT tỉnh
Khánh Hòa) mong muốn các dữ liệu của trạm quan trắc phải khách quan truyền
tải tự động về Sở TN&MT. Giải pháp cho vấn đề này đã được Công ty WTW đưa
ra là trang bị thêm các GSM modem và truyền dữ liệu qua GPRS hoặc SMS.
Ngoài phần mềm do hãng cung cấp, Sở TN&MT cần thấy phải trang bị thêm 1
phần mềm có khả năng phân tích luồng dữ liệu, cập nhật vào CSDL và xây dựng
báo cáo diễn biễn môi trường tại Hyundai VinaShin. Việc viết ra một phần mềm
như vậy không nhiều khó khăn đối với các nhà CNTT và điện tử viễn thông,
nhưng câu hỏi đặt ra là nếu Sở TN&MT tỉnh cần giám sát 100 điểm trên địa bàn
tỉnh với các công nghệ khác nhau thì phần mềm sẽ viết như thế nào? Ở đây rõ
ràng chúng ta bị lệ thuộc rất nhiều vào “chuẩn riêng của từng hãng” và vai trò
quản lý Nhà nước cần phải thể hiện trong lúc này để đưa các sản phẩm của các

công ty vào quỹ đạo chung. Hiện tượng này xảy ra không chỉ ở Khánh Hòa mà
còn ở các tỉnh thành khác trên Việt Nam, trong đó có Trà Vinh.
 Sự lệ thuộc còn thể hiện rõ ở chỗ nếu chúng ta sử dụng một sensor của một hãng,
chúng ta lại phải sử dụng chính các bộ controllers của hãng đó. Tính độc lập giữa
bộ controllers với các sensor vẫn chưa được giải quyết thỏa đáng trong khi nhu
cầu đặt ra là làm sao một bộ Controller có thể gắn kết nhiều loại sensor khác nhau
mà vẫn hoạt động được bình thường. Hãy nhìn main board của máy tính, với
cổng USB chúng ta có thể gắn kết nhiều thiết bị khác nhau (Mouse, key-board,
Mobile phone, Camera, Disk drivers,…). Nếu chúng ta làm chủ được công nghệ
tạo ra Controller thì việc phát triển các hệ thống mạ ng lưới quan trắc sẽ linh động
và dễ dàng mở rộng hơn rất nhiều chỉ vì đơn giản là chúng ta có nhiều sự chọn
lựa hơn trong thế giới sensor.
 Vị trí không gian của từng sensor đóng vai trò quan trọng trong việc mô hình hóa
các bài toán về Môi trường, đồng thời là cơ sở để đưa ra các quyết định chính
xác. Với một dữ liệu về chỉ số môi trường bất thường nào đó xuất hiện cách khu

8
nuôi trồng thủy sản hoặc ruộng đồng 10 km thì việc ra quyết định sẽ rất khác
nhau so với khi cách xa 20 km. Một mạng lưới sensor với việc cung cấp giá trị
quan trắc theo thời gian thực sẽ giúp các nhà khoa học, các trung tâm, viện
nghiên cứu , các nhà quản lý triển khai các mô hình dự đoán diễn biến về môi
trường và đưa ra các giải pháp, quyết định ứng phó chính xác hơn. Trong các hệ
thống quan trắc hiện tại, thông tin về vị trí không gian chưa được quan tâm đúng
mức gây khó khăn trong việc khai thác các dữ liệu quan trắc.
 Các mạng lưới quan trắc chưa có được một hệ thống hạ tầng cơ sở thông tin hiện
đại trên cơ sở tích hợp các nguồn dữ liệu địa lý từ các nguồn dữ liệu khác nhau.
Đồng thời hệ thống phải có khả năng cung cấp thông tin cho các hệ thống khác
qua các giao tiếp mở. Thông qua công nghệ dịch vụ web (Web Service
Technology), hệ thống cho chúng ta biết vị trí các điểm quan trắc, các điểm quan
trắc được thực hiện bằng công nghệ nào? Độ chính xác ra sao và cách thức tiếp

cận các số liệu do các điểm quan trắc như thế nào? Định dạng dữ liệu trả về,…?
 Kinh phí đầu tư cho các điểm quan trắc bằng công nghệ sensor thường rất cao so
với khả năng đầu tư của Việt Nam. Hiện nay vẫn chưa có sự phân tích lợi ích về
việc chế tạo hệ thống này so với các giải pháp mua trọn gói của nước ngoài.
Chính vì thế, việc đầu tư cho những bước đi ban đầu trong việc nghiên cứu và
phát triển hệ thống mạng lưới quan trắc bằng sensor là cần thiết để chúng ta có cơ
sở định hướng phát triển lĩnh vực này trong tương lai trong khi thị trường nhu cầu
ngày càng rộng tại Việt Nam và trên thế giới. Đồng thời làm cơ sở để đưa ra các
chi tiêu về kỹ thuật, công nghệ cho các thiết bị quan trắc khi triển khai các dự án
lớn về giám sát tài nguyên và môi trường.

Đề tài “ Nghiên cứu và xây dựng thử nghiệm (Prototype) giải pháp hệ thống
mạng quan trắc tự động bằng công nghệ Sensor Web phục vụ giám sát chỉ số môi
trường ứng phó biến đổ i khí hậu.” sẽ giải quyết một phần các vấn đề nêu trên. Nhằm
tránh lệ thuộc vào các thiết bị có sẵn của các hãng và thụ động về thông tin về các thiết bị
quan trắc, đề tài sẽ nghiên cứu và chế tạo thử nghiệm thiết bị quan trắc theo hướng áp
dụng chuẩn mở trong lĩnh vực điện tử viễn thông. Thiết bị được chế tạo thử nghiệm sẽ
đảm nhiệm quan trắc 3 chỉ tiêu sau :
 Đo nhiệt độ nước (Temparater) : Đây là chỉ số đơn giản nhưng đóng vai trò
quan trọng trong việc bảo đảm chất lượng nước và thông số quan trọng trong môi
trường nước. Sự biến đổi khí hậu sẽ làm thay đổi nhiệt độ trái đất trong đó môi
trường nước là môi trường điều hòa khí hậu trên trái đất, cũng sẽ bị tác động.
Nhiệt độ nước là một trong những chỉ số bảo đảm sự sống còn của các thủy sinh
(cá, nghêu, thực vật,…ở dưới nước), nó điều hòa sự tập trung các oxy hòa tan và
ảnh hưởng đến tần suất phản ứng hóa, sinh trong môi trường nước. Các cá thể
sống trong môi trường nước đều chịu một chế độ nhiệt nhất định. Chính vì thế sự
thay đổi nhiệt độ nước sẽ ảnh hưở ng đến sự tồn tại của chúng và thay đổi đến chu
kỳ sinh học của chúng. Dưới góc độ phản ứng hóa sinh trong môi trường nước,
các nhà khoa học đã chứng minh rằng nhiệt độ nước càng cao thì các phản ứng
hóa và trao đổi chất trong môi trường nước tăng mạnh do đó làm giảm lượng

