Nghiên cứu xây dựng phần mềm trợ giúp vận hành hệ thống tưới trên nền tảng internet

B GIÁO D C VÀ ÀO T O
TR

B NÔNG NGHI P VÀ PTNT

NG

I H C THU L I

NGUY N TH VÂN

NGHIÊN C U XÂY D NG PH N M M TR
V N HÀNH H TH NG T

GIÚP

I TRÊN N N T NG INTERNET

LU N V N TH C S

Hà N i - 2015


B GIÁO D C VÀ ÀO T O
TR

B NÔNG NGHI P VÀ PTNT

NG

I H C THU L I

NGUY N TH VÂN

NGHIÊN C U XÂY D NG PH N M M TR
V N HÀNH H TH NG T

GIÚP

I TRÊN N N T NG INTERNET

CHUYÊN NGÀNH: K THU T TÀI NGUYÊN N
MÃ S

C

: 60-58-02-12

LU N V N TH C S

NG

IH

NG D N KHOA H C:
1.PGS.TS. PH M NG C H I
2. PGS.TS. NGHIÊM TI N LAM

Hà N i - 2015

L IC M

N

Sau m t quá trình h c t p và nghiên c u, đ n nay lu n v n th c s v i đ tài:
“Nghiên c u xây d ng ph n m m tr giúp v n hành h th ng t
internet” đã đ

i trên n n t ng

c hoàn thành v i s n l c c a b n thân và s giúp đ c a các

th y, cô giáo, b n bè và đ ng nghi p.
Tôi xin trân tr ng c m n các th y, cô giáo Tr

ng

i h c Thu l i cùng

toàn th các th y cô giáo trong khoa K thu t Tài nguyên n
nhi u trong su t th i gian h c t p t i tr

c đã giúp đ tôi r t

ng.

Tôi xin bày t lòng bi t n sâu s c t i th y giáo PGS.TS. Ph m Ng c H i và th y
giáo PGS.TS Nghiêm Ti n Lam là nh ng ng

i đã tr c ti p h ng d n, ch b o tôi trong

su t quá trình làm lu n v n đ tôi có th hoàn thành lu n v n này.
Tôi xin chân thành c m n lãnh đ o Vi n Khoa h c Khí t

ng Th y v n và

Bi n đ i Khí h u đã t o m i đi u ki n thu n l i đ tôi có đi u ki n h c t p, nghiên
c u chuyên sâu, nâng cao trình đ chuyên môn nghi p v nh m hoàn thành t t h n
n a nhi m v trong l nh v c đang công tác.
Cu i cùng, tôi xin chân thành c m n gia đình, b n bè và đ ng nghi p đã luôn
đ ng viên, giúp đ tôi trong quá trình làm lu n v n.
ây là l n đ u tiên nghiên c u khoa h c, v i th i gian và ki n th c có h n,
ch c ch n không tránh kh i nh ng khi m khuy t, tôi r t mong nh n đ

c nhi u ý

ki n góp ý c a các th y cô giáo, các cán b khoa h c và đ ng nghi p đ lu n v n
đ

c hoàn thi n h n.
Xin chân thành c m n!
Hà N i, ngày tháng
Tác gi

Nguy n Th Vân

n m 2015


L I CAM OAN

Tên tôi là Nguy n Th Vân, tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên c u
c a riêng tôi. Nh ng n i dung và k t qu trình bày trong Lu n v n là trung th c và
ch a đ

c ai công b trong b t k công trình khoa h c nào, n u vi ph m tôi xin

ch u hoàn toàn trách nhi m.

Tác gi

Nguy n Th Vân


1

M
1. Tính c p thi t c a
N

c ta là m t n

U

tài
c có n n kinh t ph thu c ch y u vào nông nghi p. T

n m 1955 đ n nay, công tác th y l i phát tri n ngày càng m nh m nh t là sau gi i
phóng mi n Nam n m 1975. Tính đ n nay, c n

c đã có trên 110 h th ng th y

nông v a và l n, hàng nghìn h th ng th y l i nh , bao g m trên 650 h đ p l n có
dung tích t 1 tri u m³ tr lên, trên 2000 tr m b m l n và v a, g n 5000 c ng t
tiêu l n và đ

i

c xây d ng trên các sông su i và đê bi n.

Nhìn chung các h th ng th y l i ch a đ

c xây d ng đ ng b và hoàn ch nh

t đ u m i đ n m t ru ng. H n n a, các thi t b ph c v cho qu n lý khai thác
không đ

c trang b đ y đ do đó gây khó kh n cho qu n lý s d ng. Chính vì v y

đã làm gi m hi u qu c a các công trình th y l i.
Vi c qu n lý khai thác các h th ng th y l i nói chung chú ý v m t ch t
l

ng, tính khoa h c mà n ng v quy trình, th t c m t cách lý thuy t th hi n

các

đi m:
• Ch a l p và th c hi n k ho ch dùng n

c và phân ph i n

c m t cách khoa

h c và h p lý.
• Ch a theo dõi đánh giá hi u qu các ho t đ ng t
th

i, tiêu, c p và thoát n

c

ng xuyên qua các n m khai thác.
• Các công trình đi u ti t n

c trên h th ng kênh không đ

c trang b hoàn

ch nh và các thi t b đi u khi n hi n đ i, không l p và th c hi n quy trình qu n lý
đ phân ph i n

c theo k ho ch.

• Vi c đóng m c ng l y n
n

c, phân ph i n

c còn tùy ti n do đó gây lãng phí

c trong qu n lý s d ng, nhi u c ng b ng vì h h ng không đ

c s a ch a.

• Ch a v n d ng, khai thác h th ng d li u thông tin có liên quan đ s d ng
chúng m t cách hi u qu trong qu n lý khai thác h th ng Th y l i.
Nh ng v n đ trên cho th y vi c qu n lý các công trình th y l i còn y u kém,
thách th c m i đ t ra là ph i có bi n pháp qu n lý phù h p nh m mang l i hi u qu
cao.


