HỆ THỐNG CẢNH báo lũ lụt (FULL CODE )

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN

TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài:

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẢNH
BÁO LŨ SỚM

Hà Nội 6/2018
Đánh giá quyển đồ án tốt nghiệp
(Dùng cho giảng viên hướng dẫn)


Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm

Giảng viên đánh giá:......................................................
Họ và tên Sinh viên:................................................ MSSV:…………………
Tên đồ án: ................................... ................................... ...................................
…………………………………………………………………………………..
Chọn các mức điểm phù hợp cho sinh viên trình bày theo các tiêu chí dưới đây:
Rất kém (1); Kém (2); Đạt (3); Giỏi (4); Xuất sắc (5)
Có sự kết hợp giữa lý thuyết và thực hành (20)
Nêu rõ tính cấp thiết và quan trọng của đề tài, các vấn đề và
1 các giả thuyết (bao gồm mục đích và tính phù hợp) cũng như 1 2 3 4 5
phạm vi ứng dụng của đồ án
2 Cập nhật kết quả nghiên cứu gần đây nhất (trong nước/quốc tế) 1 2 3 4 5
3 Nêu rõ và chi tiết phương pháp nghiên cứu/giải quyết vấn đề
1 2 3 4 5

Có kết quả mô phỏng/thưc nghiệm và trình bày rõ ràng kết quả
4
1 2 3 4 5
đạt được
Có khả năng phân tích và đánh giá kết quả (15)
Kế hoạch làm việc rõ ràng bao gồm mục tiêu và phương pháp
5 thực hiện dựa trên kết quả nghiên cứu lý thuyết một cách có hệ 1 2 3 4 5

6

7

thống
Kết quả được trình bày một cách logic và dễ hiểu, tất cả kết
quả đều được phân tích và đánh giá thỏa đáng.
Trong phần kết luận, tác giả chỉ rõ sự khác biệt (nếu có) giữa
kết quả đạt được và mục tiêu ban đầu đề ra đồng thời cung cấp
lập luận để đề xuất hướng giải quyết có thể thực hiện trong

1 2 3 4 5

1 2 3 4 5

tương lai.
Kỹ năng viết (10)
Đồ án trình bày đúng mẫu quy định với cấu trúc các chương
logic và đẹp mắt (bảng biểu, hình ảnh rõ ràng, có tiêu đề, được
8

đánh số thứ tự và được giải thích hay đề cập đến trong đồ án,

có căn lề, dấu cách sau dấu chấm, dấu phẩy v.v), có mở đầu

1 2 3 4 5

chương và kết luận chương, có liệt kê tài liệu tham khảo và có

9

trích dẫn đúng quy định
Kỹ năng viết xuất sắc (cấu trúc câu chuẩn, văn phong khoa

1 2 3 4 5
học, lập luận logic và có cơ sở, từ vựng sử dụng phù hợp v.v.)
Thành tựu nghiên cứu khoa học (5) (chọn 1 trong 3 trường hợp)
10a Có bài báo khoa học được đăng hoặc chấp nhận đăng/đạt giải
5

2


Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm

SVNC khoa học giải 3 cấp Viện trở lên/các giải thưởng khoa
học (quốc tế/trong nước) từ giải 3 trở lên/ Có đăng ký bằng
phát minh sáng chế
Được báo cáo tại hội đồng cấp Viện trong hội nghị sinh viên
10b

nghiên cứu khoa học nhưng không đạt giải từ giải 3 trở
lên/Đạt giải khuyến khích trong các kỳ thi quốc gia và quốc tế

khác về chuyên ngành như TI contest.
10c Không có thành tích về nghiên cứu khoa học
Điểm tổng

2

0
/50

Điểm tổng quy đổi về thang 10
Nhận xét thêm của Thầy/Cô (giảng viên hướng dẫn nhận xét thêm về thái độ,
tinh thần làm việc của sinh viên)
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Ngày:

/

/201

Người nhận xét
(Ký và ghi rõ họ tên)

Đánh giá quyển đồ án tốt nghiệp
(Dùng cho cán bộ phản biện)
Giảng viên đánh giá:......................................................
Họ và tên Sinh viên:................................................ MSSV:…………………
Tên đồ án: ................................... ................................... ...................................
…………………………………………………………………………………..