đáng kể oxy hòa tan trong nước gây ra hiện tượng cá bị chết. Chỉ số nhiệt độ
nước được coi như là chỉ số bắt buộc trong quan trắc chất lượng nước phục vụ
bảo vệ sinh thái và đa dạng sinh học.

9
 Độ dẫn điện (Conductivity) : Độ dẫn điện là một chỉ số đặc trưng để đo tổng
lượng ion hòa tan trong nước. Chỉ số độ dẫn điện thường được đo để xác định có
tính cảnh báo về độ nhiễm mặn hoặc độ đục của nước trong nhiều trường hợp. Độ
dẫn điện càng cao thì tổng lượng ion trong nước càng nhiều đối với vùng sinh
thái ngập mặn, cửa sông,…điều đó phản ảnh độ mặn đang tăng cao. Đối với vùng
đô thị sâu trong đất liền thì độ dẫn điện thường phản ảnh độ bẫn của nước (có sự
tham gia của các ion hưu cơ và vô cơ). Tuy nhiên độ dẫn điện được đo nhằm theo
dõi diễn biến chất lượng nước mang tính chất cảnh báo nếu có sự mất cân bằng
trong hệ thống sinh thái. Còn việc xác định nguyên nhân chính xác gây lên sự
thay đổi đột biến về độ dẫn điện cần phải khảo sát và lấy mẫu, phân tích cụ thể tại
phòng thí nghiệm. Giải pháp đo độ dẫn điện trong môi trường nước nhằm theo
dõi diễn biến môi trường được áp dụng rộng dãi vì chi phí thấp và hiệu quả cao.
Đối với vùng sinh thái ngập mặn và ít bị ảnh hưởng bởi các nguồn thải công
nghiệp, sinh hoạt thì độ dẫn điện và nhiệt độ nước được dùng để xác định độ
mặn, lượng oxy hòa tan (TDS) rất hữu hiệu thông quan phương trình tương quan
giữa chúng.
 Mực nước dâng (Water Level) : Chỉ số mực nước dâng là một chỉ số vật lý
trong môi trường nước. Độ cao của mực nước, được xác định so với hệ thủy
chuẩn quốc gia, cần được xác định thường xuyên nhằm nắm bắt được quy luật và
diễn biến xu thế của hệ thống sinh thái vùng ngập mặn và ảnh hưởng bởi thủy
triều. Vấn đề nước biể n dâng đ ang được cộ ng đồng thế giới quan tâm vì nó tác
động ngày càng rõ nét đến môi trường tự nhiên và kinh tế-xã hội.
Đề tài sẽ tập trung vào việc thiết kế bộ phận điều khiển. Các đầu cảm biến (sensor
header) được mua từ các Công ty có uy tín trên thế giới (Dự kiến sẽ tham khảo và sử
dụng các đầu cảm biến của hảng Global Water, WTW,…). Các đầu cảm biến được hãng

Mecoso Corp hỗ trợ không tính vào chi phí thực hiện đề tài
Các thiết bị quan trắc sẽ được gắn trực tiếp tại thực địa để kiểm chứng các kết
quả đạt được. Tuy nhiên do kinh phí có hạn và trong khuôn khổ đề tài khoa học nên
chúng tôi dự tính vị trí đặt các thiết bị quan trắc như sau :
- Một thiết bị quan trắc sẽ được gắn tại vùng Duyên Hải Trà Vinh, dự tính tại
vùng ven biển, cửa sông Cổ Chiên huyện Duyên Hải.
- Một thiết bị được lắp đặt tại bờ sông Cổ Chiên huyện Châu Thành.
- Một thiết bị được lắp đặt tại bờ sông Cổ Chiên thành phố Trà Vinh.
Vị trí đặt thiết bị này chỉ tạm thời phục vụ quá trình nghiên cứu của đề tài. Vị trí
giám sát cố định sẽ được quy hoạch chi tiết và cấp thẩm quyền phê duyệt trong đề tài, dự
án khác.

10

Hình 6: Vị trí dự tính đặt thiết bị quan trắc thử nghiệm


STT
Chỉ tiêu so sánh
Thiết bị của đề
tài
Thiết bị nước
ngoài
(IQ2020XT của
hãng WTW)
Đánh giá
1
Độ chính xác
Sử dụng đầu cảm
biến của nước

ngoài
Sử dụng đầu
cảm biến của
chính hãng
hoặc của các
hãng khác
Tương đương CE
certificate.
(Theo chuẩn của
Mỹ, EU hoặc Úc)
2
Phương thức truyền
tin
- Truyền tin
bằng SMS.
- Kết nối
không dây
- Sóng radio cần
phải đăng ký và
Điểm Trà Vinh
Điểm Châu Thành
Điểm Duyên Hải

11
- Truyền tin
bằng GPRS.
- Truyền tin
bằng PTS
Modem(Optio
nal)

qua sóng
radio.
khả năng truyền
dữ liệu số đi xa
không cao.
- Sử dụng GPRS
(tương lai 3G)
phù hợp với
chiến lược phủ
sóng của ngành
viễn thông Việt
Nam.
3
Màn hình điều khiển
và phím điều khiển
- Không có
- Có, tinh thể
lỏng.
Điều khiển thiết bị
thông qua máy tính
hoặc từ xa. Màn
hình tinh thể lỏng
thường hay bị hư
hỏng và không
hiệu quả khi thiết
bị được lắp đặt trên
thực địa chịu nhiều
mưa nắng, nhiệt độ
cao.
4