2

tr giúp cho công tác qu n lý v n hành các công trình th y l i nh m nâng
cao hi u qu qu n lý và khai thác c a các công trình, đ tài lu n v n Th c s
“Nghiên c u xây d ng ph n m m tr giúp v n hành h th ng t
t ng internet” đ

c th c hi n v i nhi m v

i trên n n

ng d ng các ti n b c a công ngh

thông tin đ xây d ng m t b công c tr c tuy n tr giúp cho công tác qu n lý v n
hành các h th ng t

i thông qua m ng internet. V i vi c s d ng công ngh l u

tr và x lý d li u tr c tuy n, các đ n v qu n lý v n hành h th ng có th truy c p

qua internet đ c p nh t s li u, tính toán nhu c u n
án đi u ti t c p n

ct

i và đ a ra các ph

ng

c tr c tuy n mà không c n mua và cài đ t ph n m m. Ngoài ra,

h th ng ph n m m tr c tuy n v i giao di n hoàn toàn b ng Ti ng Vi t c ng s t o
đi u ki n thu n ti n cho ng

i s d ng. Do đó, vi c th c hi n đ tài nghiên c u có

ý ngh a khoa h c và th c ti n.
2. M c đích c a

tài

M c đích chính c a đ tài là nghiên c u c s ph

ng pháp lu n và xây d ng

m t h th ng ph n m m tr c tuy n tr giúp công tác qu n lý v n hành các h th ng
t

i d a trên n n t ng internet và áp d ng thí đi m cho h th ng t

i Phú Ninh t nh

Qu ng Nam. Ph n m m tr c tuy n s tr giúp cho vi c tính toán nhu c u n
cây tr ng, nhu c u n

c h th ng, đi u ti t c p n

lý và v n hành h th ng t

i.

3. Cách ti p c n và ph

ng pháp nghiên c u

•

•

Ph

c cho

c nh m nâng cao hi u qu qu n

ng pháp nghiên c u

- Ph

ng pháp đi u tra thu th p, x lý, phân tích s li u th c t

- Ph

ng pháp s d ng mô hình toán

- Ph

ng pháp th c nghi m, th c t đ ki m tra tính u vi t c a công c

- Ph

ng pháp chuyên gia đ phân tích, đánh giá ki m đ nh k t qu

Cách ti p c n
- Ti p c n gi a lý thuy t và tài li u th c t
- Phát tri n ngu n n

c b n v ng

- Ti p c n đáp ng yêu c u và thân thi n v i ng

i s d ng


3

4. K t qu d ki n đ t đ

c

- B công c ph n m m tr giúp qu n lý v n hành d a trên n n t ng internet.
- K t qu th nghi m cho h th ng Phú Ninh. Xác đ nh đ

c nhu c u n

c

c a cây tr ng và c a h th ng, dòng ch y đ n công trình và ch đ đi u ti t c p
n

c h p lý.

5. N i dung lu n v n
Ngoài ph n M đ u, K t lu n và Ki n ngh , Lu n v n đ
ch

c c u trúc v i 4

ng n i dung chính g m:
Ch

ng 1: T ng quan các ph n m m đang đ

Ch

ng 2: C s khoa h c c a vi c nghiên c u xây d ng ph n m m tr giúp

v n hành h th ng t

c ng d ng

i trên n n t ng internet

Ch

ng 3: Gi i thi u c u trúc và c s d li u ph n m m

Ch

ng 4: K t qu áp d ng cho h th ng th y l i Phú Ninh – Qu ng Nam


4

CH

NG 1: T NG QUAN CÁC PH N M M ANG

C

NG D NG

1.1 Tình hình nghiên c u trên th gi i
1.1.1 Các công ngh th

ng đ

c s d ng

Các h th ng tr giúp qu n lý v n hành c p n

ng d ng

ct

i đã đ c phát tri n và

r t nhi u n c trên th gi i, trong đó đi n hình là các h th ng c a Úc,

M , Canada. Trong vòng 20 n m qua, nhi u công ngh đã đ
h th ng tr giúp qu n lý v n hành t

c ng d ng trong các

i, m t s công ngh hi n đ i, mang l i hi u

qu cao có th k đ n nh các công ngh SCADA, WebGis….
1.1.2 Công ngh SCADA
SCADA là ch vi t t t c a Supervising Control and Data Acquisition, có
ngh là đi u khi n giám sát và thu th p s li u.

ây là m t công ngh cho

phép thu th p thông tin d li u t nh ng c m bi n t xa liên t c, là công ngh r t
phù h p đ nâng cao hi u qu khai thác công trình thu l i. Nh ng thi t b này
đ c k t n i v i nh ng liên k t tín hi u ho c đ

ng truy n v i b ng truy n t

th p đ n cao truy n đ n các trung tâm d li u giúp cho các chuyên gia giám sát
và đi u khi n h th ng. Công ngh SCADA là m t h th ng m ng m và m ng

đóng, có th ph n h i tr c ti p trong h th ng. Công ngh này đ
vùng t

i Orange Cove c a M t đ ng đi u hành qu n lý t

th ng thông tin là m t h th ng đ

c áp d ng cho
i thông qua h

c hi n đ i hóa trong công tác qu n lý các

tr m b m t i và h th ng cung c p n

c b ng công ngh giám sát, đo đ c và

quy t đ nh đi u hành t đ ng. H th ng này đã giúp cho vùng h
đ

c n ng l

ng l i gi m

ng đi n dùng, chí phí s d ng đi n trong v n hành, mang l i

hi u qu cho vi c t i, đáp ng nhu c u các ch s s d ng n

c.