Chọn các mức điểm phù hợp cho sinh viên trình bày theo các tiêu chí dưới đây:
Rất kém (1); Kém (2); Đạt (3); Giỏi (4); Xuất sắc (5)

3


Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm

Có sự kết hợp giữa lý thuyết và thực hành (20)
Nêu rõ tính cấp thiết và quan trọng của đề tài, các vấn đề và
1 các giả thuyết (bao gồm mục đích và tính phù hợp) cũng như 1 2 3 4 5
phạm vi ứng dụng của đồ án
2 Cập nhật kết quả nghiên cứu gần đây nhất (trong nước/quốc tế) 1 2 3 4 5
3 Nêu rõ và chi tiết phương pháp nghiên cứu/giải quyết vấn đề
1 2 3 4 5
Có kết quả mô phỏng/thưc nghiệm và trình bày rõ ràng kết quả
4
1 2 3 4 5
đạt được
Có khả năng phân tích và đánh giá kết quả (15)
Kế hoạch làm việc rõ ràng bao gồm mục tiêu và phương pháp
5 thực hiện dựa trên kết quả nghiên cứu lý thuyết một cách có hệ 1 2 3 4 5

6

7

thống
Kết quả được trình bày một cách logic và dễ hiểu, tất cả kết
quả đều được phân tích và đánh giá thỏa đáng.

Trong phần kết luận, tác giả chỉ rõ sự khác biệt (nếu có) giữa
kết quả đạt được và mục tiêu ban đầu đề ra đồng thời cung cấp
lập luận để đề xuất hướng giải quyết có thể thực hiện trong

1 2 3 4 5

1 2 3 4 5

tương lai.
Kỹ năng viết (10)
Đồ án trình bày đúng mẫu quy định với cấu trúc các chương
logic và đẹp mắt (bảng biểu, hình ảnh rõ ràng, có tiêu đề, được
8

đánh số thứ tự và được giải thích hay đề cập đến trong đồ án,
có căn lề, dấu cách sau dấu chấm, dấu phẩy v.v), có mở đầu

1 2 3 4 5

chương và kết luận chương, có liệt kê tài liệu tham khảo và có

9

10a

trích dẫn đúng quy định
Kỹ năng viết xuất sắc (cấu trúc câu chuẩn, văn phong khoa

1 2 3 4 5
học, lập luận logic và có cơ sở, từ vựng sử dụng phù hợp v.v.)

Thành tựu nghiên cứu khoa học (5) (chọn 1 trong 3 trường hợp)
Có bài báo khoa học được đăng hoặc chấp nhận đăng/đạt giải
SVNC khoa học giải 3 cấp Viện trở lên/các giải thưởng khoa
học (quốc tế/trong nước) từ giải 3 trở lên/ Có đăng ký bằng

phát minh sáng chế
10b Được báo cáo tại hội đồng cấp Viện trong hội nghị sinh viên
nghiên cứu khoa học nhưng không đạt giải từ giải 3 trở
lên/Đạt giải khuyến khích trong các kỳ thi quốc gia và quốc tế

4

5

2


Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm

khác về chuyên ngành như TI contest.
10c Không có thành tích về nghiên cứu khoa học
Điểm tổng

0
/50

Điểm tổng quy đổi về thang 10
Nhận xét thêm của Thầy/Cô
……………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

Ngày:

/

/201

Người nhận xét
(Ký và ghi rõ họ tên)

5


Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm

LỜI NÓI ĐẦU
Ở Việt Nam lũ lụt là hiện tượng phổ biến và diễn ra trên khắp các vùng miền đất
nước, đặc biệt là vùng ven biển miền Trung, đồng bằng sông Mêkông và đồng bằng
sông Hồng. Người dân ở những vùng này đã phải học cách sống chung với lũ, đặc
biệt là những người có sinh kế phụ thuộc vào chức năng sản xuất của lũ lụt hàng
năm. Mỗi năm lũ lụt đã cướp đi hàng trăm sinh mạng, tàn phá nhà cửa, mùa màng.
Người dân bỗng chốc tay trắng, sau mỗi cơn lũ cuộc sống của những người dân ở
đây rất khó khăn. Tình trạng thiếu lương thực trầm trọng, họ không có nhà để ở,
không có nước sạch để uống để sinh hoạt và rác cùng xác các động vật phân hủy đó
là nguy cơ bùng phát các dịch bệnh nguy hiểm.
Trước những thực trạng đó em đã quyết định thực hiện đề tài “ Nghiên cứu thiết
kế hệ thống cảnh báo lũ sớm” nhằm góp phần vào việc giảm thiểu thiệt hại do lũ lụt
gây ra, hệ thống sẽ đo mực nước ở các sông hồ và tốc độ dòng chảy ở đó so sánh
với số liệu ở vùng đó rồi đưa ra mức cảnh báo cho người dân.
Trong việc thực hiện đồ án này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo
...– giảng viên viện Điện Tử Viễn Thông, Đại học Bách Khoa Hà Nội đã trực tiếp