Khả năng mở rộng
các đầu sensor
- Hỗ trợ 4 đầu
sensor
- Hỗ trợ 20
đầu sensor
WTW cung cấp
giải pháp mở rộng
điểm đo với 20 đầu
sensors với 1
controller.
Tính năng này sẽ
được đề xuất mở
rộng trong tương
lai.
5
Bộ lệnh điều khiển
- Lấy thông tin
hiện trạng
máy (Nhiệt
độ, năng
lượng).
- Định thời gian
lấy mẫu.
- Tùy biến điều
khiển thiết bị
khi cần.
- Lấy thông tin
hiện trạng
máy (Pin,

năng lượng).
- Định thời
gian lấy mẫu.
Tương đương vì
nhóm tác giả tham
khảo các tính năng
bộ lệnh của các
máy nước ngoài.
- Thiết bị được
chế tạo có khả
năng tùy biến
điều khiển cao
hơn vì làm chủ
được công nghệ
điển tử cũng như
phần mềm trong
thiết bị.
6
Tính linh hoạt và mở
- Không phụ
- Phụ thuộc


12
rộng
thuộc vào
hãng chế tạo
sensor và thiết
bị của đề tài.
vào chính

hãng chế tạo
sensor và
thiết bị.
7
Phần mềm xử lý
- Là một hệ
thống thông
tin CSDL
quan trắc theo
hướng chuẩn
mở.
- Khả năng mở
rộng và tích
hợp dữ liệu
cao.
- Phần mềm
đơn giản,
quản lý dữ
liệu dạng
bảng, Excel
Hệ thống thông tin
của đề tài có nhiều
tính năng ưu việt
hơn hẳn.
Bảng 1: Bảng so sánh một số chi tiêu cơ bản với thiết bị nước ngoài

Đề tài thực hiện việc nghiên cứu 3 bộ thiết bị quan trắc và xây dựng hệ thống
quản lý số liệu quan trắc thu nhận được. Tổng quan các chức năng cụ thể của Hệ thống
bao gồm thiết bị quan trắc và phần mềm được minh họa bằng hình 7 dưới đây :

13
D1 D13
Internet
GPRS/SMS/
EDGE/3G
SMS
Database
Web ServiceGSM Modem
Mediator
Midleware applications
(Processing data)
Web Services
Sensor-network system
Web Applications
Sensor device
Update_Observation_time (B1)
Get Data (B1)
Get_Status (B1)
Send Data to sytem (A2,C6)
Send Status of Sensor device (A1,C7)
Se
n
d

Ale
r
t

Me
s

s
a
g
e

(
B
2
)
Other system
GetCapabilities (C2)
Laptop
DescribeSensor (C2)
GetObservations (C2)
Manage list of goals (offerings)
G
e
o
R
S
S

(
C
1
)
Manage list of sensor devices
Manage list of indices
Manage list of indices
Send a emergency message to sensor

Manage list of data array format
Manage list of Emergency Cell Phone
WMS
WFS
Non-member
sensors data
Workstation
Workstations
Show real-time data map
Show information of sensor device
Show observation data of sensor
Export data to Excel, graph,

Hình 7: Kiến trúc tổng quan toàn hệ thống thông tin quan trắc

11.2 Tính cấp thiết của đề tài :
Nhu cầu cần thiết thu thập các dữ liệu về tài nguyên và môi trường, đặc biệt là các dữ
liệu liên quan đến biến đổi khí hậu càng ngày càng trở nên cấp thiết. Những dữ liệu này
có liên quan trực tiếp đến các sự cố môi trường và việc ra quyết đ ịnh ứng phó cũng như

14
dự đoán những khả năng có thể xảy ra sẽ phụ thuộc nhiều vào các dữ liệu này. Chúng ta
càng có nhiều thông tin, dữ liệu một cách kịp thời chúng ta càng có nhiều khả năng ứng
phó tích cực với diễn biến môi trường. Có như vậy, chúng ta mới ngăn chặn từ xa nhưng
hậu quả khó lường. Không thể để xảy ra các điểm nóng môi trường như kênh, rạch tại các
khu công nghiệp, đô thị,…mà hãy có biện pháp phát hiện kịp thời trước khi thảm họa xảy
ra.
Trong khi đó, cho đến nay ở Việt Nam và ở các nước trên thế giới hầu như chưa có
các nghiên cứu chính thức được công bố về một giải pháp tích hợp các nguồn dữ liệu
được thu thập các nguồn sensor khác nhau của các công ty cung cấp khác nhau. Với sự