1.1.3 Công ngh WebGis

WebGIS là m t h th ng ph c t p cung c p truy c p trên m ng v i nh ng
ch c n ng nh là l u tr hình nh, h p nh t d li u, thao tác d li u, phân tích và
hi n th d li u không gian. Công ngh này đ
t i Kwater c a Hàn Qu c, đ

c dùng đ qu n lý h đ p và h th ng

c phát tri n đ giám sát an toàn h đ p và k thu t

d báo nhu c u n c trong th i gian ng n. Phát tri n k thu t v n hành t i u đ p


5

và d báo ch t l

ng n

c. Qu n lý thông tin sông ngòi và c s h t ng th y l i

v i GIS.
1.2

Tình hình nghiên c u
Tr

Vi t Nam

c s phát tri n c a công ngh thông tin, ngành th y l i c ng có các

trung tâm tin h c có các ng d ng r t h u ích vào th c t . Các trung tâm này
th

ng tr c thu c các tr

ng, vi n nghiên c u.

ng th i, d

is

tài tr

c a

n c ngoài, c ng có m t vài h th ng thông tin đang t n t i và ho t đ ng trên đ a
bàn c n c. Trong đó ph i k đ n m t s s n ph m khoa h c công ngh n i b t
nh sau.
1.2.1 Công ngh SCADA
Công ngh SCADA đã đ
h th ng t

i

c áp d ng khá ph bi n trong công tác qu n lý

c mi n B c và mi n Nam.

Mi n B c, Tr

ng

i h c Th y l i

và Trung tâm Công ngh ph n m m Th y l i thu c Vi n KHTL Vi t Nam đã có
nh ng ng d ng r t đáng trân tr ng.

phía Nam, có Phòng H p tác và Qu c T ,

Vi n Khoa h c Th y l i mi n Nam c ng ng d ng công ngh này đ áp d ng cho
vi c qu n lý thông tin th y l i cho nhi u h th ng.
H th ng SCADA g m 2 ph n chính: Ph n m m giám sát h th ng thu
nông và các thi t b ph n c ng.
• Ph n m m giám sát h th ng th y nông
Ph m m m giám sát h th ng th y nông đ
c p thông tin k p th i v tình tr ng phân ph i n
cán b qu n lý đi u hành phân ph i n

c xây d ng v i m c đích cung

c trên h th ng thu nông đ giúp

c h p lý nh m cung c p n

c đ và đ ng

đ u trên các khu v c c a h th ng và phát hi n nh ng v trí l y nhi u ho c th a
n

c. Nh v y, ph n m m giám sát H th ng thu nông là m t công c ti n ích đ i

v i các công ty Khai thác công trình thu l i đ t ng b

c hi n đ i hoá và nâng cao

hi u qu khai thác các h th ng thu nông, gi m chi phí v n hành.
Khi s d ng, ph n m m đ

c cài đ t t i tr s công ty Khai thác công

trình thu l i và tu đi u ki n c s v t ch t s n có, ph n m m s t đ ng k t n i
và nh n s li u t ngoài hi n tr

ng v Trung tâm (n u có h th ng thi t b đ u đo


6

t đ ng) ho c ph i nh p b ng bàn phím các s li u báo v t hi n tr

ng (n u

ch a có thi t b mà ph i đo đ c b ng th công- b ng c c thu chí). N u h th ng
giám sát b ng các thi t b t đ ng thì ng
th ng th y nông t i b t c máy tính nào đ
k t n i qua đ

i qu n lý có th đi u khi n giám sát h
c cài đ t ph n m m và có kh n ng

ng đi n tho i.

Giao di n c a ph n m m đ

c xây d ng trên n n t ng đ i t

ng b n đ

(MapObjects) c a hãng ESRI. Nh v y, ph n m m làm vi c v i m t đ i t
b n đ đ a lý (đã đ
v a giúp cho ng

ng

c s hoá) v i đ y đ các tính n ng qu n lý v m t đ a lý. Nó
i s d ng d dàng đi u hành h th ng quan tr c, đ ng th i có

th hình dung c th v h th ng thu nông đang đi u hành. Trong báo cáo này xin
gi i thi u chi ti t v ph n m m trong đi u ki n s d ng đ ng b v i h th ng thi t
b đo n

c t đông, t xa.

• Tính n ng c a ph n m m giám sát h th ng thu nông:
- Thu th p d li u t c th i: Ph n m m cho phép ng
sát s li u

i s d ng có th quan

b t k th i đi m nào b ng cách quay s c

các tr m,

ng b c t i

tr m. Ví d t i m t th i đi m nào đó cán b qu n lý mu n bi t m c n
c ng và l u l

c, đ m

ng t i các đi m trên h th ng, có th chuy n ch đ đo đ c và

ghi vào t p d li u theo chu k (hàng gi hay hàng vài gi ..) sang ch đ giám sát
t c th i.
- Thu th p theo chu k : Sau khi đã đ nh chu k thu th p d li u cho ph n
m m, máy tính s t đ ng quay s xu ng các tr m, thu th p s li u quan tr c và
ghi vào c s d li u. Tu theo m c đ chính xác mà ng

i qu n lý mu n, có th

cài đ t quan tr c s li u theo t ng gi hay m i ngày 4 l n nh ch đ quan tr c
khí t

ng thu v n ho c có th theo phút. Tính toán l u l

theo ngày, theo đ t t

i ho c c v qua công trình đo n

- Hi n th d li u: Các s li u thu th p, l u l

trình đo n

cđ

c u c a ng

i s d ng.

-

c hi n th d

i u khi n t xa:

ng, l

ng n

c (m3)

c t các s li u đo.
ng, l

ng n

c qua công

i d ng b ng, d ng đ th theo th i gian và theo yêu

ch đ quay s c

ng b c, ph n m m cho phép v n


7

hành đóng m c a c ng (n u c ng v n hành b ng đ ng c ) ho c t t m máy b m.
-

i u khi n giám sát t i nhi u n i: Ng

i s d ng có th cài đ t ph n m m

t i nhà, t i máy tính xách tay và k t n i t i các tr m đo qua đ

ng đi n tho i.

Nh v y, có th đi u khi n giám sát h th ng th y nông c a h t i b t c n i nào
trên th gi i mi n là

đó có đi u ki n k t n i v i m ng đi n tho i công c ng.

- Qu n lý th i gian l u gi s li u c a các RTU t i các tr m:
m i tr m đo ng

i v i

i s d ng có th thay đ i th i gian c p nh t s li u c a RTU t i

các tr m tu theo yêu c u c th .