hướng dẫn, khuyến khích và tạo điều kiện cho em trong suốt quá trình làm đồ án tốt
nghiệp này. Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của
riêng em. Các số liệu sử dụng phân tích trong luận án có nguồn gốc rõ ràng, đã công
bố theo đúng quy định. Các kết quả nghiên cứu trong đồ án do em tự tìm hiểu, phân
tích một cách trung thực, khách quan và phù hợp với thực tiễn của Việt Nam. Các
kết quả này chưa từng được công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác.
Hà Nội, ngày 09 tháng 06 năm 2018
Sinh viên thực hiện
(Ký và ghi rõ họ tên)

6


Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm

TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Lũ ở nước ta có những diễn biến phức tạp và khó lường, mặc dù xảy ra liên tục
hằng năm nhưng để kiểm soát và phòng chống là rất khó, thiệt hại mà nó gây ra vẫn
là rất lớn. Đồ án này hướng tới việc thu thập dữ liệu ở vùng cần thiết lập hệ thống,
sau đó tích hợp vào hệ thống để so sánh với kết quả đo đạc được đưa ra cảnh báo và
đưa dữ liệu lên web, giúp mọi người có thể theo dõi được tình hình lũ nhanh nhất.
Đồ án gồm 5 chương :
Chương 1. Mở đầu
Chương này đặt ra vấn đề, đưa ra lý do chọn đề tài. Nêu lên mục đích, nhiệm vụ
cũng như tình hình nghiên cứu về cái đề tài liên quan đã có trong và ngoài nước
Chương 2. Cơ sở lý thuyết
Tìm hiểu tổng quan về đặc điểm và nguyên nhân hình thành lũ cũng như các
phương pháp đo và cảnh báo lũ
Chương 3. Tổng quan về hệ thống
Trình bày quá trình xây dựng sơ đồ khối cho hệ thống phần mềm và phần cứng,

từ đó lựa chọn các linh kiện cho mạch.
Chương 4. Chi tiết thiết kế
Đi sâu vào phân tích chi tiết từng khối, triển khai phần cứng cũng như phần
mềm
Chương 5. Kết quả thử nghiệm và đánh giá
Các kết quả đạt được trong quá trình thực hiện đồ án. Kết quả: hệ thống thiết kế
đã thực hiện được các chức năng gì? Đưa ra kết luận tổng hợp lại các công việc đã
hoàn thành và chưa hoàn thành, đưa ra hướng phát triển cho hệ thống.

7


Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm

SUMMARY OF THE COURT
Floods in our country are complicated and unpredictable, although occurring
continuously every year but to control and prevention is very difficult, the damage
that it causes is still very large. This project aims to collect data in the required area
of the system, then integrate it into the system to compare the measured results with
the warning and put the data on the web, helping people to Keep track of the fastest
flood situation.
The project consists of 5 chapters:
Chapter 1. Introduction
This chapter sets out the problem, giving reasons for choosing the topic. Raise
the purpose, tasks and situation of research related topics already in the country and
abroad
Chapter 2. Theory
Get an overview of the characteristics and causes of flood formation as well as
flood measurement and warning methods
Chapter 3. System overview

Demonstrates the process of building block diagrams for software and hardware
systems, thereby selecting components for the circuit.
Chapter 4. Design details
Dive into detailed analysis of each block, deploying hardware as well as software
Chapter 5. Test and Evaluation Results
The results achieved during the implementation of the project. Results: What
functions did the design system perform? Briefly summarize completed and
unfinished work, giving direction to the development of the system.