bùng nổ số lượng hàng trăm công ty cung cấp cùng với các công nghệ riêng của họ là một
vấn đề lớn cho việc thu thập và tích hợp vào một cơ sở dữ liệu chung.
Theo kịch bản nước biển dâng 1m của ông Jeremy Carew-Ried - Giám đốc Trung
tâm Quốc tế về quản lý môi trường, thì tỉnh Trà Vinh sẽ bị ngập 1.021 Km
2
/2.234 Km
2
,
tương đương 45,7%.
Đề tài “ Nghiên cứu và xây dựng thử nghiệm (Prototype) giải pháp hệ thống mạng
quan trắc tự động bằng công nghệ Sensor Web phục vụ giám sát chỉ số môi trường ứng
phó biến đổi khí hậu.” sẽ là cơ sở khoa học ban đầu để phát triển các hệ thống thông tin
giám sát tài nguyên và môi trường khác theo các chuẩn giao tiếp mở quốc tế nhằm tận
dụng các nguồn lực trong và ngoài nước ứng phó với biến đổi khí hậu.
11.3 Ý nghĩa và tính mới về khoa học và thực tiễn:
Một trong những luận cứ khoa học và công nghệ mà đề tài dựa vào để thực hiện là
kiến trúc công nghệ Sensor Web Enablement (SWE) của Tổ chức OGC (The Open
Geospatial Consortium, Inc) - là một tổ chứ c đưa ra các chuẩn mở, đặc tả mở trong lĩnh
vực công nghệ không gian địa lý, trước kia gọi là OpenGIS)
(). OGC là một tổ chức đáng tin cậy trong việc đưa ra các
chuẩn mở áp dụng trong công nghệ không gian địa lý. Các kết quả cống hiến của OGC
hiện nay là cơ sở quan trọng trong việc hình thành cơ sở hạ tầng dữ liệu không gian của
nhiều nước trên thế giới và toàn cầu (xem thêm ). Rất nhiều chuẩn
mở của OGC đã được chứng thực để trở thành chuẩn quốc tế trong lĩnh vực thông tin địa
lý (ISO/TC211). Chính vì thế các chuẩn mở của OGC được rất nhiều nhà công nghiệp
quan tâm và phát triển các sản phẩm của mình để tương thích với các chuẩn mở đó. Việc
tương thích hay tuân thủ các chuẩn mở của OGC được coi là một hình thức quảng bá cho
chính các sản phẩm của các nhà công nghiệp trên thế giới.
Theo OGC, mạng lưới sensor là một mạng lưới các thiết bị khác nhau, phân tán về
không gian có sử dụng sensor có khả năng truy cập bởi máy tính để giám sát tài nguyên

và môi trường như không khí, âm thanh, đất, nước, sự phán tán chất thải,… Một Sensor
Web nhằm chỉ đến khả năng truy cập qua web đến mạng lưới sensor và các dữ liệu của
chúng. Các dữ liệu này có khả năng được khám phá và truy cập thông qua các giao thức
mở và các API của chương trình ứng dụng.
OGC phát triển SWE nhằm thống nhất một khung chung, mới (có tính cách mạng về
công nghệ) trong việc sử dụng các chuẩn mở để khai thác triệt để các sensor có kết nối
qua Web hoặc các hệ thống mạng lưới sensor. Các mô hình, các mã hóa và các dịch vụ đề
xuất trong kiến trúc SWE sẽ tạo ra khả năng thực hiện việc kết dính, đồng vận hành theo
hướng dịch vụ Web các sensor, các hệ thống sensor không thuần nhất (Heterogeneous

15
sensor systems) và các ứng dụng. Các chức năng chính của Sensor Web mà OGC hướng
đến được mô tả bằng dưới đây:

Hình 8: Mô hình chuẩn OGC SWE
Đây là một trong những hướng đi mới không chỉ ở Việt Nam mà còn trên thế giới.
Nếu đeo đuổi hướng đi này chúng ta càng có nhiều cơ hội và cũng sẽ gặp rất nhiều thách
thức. Căn cứ vào tính linh hoạt củ a OGC SWE, đề tài đề xuất các điểm mấu chốt, trọng
tâm cần phải giải quyết như sau:
 Tận dụng các đầu đọc sensor của các hãng, tập trung thiết kế và chế tạo bộ
điều khiển trung tâm (controller).
 Thiết kế và xây dựng khung kiến trúc của hệ thống mạng lưới theo chuẩn cơ
bản OGC SOS và SensorXML trên nền tảng mã mở, tạo cơ hội cho các nhà
công nghiệp ở Việt Nam dễ dàng tiếp cận công nghệ hơn.
 Phân tích và đánh giá khả năng quy chuẩn OGC SWE với điều kiện Việt Nam,
chọn lựa các chuẩn cần phải thực hiện và đề xuất các mô hình tham khảo.
Kết quả phải phù hợp với điều kiện thực tế ở Việt Nam và mở để các nhà sản xuất, nghiên
cứu có thể tận dụng phát triển thị trường ở Việt Nam nhằm nâng cao khả năng cạnh tranh
với các sản phẩm khác của thế giới.

11.4. Tình trạng đề tài:
 Mới  Kế tiếp hướng nghiên cứu của chính nhóm tác giả
□ Kế tiếp nghiên cứu của người khác

12
Nội dung nghiên cứu

16

Phần nghiên cứu:
 Nghiên cứu và phân tích mô hình tham khảo Sensor Web Enablement của
OGC và các đặc tả kèm theo. Chọn lựa các đặc tả cần thiết áp dụng trong thực
tế hiện nay.
 Nghiên cứu và đánh giá các phương pháp truyền tin hiện nay tại Việt Nam, đề
xuất giải pháp áp dụng.
 Nghiên cứu các mô hình giám sát sử dụng các thiết bị quan trắc theo chuẩn mở
Sensor Web Enablement SOS trên thế giới.
 Nghiên cứu các tài nguyên mã mở trên thế giới.
 Thu thập tài liệu và đánh giá các thiết bị Sensor hiện nay trên thế giới.
 Khảo sát và đưa ra các vị trí cần đặt sensor sẽ sử dụng trong đề tài và đề xuất
giải pháp thiết lập mạng quan trắc sau này.
 Thiết kế kiến trúc tổng quan hệ thống.
 Thiết kế chi tiết các thành phần :
− Thiết kế bộ điều khiển Sensor phục vụ đề tài theo hướng component –
based systems.
− Thiết kế thành phần cơ sở dữ liệu.
− Thiết kế thành phần ứng dụng và các chức năng chi tiết.
− Thiết kế thành phần mediator (trung gian) để chuyển đổi các dạng thức
dữ liệu.
− Thiết kế thành phần dịch vụ web theo chuẩn mở OGC và các chuẩn

khác.

Phần xây dựng hệ thống :
 Chế tạo thử nghiệm (prototype) thiết bị quan trắc phục vụ đề tài (3 bộ thiết bị).
 Xây dựng hệ thống: xây dựng CSDL và các ứng dụng.
 Vận hành thực tế và thử nghiệm.
 Đào tạo sử dụng và vận hành hệ thống.
 Hội thảo, báo cáo tổng kết.
Trang thiết bị được hãng Mecoso hỗ trợ thông qua Trung tâm Ứng dụng Công nghệ
Thông tin phía Nam (không tính vào kinh phí của đề tài), gồm:
 Các bộ phận điển tử viễn thông: GSM modem, SIM, 3 Sensor, các bộ vi mạch
điện tử khác…
Tận dụng hạ tầng CNTT hiện tại của Trung tâm Công nghệ Thông tin thuộc Sở
Tài nguyên và Môi trường Trà Vinh, Cục CNTT và phòng Lab của Đại học bách Khoa
Tp.HCM.