- Tính m c a h th ng: Ph n m m cho phép ng

i s d ng có th thêm,

b t hay thay đ i thông tin c a các tr m đo trên ph n m m đ phù h p v i đi u
ki n th c t .
•

Các thi t b ph n c ng
H th ng SCADA áp d ng trong công tác đi u hành t

i tiêu bao g m các

thi t b chính sau:
- Thi t b ngoài hi n tr

ng (t i các đi m đo):

 Thi t b thu th p s li u (RTU);
 Thi t b đo m c n

c;

 Thi t b đo đ m c ng;

ng c đóng m c ng ;

 Thi t b đo m a;
 Modem đi n tho i (ho c modem vô tuy n trong tr

ng h p thu phát b ng vô

tuy n);
 Thuê bao đ

ng đi n tho i ho c thi t b thu phát vô tuy n;

 Thi t b ch ng sét.
- Thi t b t i Trung tâm đi u hành:
 Máy tính; Thuê bao đ

ng đi n tho i ho c thi t b thu phát vô tuy n;

 Modem đi n tho i (ho c modem vô tuy n trong tr
tuy n);
 Ch ng sét đ

ng đi n tho i ho c vô tuy n.

Nguyên lý ho t đ ng c a các thi t b

ng h p thu phát b ng vô


8

Các tín hi u c a các thi t b đo m c n

c, đ m c ng, đo m a đ

cđ a

đ n h p k thu t, trong đó có thi t b RTU (Remote Terminal Unit) đ t t i hi n
tr

ng. M c đích h p k thu t là chuy n đ i, chu n hóa các tín hi u đi n t các

thi t b đo ra các thông tin đo đ c m c n

c, đ m c ng, l

ng m a d

i d ng s

đ cán b qu n lý s d ng cho m c đích qu n lý đi u hành công trình. Thi t b
RTU còn có ch c n ng l u tr s li u, hi n th s li u t i ch , có th giao ti p và
truy n thông tin v i các máy tính

kho ng cách không gi i h n qua đ

ng đi n

th ai công c ng ho c thi t b truy n vô tuy n thông qua ph n m m giám sát h
th ng thu nông đã trình bày
u nh

•


trên.

c đi m c a công ngh SCADA

u đi m:
Công ngh này là có kh n ng đ a ra đ c giao di n thân thi n ng

i dùng,

có kh n ng k t n i v i các c m bi n t đ ng đo các thông tin v n c (m c n
ch t l ng n

c). Vi c ng d ng công ngh SCADA mang hi u qu cao trong vi c

ki m soát m c n
 Nh

c,

c, l

ng n

c c p qua đ u các kênh là r t c n thi t.

c đi m:

Công ngh này ch đi u khi n và giám sát m t cách t p trung.
Công ngh này ch a đ

c ng d ng r ng rãi mà ch mang tính ch t ng d ng

thí đi m. Công ngh này không đ

c ng d ng r ng rãi là do:

 Các thi t b ch y u là nh p ngo i, nên giá thành cho m t tr m đo t

ng đ i

 Các thi t b khi b h ng là ph i thay th hoàn toàn không th s a đ

c.

đ t
s là gánh n ng r t l n cho các công ty KTCTTL trong quá trình s
th ng, hi n t i khó có công ty nào có th gi i quy t đ
 Các h th ng đ

c đ u t tr

d ng h

c;

c đây nh h th ng B c H ng H i, B c Ngh

An, Sông Chu, đã không chú ý đ n v n đ ch ng sét lan truy n qua đ
tho i, đ

ây

ng đi n

ng đi n và tín hi u t đ u đo mà ch quan tâm đ n ch ng sét tr c ti p.

Vì v y các h th ng ch ho t đ ng trong th i gian ng n là h ng không ho t đ ng
đ

c. Vi c này đã làm cho lãnh đ o B , ngân hàng ADB cho r ng vi c đ u t công


9

ngh SCADA trên các h th ng thu nông là không hi u qu .
 Nhà n

c ch a có chính sách khuy n khích rõ ràng đ

KTCTTL nâng cao hi u qu công tác qu n lý đi u hành t
 Các công ty KTCTTL và các h dùng n
c yêu c u t

i, tiêu;

c ch a có khái ni m c p n

c

c ký h p đ ng c p n

c

theo m3. Hi n t i các công ty KTCTTL và các h dùng n
theo ha, các h dùng n

các công ty

i là công ty KTCTTL ph i đáp ng.

1.2.2 Công ngh WebGIS
Hi n nay công ngh này đ
Nam.

Khi

ng

i

dùng

s

c áp d ng thí đi m vào m t s h ch a

Vi t

duy t

ch

d ng

trình

Web

vào

đa

trên màn hình s xu t hi n b n đ Vi t Nam. Ng
ch n t nh c n xem thông tin

i dùng

b ng danh sách các t nh bên trái màn hình, ph n

m m s hi n th danh sách toàn b các h ch a trong t nh. Ng

i dùng ch n h nào

c n xem thông tin, ph m m m s d ch chuy n b n đ đ n h đó. Ng

i dùng ch

c n kích chu t vào h c n xem thông tin là ph n m m s hi n th :
l ul
c ng, l

Thông tin t c th i và l u tr : M c n

c h , dung tích h , đ m c a tràn,

ng đang x qua tràn, đ m c a c ng l y n

c, l u l

ng đang ch y qua

ng m a t i các tr m đo m a trên l u v c, đ u m i và h du h , m c n

c

t i các tr m quan tr c d c theo tri n sông phía h du.
-

Hình nh t các camera l p đ t t i đ u m i

-

Các b n v thi t k công trình

-

D báo di n bi n dòng ch y đ n h , m c n

-

D báo ng p l t phía h du ng v i ph

c h trong gi ti p theo

ng án x tràn hi n t i

Công ngh WebGIS giúp các c quan phòng ch ng l t bão, công ty Qu n lý
Khai thác công trình Th y l i có th giám sát đ
n

c h , đ m c a tràn, l u l

m ng internet. Trong tr

c hình nh các công trình, m c

ng đang x qua tràn m i lúc m i n i thông qua

ng h p kh n c p lãnh đ o có quy n có th đi u khi n v n

hành c a tràn x l t xa.
So sánh v i công ngh SCADA cho th y công ngh WebGIS có u đi m
nhi u h n kh c ph c đ

c các nh

c đi m c a công ngh SCADA. Công ngh này


10

c i ti n h n b i tính n ng c p nh t các thông tin t đ ng, có kh n ng trích xu t
thông tin, đ ng th i có kh n ng d báo đ n gi n. Công ngh WebGIS này c ng
đang đ

c áp d ng r ng rãi

Vi t Nam.