13
Phương pháp nghiên cứu, cách tiếp cận vấn đề
Phương án tổ chức nghiên cứu:

17
− Thành lập các nhóm nghiên cứu theo từng thành phần của hệ thống. Lãnh đạo
các nhóm sẽ là các chuyên gia có nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực nhóm đó
thực hiện. Chủ nhiệm đề tài chịu trách nhiệm chung trong suốt quá trình thực
hiện, thống nhất kiến trúc tổng thể của hệ thống, tổ chức dàn xếp giải quyết
các vấn đề khúc mắc trong quá trình triển khai, giám sát tiến độ thực hiện của
đề tài,…
− Địa điểm thực hiện : Trụ sở của Trung tâm Ứng dụng Công nghệ Thông tin
phía Nam với đầy đủ cơ sở hạ tầng đề thực hiện đề tài như mạng diện rộng,
lease line Internet, Server các loại, Công ty Mecoso corp. và Trường Đại học

Bách Khoa là 2 đơn vị có đầy đủ công nghệ và thiết bị hiện đại phục vụ cho
việc khảo sát, thiết kế và chế tạo thử các thiết bị sensor cần thiết, đáp ứng được
các yêu cầu bài toán đề ra.
− Địa điểm vận hành hệ thống thông tin: Trụ sở Trung tâm Công nghệ Thông tin
tỉnh Trà Vinh và địa bàn tỉnh.
− Quy trình nghiên cứu và sản xuất theo hướng: khảo sát thực tế, phân tích
nghiệp vụ, thiết kế từ tổng quan đến chi tiết, tạo prototype, thử nghiệm thực tế
và tiến tới hoàn thiện dần hệ thống. Từng giai đoạn được báo cáo đầy đủ và
công bố trên Website của nhóm.
− Chỉ tiêu quan trắc bao gồm: nhiệt độ, độ dẫn điện và mực nước biển dâng. Ý
nghĩa từng chỉ tiêu được trình bày tại phần 11.1
− Vị trí đặt các thiết bị thử nghiệm: là những nơi có mặt nước ít bị tác động bởi
gió (không có sóng), có khả năng bảo vệ thiết bị cao. Vị trí đặt thiết bị được
trình bày tại hình 6. Vị trí cụ thể sẽ được khảo sát và chọn lựa trong quá trình
triển khai đề tài.
− Mô hình thực hiện theo hướng Testbed : tạo một khung chung về kỹ thuật
nhằm linh hoạt trong vấn đề thử nghiệm và thu hút sự tham gia của các cá
nhân, tổ chức khác cùng tham gia.
− Nguồn nhân lực: Các thành viên sẽ trực tiếp tham gia nghiên cứu các chủ đề
chính của đề tài. Ngoài những thành viên chủ chốt, đề tài có thể huy động các
nguồn nhân lực trình độ cao từ các tổ chức như : các chuyên gia về CNTT,
GIS và điện tử Viễn thông của Cục CNTTT (Bộ TN&MT), Đại học Bách
Khoa, Đại học Khoa học Tự nhiên, Viện Thủy văn và Môi trường (Bộ
TN&MT),…cũng như các chuyên gia đầu ngành trong lĩnh vực TN&MT.
Phương án tài chính và lợi ích kinh tế:
− Tập trung nguồn lực cho việc chế tạo thiết bị controllers có khả năng gắn kết
với nhiều sensors khác nhau (các Sensors được mua từ các hãng trên thế giới).
Controller với nhiều tính năng được tích hợp và đáp ứng chuẩn mở sẽ là cơ hội
giảm thiểu giá thành và linh hoạt trong quá trình mở rộng các hệ thống giám
sát bằng sensor. Giá trị gia tăng còn được phát huy khi chúng ta áp dụng để tạo

ra các thiết bị khác như thiết bị giám sát di động, giám sát công trình dân dụng,
giao thông,…do làm chủ được công nghệ.

18
− Sự đầu tư vào hệ thống CSHT CNTT sẽ giảm giá thành rất nhiều so với việc
mua hẳn 1 giải pháp của các nước tiên tiến. Đây là thế mạnh để cạnh tranh với
các sản phẩm nước ngoài nếu xét trên phương diện của toàn bộ hệ thống.
− Nhu cầu giám sát tài nguyên và môi trường ngày càng tăng trước áp lực của
phát triển kinh tế - xã hội nhằm bảo đảm phát triển bền vững. Chính vì thế, đề
tài trong tương lai sẽ có một thị trường rộng lớn trong ngành TN&MT và có
thể phát triển, mở rộng sang các lĩnh vực khác như giao thông, xây dựng, cộ ng
đồng, ….
− Nhà nước, các tổ chức khác nhau có thể tận dụng tài nguyên của đề tài này để
phát triển và tạo dựng ra một thị trường nhằm phát triển kinh tế, xã hội của
tỉnh nhà nói riêng và đất nước nói chung.
14
Hợp tác quốc tế (nếu có)


Đã
hợp tác


Tên đối tác
(Người và tổ chức
khoa học và công nghệ)
Nội dung hợp tác
(Ghi rõ nội dung, lý do, hình thức hợp tác,
kết quả thực hiện hỗ trợ cho đề tài này )

Dự kiến
hợp tác


Tên đối tác
(Người và tổ chức
khoa học và công nghệ)
Nội dung hợp tác
(Ghi rõ nội dung cần hợp tác; lý do hợp tác; hình thức thực
hiện; dự kiến kết quả hợp tác đáp ứng yêu cầu của đề tài)



19

15
Tiến độ thực hiện (phù hợp với những nội dung đã nêu tại mục 12)
TT
Các nội dung, công việc
chủ yếu cần được thực hiện
(các mốc đánh giá chủ yếu)
Kết quả
phải đạt
Thời gian
(bắt đầu,

kết thúc)
Người,
cơ quan
thực hiện
chính.
1
2
3
4
5
1
Nghiên cứu và phân tích mô hình
tham khảo Sensor Web Enablement
của OGC và vai trò các đặc tả kèm
theo.
Báo cáo phân tích
các mô hình tham
khảo SWE
01/12/2010-
31/12/2010
Nguyễn Thanh
Liêm, Bùi
Hồng Sơn và
CIREN
2
Phân tích và chọn lựa các đặc tả cần
thiết áp dụng trong thực tế hiện nay
và áp dụng trực tiếp trong đề tài:
 Observations & Measurements
(O&M).

 Sensor Model Language
(SensorML).
 TransducerML (TML).
 Sensor Observation Service (SOS).
 Sensor Planning Service (SPS).
 Sensor Alert Service (SAS).
 Web Notification Service (WNS).
 IEEE 1451 Transducer interfaces.
 Imaging Sensors.
Báo cáo phân tích
các đặc tả
01/12/2010-
29/12/2010
Nguyễn Thanh
Liêm, Bùi
Hồng Sơn và
CIREN
3
Nghiên cứu và đánh giá các phương
pháp truyền tin hiện nay tại Việt Nam,
đề xuất giải pháp áp dụng.
 SMS.
 GPRS.
 EDGE.
 3G.
 ADSL.
Báo cáo phân tích và
đánh giá các phương
pháp truyền tin
01/01/2011-

15/02/2011
Nguyễn Phi
Khánh, Đặng
Anh Tuấn.
4
Nghiên cứu một số mô hình giám sát
sử dụng các thiết bị quan trắc theo
chuẩn mở Sensor Web Enablement
trên thế giới.
- Mô hình của Mỹ OOSTethys
Architecture.
- Mô hình của 52
0
North.
- Các mô hình khác.
Báo các các mô hình
giám sát sử dụng các
thiết bị quan trắc
theo chuẩn mở trên
thế giới
15/02/2011-
28/02/2011
Nguyễn Thanh
Liêm, Bùi
Hồng Sơn,
Nguyễn Kỳ
Phùng, CIREN
5
Khảo sát và nghiên cứu các tài
nguyên mã mở, chuẩn mở trên thế

giới ứng dụng trong SWE hoặc có thể
áp dụng trong đề tài.
Báo cáo các tài
nguyên mã mở,
chuẩn mở.
01/03/2011-
30/03/2011
Bùi Hồng Sơn,
và CIREN

20
6
Thu thập tài liệu và đánh giá các thiết
bị Sensor hiện nay trên thế giới. Đề
xuất nghiên cứu và thử nghiệm 3 chỉ
tiêu trong đề tài:
• Độ dẫn điện.
• Nhiệt độ nước.
• Mực nước biển dâng (Water
Level).
Báo cáo đánh giá
các thiết bị Sensor
01/03/2011-
30/03/2011
Trần Đình Ấu,
Nguyễn Kỳ
Phùng và
CIREN
7
Khảo sát, thu thập tài liệu và đánh giá

các thiết bị Sensor hiện nay ở Việt
Nam.
- Khảo sát thực tế tại một số
trạm quan trắc tự động trong
và ngoài tỉnh.
Báo cáo đánh giá
các thiết bị đang sử
dụng tại Việt nam
01/03/2011-
30/03/2011
Bùi Hồng Sơn,
Nguyễn Kỳ
Phùng, Nguyễn
Phi Khánh.
8
Khảo sát và đưa ra các vị trí cần đặt
sensor sẽ sử dụng trong đề tài và đề
xuất giải pháp thiết lập mạng quan
trắc sau này.
Báo cáo vị trí đặt
Sensor
01/04/2011-
29/04/2011
Nguyễn Thanh
Liêm, Nguyễn
Kỳ Phùng, Bùi
Hồng Sơn,
Nguyễn Thành
Tâm
9

Thiết kế kiến trúc tổng quan hệ thống.
Báo cáo kiến trúc
01/04/2011-
29/04/2011
Bùi Hồng Sơn,
Nguyễn Phi
Khánh, Lê
Thành Nhân.
10
Thiết kế bộ điều khiển Sensor phục
vụ đề tài theo hướng component –
based systems. (Có nghĩa thiết bị dựa
trên một main board có khả năng hỗ
trợ nhiều sensor khác nhau).
- Thiết kế procesor board.
- Thiết kế interface.
- Thiết kế bộ phận truyền tin.
- Thiết kế bộ phận nguồn (năng
lượng).
Các bản vẽ thiết kế
15/05/2011-
30/05/2011
Nguyễn Phi
Khánh, Đặng
Anh Tuấn.
11
Phân tích các mặt nội trội của bản
thiết kế đối với điều kiện tại Việt
Nam (đảm bảo tiêu chí : tránh hư
hỏng do thời tiết, khó phá hoại bởi

con người, nguồn năng lượng được
bảo đảm trong thời gian dài,…).
Báo cáo phân tích
đánh giá bản thiết kế
15/05/2011-
30/05/2011
Nguyễn Thanh
Liêm, Nguyễn
Minh Tâm
Nguyễn Phi
Khánh, Đặng
Anh Tuấn,
12
Thiết kế thành phần cơ sở dữ liệu.
Báo cáo mô hình
CSDL và mô hình
01/06/2011-
10/06/2011
Nguyễn Thanh
Liêm, Bùi
Hồng Sơn, Lê

21
được triển khai
Thành Nhân,
Nguyễn Minh
Tâm.
13
Thiết kế thành phần ứng dụng và các
chức năng chi tiết phía server.