1.2.3 Công ngh Siemes
Công ngh Siemes s d ng h đi u khi n phân tán DCS. DCS là vi t t t c a
Distributed Control System, h th ng đi u khi n phân tán. DCS là m t h th ng
đi u khi n th

ng cho m t h th ng s n xu t, m t quá trình ho c b t c m t h

th ng đ ng h c nào, trong đó các b đi u khi n không t p trung t i m t n i (nh b
não) mà đ

c phân tán trên toàn h th ng v i m i h th ng con đ

c đi u khi n b i

m t ho c nhi u b đi u khi n. Toàn b h th ng các b đi u khi n đ

c n i m ng

v i nhau đ có th truy n thông và giám sát.
C u trúc c a h th ng DCS bao g m các thi t b giao di n d li u tr

ng, h

th ng truy n thông, các máy ch trung tâm và t p h p các ph n m m. Toàn b h
th ng đi u khi n đ

c k t n i v i nhau thành m t m ng truy n thông công

nghi p. H th ng đi u khi n phân tán d a trên các ph n c ng và ph n m m đi u
khi n - thu th p d li u trên c s m t đ
module đ

ng truy n thông tin t c đ cao, các

c phân tán và t ch c theo 01 c u trúc nh t đ nh v i m t ch c n ng

và nhi m v riêng. Các thi t b giao ti p trên đ

ng truy n t c đ cao này cho

phép ghép n i d dàng v i các b PLC, Controller, các máy tính đi u khi n giám
sát khác. Các ch c n ng đi u khi n đ c phân b kh p h th ng thay vì x lý t p
trung trên m t máy tính đ n l . Kh n ng x lý tín hi u t ng t và ch y các trình
t ph c t p là th m nh c a h th ng.
Công ngh Siemens đã đ
Bình

nh, t nh Bình

Bình

nh s

c áp d ng thí đi m vào h th ng thông tin h

nh đ qu n lý và xây d ng b c s d li u cho đ p. T i h

d ng h th ng DCS trong công ngh ghép n i h th ng m ng

Profibus, đây là m t trong nh ng m ng truy n thông công nghi p t c đ cao, t c
đ truy n nh n ch đ ng sau Internet tính đ n th i đi m h t i. T i trung tâm qu n
lý h

nh Bình đ c đ t m t máy tính ch và bàn đi u khi n trung tâm. Vi c

đi u hành và giám sát h th ng đ c phân ra nhi u c p khác nhau:


11

- i u khi n giám sát h th ng t i ch ;
- i u khi n giám sát h th ng t i trung tâm;
- i u khi n giám sát h th ng qua m ng internet.
T i máy tính trung tâm đ

c cài đ t ph n m m Wincc là m t ph n m m

chuyên d ng đ xây d ng giao di n đi u khi n HMI (Human Machine Interface)
c ng nh ph c v vi c x lý và l u tr d li u trong m t h th ng SCADA.
u đi m c a công ngh Siemens là công ngh đi u khi n phân tán kh c ph c
đ

c nh

c đi m c a công ngh SCADA.

1.2.4 H th ng thông tin WISDOM
H

th ng thông tin WISDOM (Water Information System for the

Sustainable Development of the Mekong Delta), đ

c b t đ u tri n khai xây d ng

t n m 2007, d

i s h p tác r t nhi u nhà khoa h c và các đ n v khoa h c

trong n

c ngoài. H th ng thông tin đ c xây d ng d a trên n n t ng v

c và n

s trao đ i gi a ng i s d ng và h th ng, b ng vi c đ t câu h i, đi u tra, đ ng
th i có th c p nh t, t i c s d li u v đ ph c v cho nhi u m c đích, nghiên
c u khoa h c, tài li u nh vi n thám, tài li u s d ng đ t, phân b dân c ,… đây là
h th ng thông tin có kh n ng trao đ i c v d li u t nh và đ ng. Trong quá trình
xây d ng h th ng thông tin, nhóm th c hi n đã s d ng r t nhi u c m bi n đ đo
đ c các tham s v l nh m c n

c, phù sa, pH, đ d n đi n, đ có đ

c chu i

s li u hi n tr ng r t t t.
Nh

c đi m c a công ngh này là h th ng v n ch a có s k t n i đo

tr c tuy n. Bên c nh đó u đi m c a h th ng thông tin này là mã ngu n m và
thông tin đ

c xây d ng d a trên các t ng c u trúc khác nhau, có tính liên k t ch t

ch và logic.
S d ng MapExplorer có th hi n th các thông tin v đ a lý, các b n đ ,
các chu i s li u t các tr m đo, đ ng th i có th trích xu t c s d li u cho các
b

c phân tích ti p theo. Các b n đ có th thêm ho c b t các l p thu c tính tùy

theo ng i s d ng. i u đ c bi t đ i v i h th ng này là s d ng Dataset Explorer
làm trung tâm đ tìm t t c các lo i tài li u hi n có trên h th ng thông tin.


12

K T LU N CH

NG 1

Các h th ng thông tin trong n
th ng thông tin có nh ng u, nh
-

c đã đ

c áp d ng bên c nh đó m i h

c đi m khác nhau.