- Thiết kế các ứng dụng giao tiếp
viễn thông (GSM Modem
programming).
- Thiết kế các ứng dụng middleware.
- Thiết kế các dịch vụ và khai thác
dịch vụ Web.
- Thiết kế đặc tả hệ thống và các
chức năng chi tiết của portal.
Báo cáo thiết kế các
thành phần ứng
dụng phía server
10/06/2011-
20/06/2011
Bùi Hồng Sơn,
Lê Thành
Nhân.
14
Giải pháp và thiết kế tổng quan thành
phần mediator (trung gian) để chuyển
đổi các dạng thức dữ liệu đối với các
sensor chưa đáp ứng yêu cầu của
SWE.
Báo cáo giải pháp và
thiết kế thành phần
mediator
20/06/2011-
30/06/2011
Bùi Hồng Sơn,
Nguyễn Phi
Khánh, Đặng

Anh Tuấn.
15
Sản xuất thử nghiệm (prototype) thiết
bị quan trắc phục vụ đề tài (1 thiết bị
với 4 Sensors ).
- Chế tạo procesor board.
- Chế tạo interface.
- Thiết kế nghi thức truyền tin
- Xây dựng phần mềm nhúng cho bộ
điều khiển
- Chế tạo bộ phận truyền tin.
- Chế tạo bộ phận nguồn (năng
lượng).
- Lặp đặt và thử nghiệm thiết bị.
Thiết bị thử nghiệm
theo bản thiết kế
01/07/2011-
30/09/2011
Nguyễn Phi
Khánh, Đặng
Anh Tuấn.
16
Đo thủy chuẩn để xác định độ cao
chuẩn của thiết bị (Sử dụng GPS với
độ chính xác cao).
Điểm thuỷ chuẩn
được nghiệm thu
15/07/2011-
30/07/2011
Trần Đình Ấu,

Trần Nhật
Thắng, Nguyễn
Minh Tâm,
Nguyễn Thanh
Liêm
17
Xây dựng hệ thống: xây dựng CSDL
và các ứng dụng.
- Cài đặt, cấu hình CSDL.
- Xây dựng các ứng dụng giao tiếp
truyền tin .
CSDL và ứng dụng
được cài đặt tại máy
chủ
01/08/2011-
30/08/2011
Nguyễn Thanh
Liêm, Lê Thành
Nhân, Nguyễn
Minh Tâm

22
- Xây dựng các ứng dụng
middleware.
- Xây dựng các ứng dụng dịch vụ
web.
- Xây dựng portal (Webclient) với
các chức năng được thiết kế.
18
Vận hành, hiệu chỉnh và tích hợp với

các nguồn dữ liệu khác trong thực tế.
Duy trì vận hành hệ
thống
01/08/2011-
30/08/2011
Bùi Hồng Sơn,
Nguyễn Phi
Khánh, Nguyễn
Minh Tâm
19
Đào tạo sử dụng và vận hành hệ thống

15/09/2011-
30/09/2011
Nguyễn Thanh
Liêm, Bùi
Hồng Sơn,
Nguyễn Minh
Tâm,
20
Viết báo cáo tổng kết và hội thảo.
Báo cáo tổng hợp đề
tài
01/10/2011-
30/10/2011.
Nguyễn Thanh
Liêm, Bùi
Hồng Sơn,
Nguyễn Phi
Khánh

III. DỰ KIẾN KẾT QUẢ CỦA ĐỀ TÀI
16
Dạng kết quả dự kiến của đề tài
Dạng kết quả I
Dạng kết quả II
Dạng kết quả III
□ Nguyên lý
□ Sơ đồ, bản đồ
□ Bài báo
 Phương pháp
□ Bảng số liệu
□ Sách chuyên khảo
□ Tiêu chuẩn, quy phạm
□ Báo cáo phân tích
□ Tài liệu phục vụ giảng dạy, đào
tạo sau đại học
 Mẫu (Model, market)
□ Tài liệu dự báo

□ Thiết bị, máy móc
□ Đề án, qui hoạch triển khai

□ Quy trình công nghệ
□ Luận chứng kinh tế-kỹ thuật,
báo cáo nghiên cứu khả thi

□ Giống cây trồng, vật
nuôi
 Mô hình

□ Khác
□ Khác
□ Khác



23
17
Yêu cầu khoa học đối với sản phẩm dự kiến tạo ra (dạng kết quả I, II)
TT
Tên sản phẩm
Yêu cầu khoa học dự kiến đạt được
(tiêu chuẩn chất lượng)
Ghi chú
1
2
3
4
1
Báo cáo khoa học kỹ thuật
của đề tài (hệ thống thông
tin và thiết bị quan trắc).
Tài liệu được biên soạn từ tổng quan đến
phân tích các chức năng chi tiết theo đúng
quy định. Các tài nguyên khác sẽ được kèm
theo báo cáo của đề tài dưới dạng CD,
DVD,…

2
Tài liệu hướng dẫn sử dụng

và source code.
Tài liệu được trình bày các bước cần thiết để
khai thác các chức năng và tài nguyên của
mô hình đề xuất.

3
Thiết bị gắn sensor dưới
dạng mẫu vật.
Mẫu vật được cài đặt và đang được thử
nghiệm thưc tế.

4
Mô hình thực tế hệ thống
mạng lưới sensor giám sát
môi trường .
Mô hình thực tế được vận hành thử nghiệm
tại Sở TN&MT tỉnh Trà Vinh với các thiết
bị quan trắc được lặp đặt và vận hành trên
thực địa.

18
Yêu cầu khoa học đối với sản phẩm dự kiến tạo ra (dạng kết quả III)
TT
Tên sản phẩm
Yêu cầu khoa học
dự kiến đạt được
Dự kiến nơi công bố
(Tạp chí, Nhà xuất bản)
Ghi chú
1

2
3
4
5





19
Kế hoạch triển khai ứng dụng kết quả nghiên cứu (tên tổ chức, đơn vị tiếp nhận kết quả
nghiên cứu, phương thức chuyển giao, kinh phí dự trù)
Phương pháp phổ biến hoặc chuyển giao công nghệ
 Tổ chức hội thảo và tham gia các hội thảo trong nước và quốc tế.
 Đào tạo chuyển giao công nghệ tập trung.
 Đào tạo chuyển giao công nghệ theo yêu cầu.
 Quảng bá trên các phương tiện truyền thông.
 Lập trang Web phổ biến kiến thức và kết quả.
 Làm cơ sở đề xuất Bộ TN&MT, các Sở TN&MT phát triển, mở rộng hệ thống
trên lãnh thổ Việt Nam.
Nội dung đào tạo và chuyển giao công nghệ bao gồm:
- Các sản phẩm của đề tài được nêu tại mục 17 của đề cương này.
Đối tượng được chuyển giao và đào tạo:
- Các cán bộ, chuyên viên ngành Tài nguyên và Môi trường, đặc biệt đang làm
việc trong lĩnh vực CNTT của ngành và quan trắc tài nguyên & môi trường.
- Các cán bộ khoa học trong tỉnh có liên quan, quan tâm đến đề tài.