Công ngh SCADA: có giao di n thân thi n v i ng

i s d ng nh ng ch áp

d ng mang tính t p trung, các b ph n c a công ngh ch y u nh p t n
giá thành cao, h ng ph i thay m i nên công ngh này ch a đ
-

Công ngh

WebGIS: đã kh c ph c đ

c nh

c ngoài

c áp d ng nhi u.

c đi m c a công ngh

SCADA. Công ngh này đã c p nh t các thông tin t đ ng, có kh n ng trích xu t
thông tin, đ ng th i có kh n ng d báo đ n gi n.
-

Công ngh Siemens: công ngh này c ng kh c ph c đ

c nh

c đi m c a

công ngh SCADA.
-

H th ng WISDOW: h th ng này v n ch a có s k t n i đo tr c tuy n nh

các công ngh SCADA và WebGIS đã trao đ i

trên. Bên c nh đó u đi m c a

h th ng thông tin này là mã ngu n m và thông tin đ

c xây d ng d a trên các

t ng c u trúc khác nhau, có tính liên k t ch t ch và logic.
Nhìn chung các h th ng này c ng có nh ng u đi m t t nh ng nó ch a
kh c ph c đ

c nh

c đi m v giao di n và tính c p nh n. Vì v y, lu n v n này s

đ a ra m t c s ph n m m kh c ph c đ

c nh ng nh

c đi m trên.

Khi áp d ng công ngh thông tin vào qu n lý mang l i hi u qu cao trong
nhi u ph n nh :
-

Xây d ng các bi u m u, các quy cách b n đ , hình nh, các b thông s

c a các công trình trên h th ng công trình, đ các c p, các ngành trong c n

c,

th ng kê đ y đ các c s d li u, thông tin v n hành lên h th ng thông tin.
-

i u tra, đánh giá nhu c u v s d ng tài li u, thông tin trong công tác ch

đ o đi u hành
-

các c p t trung

ng đ n đ a ph

ng.

Xác đ nh h th ng h t ng k thu t, bao g m ph n c ng (thi t b , máy ch ,

liên k t truy n thông,…) và các ph n m m (các ph n m m xây d ng, các công
c đ l u tr , phân tích, đánh giá, d báo, t o d ng các c s d li u, thông tin
ph c v cho công tác ch đ o, đi u hành và t o thông tin cho ng i s d ng.


13

-

Xác đ nh đ

c các ph

ng th c v n hành, qu n lý, khai thác, đào t o s

d ng h th ng thông tin đ m b o đ ng b , bao quát, đ y đ , an toàn, an ninh, đ
thông su t ch đ o, đi u hành toàn h th ng th y l i c a c n
-

c.

Xây d ng m ng l i tr m đo đ c t đ ng, đo đ c s li u liên quan đ n

quá trình ho t đ ng c a các công trình trên h th ng công trình đ c l a ch n.

14

CH
C

S

TR

NG 2

KHOA H C C A VI C NGHIÊN C U XÂY D NG PH N M M

GIÚP V N HÀNH H TH NG T

I TR N N N T NG INTERNET

2.1 T ng quan c s khoa h c v vi c xây d ng ph n m m
phân ph i n
ch

c m t cách h p lý trên h th ng t

ng trình ph n m m phân ph i n

h th ng t

i, yêu c u n

i và làm c s cho

c thì c n ph i d a vào các c s h t ng c a

c c a h th ng c ng nh đi u ki n t nhiên và kinh t xã

h i c th c a h th ng. Chính vì v y đ xây d ng ph n m m qu n lý v n hành h
th ng t

i trên n n t ng internet c n d a vào các c s khoa h c sau:

- C s h t ng h th ng t
- Yêu c u n

i

c c a khu v c

- i u ki n khí t

ng th y v n c a khu v c đ c bi t là ngu n n

c

- C c u t ch c và qu n lý
- Các th ch , chính sách
2.2 C s h t ng h th ng t

i

2.2.1 Các công trình đ u m i
V trí c p n

c, ch c n ng, nhi m v và kh n ng c p n

c a h th ng kênh m

c c a công trình,

ng và c a các công trình trên h th ng đóng vai trò quan

tr ng trong vi c l p k ho ch đ s d ng và phân ph i n

c m t cách h p lý. Chính

vì v y mà c n ph i nghiên c u m t s v n đ sau:
-

Công trình đ u m i: Công trình đó có th là tr m b m, c ng l y n

h ch a. Các công trình này ph i bi t đ
n ng ngu n n

c quá trình l u l

c và các y u t này ch u nh h

c ho c

ng đ u ngu n, kh

ng tr c ti p t đi u ki n khí t

ng

th y v n.
l yn

H th ng c ng chia n

c g m các c ng l y n

c

đ u các kênh chính đ

c t công trình đ u m i vào h th ng theo yêu c u c p n

có nhi m v kh ng ch l u l
tích mà kênh ph trách. L u l
yêu c u n

ng và m c n
ng và m c n

c. Các c ng này

c vào các kênh theo yêu c u c a di n
c này không nh ng ph thu c vào

c mà còn ph thu c vào kh n ng c p n

c c a h th ng. Chính vì v y


15

v trí c ng, quy mô kích th

c c ng c a các công trình này nói lên ch c n ng nhi m

v c a chúng trong vi c phân ph i ngu n n

c m t cách h p lý b ng vi c s d ng

các tài li u đ u vào có th c p nh t tr c ti p trên internet.
Các h th ng công trình đi u ti t: nh m đi u ti t l u l

-

c u t i các khu v c mà h th ng t
• H th ng kênh m

ng trình đ m b o c p n

• H th ng c ng đi u ti t: th
kênh nhánh đ đi u ti t m c n

c yêu

i ph trách g m các h th ng sau:

ng: đ m b o kh n ng chuy n n

đó là n n t ng đ xây d ng ch

ng, m c n

c, l u l

ng, m t c t

c m t cách h p lý;

ng b trí trên kênh chính, sau c a l y n

c khi c n thi t và kh ng ch ngu n n

cc a

c l y vào

di n tích mà kênh nhánh đó ph trách;
• Bên c nh các c ng đi u ti t và h th ng kênh m
đi u ti t khác nh : c u máng, xi phông, tràn bên, b c n
trình này c ng nh h

ng đ n l u l

ng và m c n

ng còn có các công trình
c và d c n

c. Các công

c yêu c u t i cá khu v c t

i

mà h th ng ph trách
2.2.2 Qu n lý v n hành
Qu n lý h th ng công trình th y l i là công tác quan tr ng b c nh t trong
v n đ qu n lý th y l i, nó là khâu cu i cùng nh m s d ng n
d ng tr c ti p và quy t đ nh vi c nâng cao hi u qu dùng n
có th qu n lý ngu n n

c có l i nh t, có tác

c.

c m t cách hi u qu c n ph i d a vào các y u t

sau:
-

K ho ch t

i c a h th ng: đ u m i v , c n c vào s li u di n tích gieo

tr ng, l ch th i v , tình hình ngu n n
v n c a t nh mà đ ra ph

c và d báo c a trung tâm khí t

ng án v n hành công trình và đi u ti t n

ng th y

c trong h

th ng.
-

K ho ch tu b , s a ch a th

ng xuyên các công trình đ tránh tình tr ng

công trình b h h ng, làm gi m kh n ng c p n
-

c c a h th ng

C n c vào công su t ho t đ ng c a các h th ng c p n

c ng l y n

c t ch y…

c nh máy b m,

16

D a vào đi u ki n c a h th ng mà các công ty th y nông đ a ra k ho ch
khai thác và s d ng ngu n n

c m t cách h p lý. Ngày nay, nh công ngh phát

tri n giúp qu n lý hi u qu và theo h

ng t đ ng hóa đi u ti t n

c. Vi c t đ ng

hóa bao g m:
-

T đ ng đi u ti t n

c ng l y n
-

c b ng ph

ng pháp th y l i th

c đóng m t đ ng, c ng l y n

ng xây d ng các

c t ch y…

T đ ng đi u ti t b ng đi n và đi n t . Áp d ng ti n b khoa h c b ng cách

s d ng máy tính đ qu n lý tr c ti p, vi c s d ng ph

ng pháp c b n này trong

qu n lý t đ ng hóa các h th ng th y l i ngày càng phát tri n.
Trong lu n v n này, tôi s đi nghiên c u vi c t đ ng hóa b ng đi n t và
xây d ng ph n m m giúp qu n lý v n hành trên n n t ng internet đ qu n lý, v n
hành m t cách tr c ti p.
Vi c áp d ng máy tính trong qu n lý nh m phát huy t i đa kh n ng phát
tri n và ng d ng trong qu n lý dùng n
n

c h p lý, tr n

c, dùng n

c theo quan đi m h th ng, th c hi n d n

c và phân ph i nh m nâng cao giá tr s d ng n

c.

Thi t l p và hoàn thi n kho d li u, l u tr tài li u làm c s cho vi c qu n lý h
th ng, cung c p nh ng c n c cho vi c quy t đ nh. Có th phân khu v c đ thi t l p
h th ng d báo nh d báo tình hình khí t

m a), đo đ c đ ng thái n
nghi m t

c ng m, đ ng thái m n c a n

i và phân tích tình hình dùng n

hóa b ph n qu n lý t

ng, th y v n (ngu n n

c, l

ng

c trong đ t, tài li u thí

c. D n d n thi t l p h th ng t đ ng

i, c n c vào đ c đi m và n ng l c đ u t cho khu t

i, u

tiên nh ng đi m th c nghi m quan tr ng và k thu t ph c t p, ti n t i phát tri n
m t s h th ng t đ ng đo n

c đ n gi n, hay h th ng kh ng ch t đ ng hóa

qu n lý c a c ng.
D

i đây là s đ v h th ng qu n lý k t h p gi a máy tính và ng

lý (hình 2.1):

i qu n


17

Hình 2.1: C u t o h th ng qu n lý k t h p gi a máy tính và ng

i v n hành

Trung tâm kh ng ch (1)

B
ph n
v n
hành
h
th ng
(3)

M ng l i t p
h p TL

Tr m

Tr m

H
th ng
th a
hành
phân
khu 1

Tr m

H
th ng
th a
hành
phân
khu 1

Tr m

M ng l i t p
h p TL

Tr m

Tr m

H
th ng
th a
hành

phân
khu 1

Tr m

H th ng n i thông tin
(2)

Tr m

Tr m


18

H th ng qu n lý do ba b ph n t o thành:
Trung tâm kh ng ch : có nhi m v phê chu n và quy đ nh quy trình v n hành,

-

phân tích và ch nh lý s li u th
ph

ng ngày c ng nh m t kho ng th i gian dài và l p

ng án v n hành;
B ph n thông tin: có nhi m v duy trì liên h các đ n v th c hành trong h

-

th ng v i trung tâm kh ng ch , l i d ng m ng l

i thông tin đã có c a khu t

i đi n

đài đ hoàn thành;
B ph n th a hành: nhi m v c a b ph n này là theo l nh c a trung tâm kh ng

-

ch , đo đ c và thao tác v n hành các công trình kh ng ch (các lo i c ng, thi t b và
công trình đo n

c) đ ng th i ph n ánh k t qu v n hành đ n trung tâm kh ng ch .

Công vi c này do nhân viên k thu t c a khu t

i, nhân viên qu n lý n

c th c hi n.

Trong lu n này, chúng tôi s d ng máy tính k t h p v i m ng internet đ qu n
lý tr c ti p h th ng t

i. Vi c k t h p này s mang l i hi u qu cao h n trong qu n lý

v n hành.
i u ki n khí t

2.3
2.3.1

c đi m khí t

ng, th y v n, dòng ch y đ n
ng

c đi m các y u t khí t
không khí, s gi chi u n ng, đ

ng đ

c bi u th qua m a, gió, b c h i, nhi t đ

m…

c đi m các y u t th y v n bi u th qua m c n
dòng ch y và h

ng ch y, l u l

Các y u t này đ
này đ
t

ng bùn cát và l

c, l u l

ng n

ng ng m cát, nhi t đ n

c thu th p t i các tr m đo khí t

c, t c đ
c.

ng, th y v n. Các tài li u

c dùng đ tính toán ch đ dòng ch y đ n c a h , ch đ t

i, l

ng n

c

i…

2.3.2 Dòng ch y đ n
Dòng ch y đ n g m dòng ch y m t và dòng ch y ng m.
Dòng ch y m t hình thành trên b m t l u v c sinh ra do m a ho c tuy t tan và
t p trung v tuy n c a ra. Dòng ch y m t g m m a, dòng ch y t các sông su i, áo h .