24
Thời gian chuyển giao, đào tạo và bảo trì:
- Chuyển giao đào tạo: 1 tuần.

- Vận hành bảo trì : sẽ chỉnh sửa và nâng cấp khi cần, nguyên tắc là 1 năm.


20
Các lợi ích mang lại và các tác động của kết quả nghiên cứu
Việc xây dựng được một hệ thống quan trắc tự động và tiến tới xây dựng một hệ thống
thông tin theo diễn biến thời gian thực đáng tin cậy cho Việt Nam, giúp dự đoán và cảnh
báo các sự cố môi trường (liên quan đến vấn đề biến đổi khí hậu). Những thông tin này sẽ
rất hữu ích cho việc ra các quyết định ứng phó và phòng chống các sự cố môi trường, từ đó
sẽ hạn chế đáng kể các hậu quả và thiệt hại về vật chất cũng như về con người mà hiện nay
thường gây tổn thất từ các sự số môi trường như bão, lũ lụt, sự xâm nhập mặn…
Bên cạnh đó, khả năng có thể nắm bắt được công nghệ controller sẽ giúp ích rất nhiều
cho việc phối hợp thu thập thông tin từ các nguồn cung cấp dữ liệu khác nhau cũng như
giảm bớt chi phí cho công nghệ do việc mua thiết bị cần đi kèm với việc phải mua công
nghệ trọn gói và các chi phí khác như phần mềm thiết kế theo nhu cầu,… Các chi phí này
thường khá cao mà hiện tại đang nằm trong tay các nhà sản xuất thiết bị.
Đề tài cũng đặt mục tiêu tiến tới một mô hình tham khảo nhằm mở rộng các tính năng
của hệ thống để phục vụ các tiêu chí, chỉ số khác trong lĩnh vực giám sát và bảo vệ tài
nguyên và môi trường.
Khả năng áp dụng sau khi bảo vệ thành công:
 Sở Khoa học và Công nghệ;
 Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn;
 Sở Tài nguyên và Môi trường;
 Đài phát thanh và truyền hình;
 Phục vụ các tổ chức, cá nhân nuôi trồng thủy hải sản.
21. Hiệu quả kinh tế - xã hội:
- Đề tài cung cấp cơ sở khoa học để chế tạo thiết bị bo mạch điều khiển (Controller) có
khả năng gắn kết với nhiều đầu đọc (Sensor) khác nhau, với nhiều tính năng được tích hợp
và đáp ứng chuẩn mở giúp giảm thiểu giá thành và linh hoạt trong quá trình mở rộng các hệ
thống giám sát bằng sensor.

- Đề tài nghiên cứu này là nền tảng cơ sở khoa học và thực tiển giúp cho việc đầu tư hệ
thống giám sát môi trường tự động bằng hệ thống Sensor Web, giúp cho việc dự đoán,
cảnh báo các vấn đề về môi trường do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu. Thông tin quan trắc
này sẽ đáp ứng nhanh chóng, kịp thời cho việc ra quyết định ứng phó, phòng chống các sự
cố môi trường, hạn chế thiệt hại tài sản, tính mạng của nhân dân.
- Kết quả đề tài là nền tảng để xây dựng hệ thống thông tin tự động cung cấp cho nhân
dân trong vùng trong quá trình sản xuất nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản, chủ động bố trí
lịch thời vụ, sản xuất tăng thêm thu nhập.
- Các cơ quan, ban ngành được cung cấp thông tin kịp thời phục vụ cho việc quản lý
Nhà nước ngành, lĩnh vực, hoạch định phát triển kinh tế xã hội, bảo vệ môi trường, giảm
thiểu, thích ứng với biến đổi khí hậ u.
- Đào tạo nâng cao kiến thức, bổ sung kinh nghiệm thực tế cho các cán bộ làm công tác

25
quản lý ở địa phương.

IV. CÁC TỔ CHỨC/ CÁ NHÂN THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
22
Các tổ chức, cá nhân phối hợp thực hiện đề tài

Tên tổ chức, cá nhân
Cơ quan
công tác
Nội dung
công việc tham gia
Thời gian
làm việc
cho đề tài
(Số tháng
qui đổi)

1
2
3
4
5
1
Nguyễn Thanh Liêm
Sở TNMT
Chủ nhiệm đề tài

2
Ths. Bùi Hồng Sơn
Trung tâm
UD CNTT
phía Nam
Tham gia tư vấn thiết kế
các vấn đề liên quan đến
Công nghệ thông tin
6
3
TS. Nguyễn Kỳ Phùng
Phân viện
Khí tượng
thủy văn và
môi trường
Tham gia tư vấn thiết kế
các vấn đề liên quan đến
thủy văn và môi trường
6
4

TS. Nguyễn Phi Khánh
Công ty
Mecoso
(Canada)
Tham gia tư vấn và thiết kế
hệ thống thông tin, điện tử
viễn thông. Chịu trách
nhiệm thiết kế và xây dựng
thiết bị giám sát và truyền
tin.
6
5
Ks.Trần Đình Ấu
Phân viện
Khoa học đo
đạc và bản
đồ
Tham gia tư vấn về các vấn
đề liên quan đến hệ quy
chiếu, hệ độ cao thủy văn
và xử lý không gian.
6
6
Ks. Đặng Anh Tuấn
Đại học Bách
Tham gia thiết kế, xây
dựng và lắp đạt thiết bị
6