19

Dòng ch y ng m do n

c d

i đ t cung c p g m l

ng th m hút qua m ch n

ng m, dòng ch y ng m sâu xu ng t ng đ t bão hòa n

c

c. Dòng ch y m t ch hình

thành trong th i gian có m a, còn dòng ch y ng m hình thành c trong th i k có m a
và su t th i k không có m a.
Dòng ch y đ n h g m có: l u l

ng n

c, m c n

ch ,l

ng b c h i trên b

m t l u v c.
Dòng ch y đ n sông g m m c n

c, l u l

ng, đ m n, ch t l

Dòng ch y m t trên ru ng g m dòng ch y đ n m t ru ng, l

ng.
ng n

cb ch i

cây tr ng g m th m, b c h i.
2.4 Yêu c u n

c c a khu t

i

phân ph i và đ nh đ

cl ul

ng n

c yêu c u c a các lo i cây tr ng trên

h th ng, t i m t ru ng và t i các kênh c n ph i tính toán các đ i l
- Tính toán yêu c u n

c c a cây tr ng

- Tính toán yêu c u n

c m t ru ng

- Tính toán yêu c u n

c

ng sau:

các đ u kênh

D a vào các công th c tính v i tài li u thu th p tr c ti p trên internet g m m a,
b c h i, b c x ánh sáng, s gi chi u n ng, t đó tính đ
đ l p k ho ch s d ng n
2.4.1 Yêu c u n
Ch đ t

c ch đ t

i c a cây tr ng

c.

c c a cây tr ng
i cho các lo i cây tr ng ph thu c vào nhi u y u t ph c t p nh : các

y u t khí h u, th nh

ng đ t đai, lo i cây tr ng, th i gian sinh tr

quy mô c a h th ng t

ng c a cây tr ng,

i...Các y u t này l i luôn luôn thay đ i theo không gian và

th i gian r t khó n đ nh.
tính toán yêu c u n

c c a cây tr ng d a vào ph

ng trình cân b ng n

m t ru ng đ tính toán:
(W y - W o ) + (V y - V o ) = (P + N + G + A) - (E + S + R)
(L

ng n

c t ng, gi m) = (L

ng n

c đ n) – (L

ng n

(2-1)
c đi)

c


20

Trong đó:
Wy – l

ng n

c trong t ng canh tác đ u th i đo n tính toán;

Wo – l

ng n

c trong t ng canh tác

Vy – l

ng n

c hay l p n

c m t ru ng

đ u th i đo n tính toán;

Vo – l

ng n

c hay l p n

c m t ru ng

cu i th i đo n tính toán;

P–l

cu i th i đo n tính toán;

ng m a r i trên m t ru ng s d ng đ

c;

N– l

ng n

cm t

ngoài ch y đ n th a ru ng;

G–l

ng n

c trong t ng đ t cung c p cho cây tr ng s d ng;

A–l

ng n

c do h i n

E–l

ng b c h i m t ru ng (l

c trong t ng đ t ng ng t (có th b qua);
ng n

c c n c a cây tr ng) chi m t tr ng l n

nh t, nó bao g m b c h i m t lá, b c h i m t thoáng hay b c h i kho ng tr ng;
S–l

ng n

c m t thoáng ra kh i m t ru ng;

R–l

ng n

c ng m xu ng t ng sâu c a đ t, xu ng dòng ng m thoát đi.

G i m là nhu c u t

in

c m i l n ta có:

m = (E + V y + W y + S + R) - (P + N + G + A + W o + V o )
tính toán nhu c u n
• L

c c a cây tr ng c n xác đ nh các đ i l

(2-2)

ng sau:

ng b c h i m t ru ng
L

ng b c h i m t ru ng th c t đ i v i cây tr ng đ

c xác đ nh theo công th c

t ng quát:
ET c = K c ET o

(2.3)

Trong đó
ET c – l

ng b c h i m t ru ng th c t theo th i gian tính toán (mm)

ET o – l

ng b c h i cây tr ng tham kh o, tính theo các công th c kinh nghi m

(mm)
K c – h s cây tr ng, ph thu c vào lo i cây tr ng và giai đo n sinh tr
đ nh qua th c nghi m.

ng, xác


21

Do đó, đ xác đ nh l

ng b c h i m t ru ng ET c ta ch c n đi xác đ nh l

h i cây tr ng tham kh o ET o . L
FAO khuy n ngh áp d ng ph
tính l

ng b c h i cây tr ng tham kh o ET o đ

ng b c

c t ch c

ng pháp Penman.

ng b c h i m t n

c t do tính toán theo công th c c a Penman-Monteith:

ET o = C[ WR n + (1- W )f(V)(e a – e d )],

(mm/ngày)

(2-4)

Trong đó:
ET 0 : l

ng b c h i m t n

c t

do tính toán theo công th c c a Penman-

Monteith
C: H s hi u ch nh v s bù tr đ i v i t c đ gió c ng nh s thay đ i
c a b c x m t tr i.
W: H s có quan h v i nhi t đ và cao đ khu t
Rn: L

ng b c x th c t đ

i.

c xác đ nh t s gi chi u sáng, nhi t đ và đ

m.
f(u): Hàm quan h v i t c đ gió :
(e a -e d ): chênh l ch gi a áp su t h i bão hoà
và áp su t h i th c t đo đ
• Tính toán l
tính toán l

nhi t đ trung bình c a không khí

c.

ng m a hi u qu

ng m a hi u qu có 2 ph

 Tính m a hi u qu theo ph

ng tính toán nh sau:

ng pháp t l c đ nh :

P eff = C x P m a .

(mm)

(2-5)

Trong đó:
P eff : l

ng m a hi u qu trong th i đo n tính toán (mm)

Pm a: l

ng m a th c t trong th i đo n tính toán theo mô hình MTTK (mm)

C: % l

ng m a s d ng đ

c trong th i đo n tính toán

 Tính m a hi u qu ph thu c theo c

ng đ m a (FAO/AGLW):

P eff = 0.6*P m a - 10 khi P m a < 70 mm

(2-6)

P eff = 0.8*P m a - 24 khi P m a > 70 mm

(2-7)