8


Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ

DANH MỤC BẢNG BIỂU

9


Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm

CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Những năm gần đây ở nước ta thiên tai lũ lụt xảy ra thường xuyên hơn với mức
độ trầm trọng hơn, đã gây thiệt hại nghiêm trọng về người của cải và môi trường
sinh thái.... Việc giảm nhẹ thiệt hại do lũ lụt đang là một vấn đề hết sức cấp bách

được nhiều tổ chức và các nhà khoa học trên thế giới tập trung nghiên cứu. Lũ lụt là
một trong những tai biến thiên nhiên, kết quả của quá trình tập trung nước với khối
lượng lớn và tràn vào các vùng địa hình thấp, gây ngập lụt trên diện rộng, không chỉ
gây tổn hại nặng nề về người và của ở thời điểm đó mà còn tác động tiêu cực lâu dài
đến môi trường sinh thái, ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống và các hoạt động kinh tế
xã hội. Nghiên cứu các giải pháp phòng lũ lụt được nhiều quốc gia quan tâm và
hướng tiếp cận là sự kết hợp giữa giải pháp phi công trình và công trình. Giải pháp
công trình thường được sử dụng là xây dựng các hồ chứa, đê điều, cải tạo lòng
sông… Các giải pháp phi công trình là trồng rừng, bảo vệ rừng; xây dựng và vận
hành các phương án phòng tránh lũ và di dân lúc cần thiết khi có thông tin dự báo
và cảnh báo chính xác.
Qua những lý do đó em quyết định thực hiện đề tài “Nghiên cứu thiết kế hệ
thống cảnh báo lũ sớm”, như là một trong các phương án giúp giảm thiểu hậu qua
gây ra do lũ lụt.
1.2 Mục đích nghiên cứu
Để tài này trước hết hướng tới việc thu thập số liệu địa lý và thông tin về các hệ
thống cảnh báo đã có từ trước để qua đó có cái nhìn tổng thể về thực trạng lũ lụt tại
Việt Nam. Từ đó tạo ra hệ thống cảnh báo lũ của riêng mình sao cho hoạt động
được tại mọi nơi, dưới mọi điều kiện khắc nghiệt của thời tiết, đồng thời tiếp thu
những ưu điểm cũng như khắc phục những yếu điểm của các hệ thống trước đó,
nhằm tạo ra sản phẩm tốt nhất, có tính hữu dụng cao, có thể đi vào đời sống.
1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu
 Nhận biết được chính xác đặc điểm từng vùng những nơi hay xảy ra lũ.

10


Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm

 Tạo ra hệ thống có tính tương tác cao, thân thiện với người sử dụng.

 Hướng đến mục tiêu bất kì người dân nào cũng có thể sử dụng được nó.
 Đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả, chính xác trong mọi điều kiện thời
tiết, có giá thành rẻ, kích thước nhỏ gọn, dễ lắp đặt, vận chuyển.
1.4 Tình hình nghiên cứu
1.4.1 Một vài nghiên cứu trong nước
Đề tài :
 Xây dựng mô hình tích hợp viễn thám và gis xác định nguy cơ tai biến lũ
quét lưu vực sông Năng, tỉnh Bắc Kạn – Lê Như Ngà.
Luận án đã xây dựng mô hình xác định nguy cơ lũ quét áp dụng cho lưu
vực nhỏ, vùng núi cao, địa hình phức tạp, ít thông tin/số liệu hỗ trợ. Với
những phần mềm GIS có tính năng phân tích không gian đều có thể áp dụng
mô hình ý tưởng này. Đã áp dụng mô hình mô phỏng thành công nguy cơ lũ
quét cho lưu vực sông Năng, Bắc Kạn.
 Hệ thống cảnh báo lũ quét – Mai Trọng Hoàng.
Hệ thống gồm 3 cảm biến đo tốc độ và lưu lượng nước đặt dưới dòng sông
hoặc hồ đập, một hệ thống máy chủ thu thập thông tin từ các cảm biến và tính
toán đưa ra cảnh báo tới người dân qua hệ thống phát thanh, còi báo động.
Chính quyền địa phương có thể gửi thông điệp về tình hình lũ lụt một cách
nhanh chóng tới các nơi khác có thể bị ảnh hưởng và thậm chí xuống cả vùng
hạ lưu để người dân đề phòng.
 Hệ thống cảnh báo lũ lụt sớm Leveline-EWS
LeveLine-EWS sử dụng cảm biến mực nước LeveLine-Mini để ghi đo sự
thay đổi nhỏ ở mức nước cũng như nhiệt độ. Dụng cụ đo liên tục và ghi lại
mực nước và nhiệt độ sử dụng cảm biến áp suất nhiệt độ độ nhạy cao, sau đó
dữ liệu được lưu trữ trong thiết bị AquaTelemetry giữa các dữ liệu tải lên. Bộ
AquaTelemetry có cảm biến áp suất khí quyển để bù trừ toàn bộ các dữ liệu

11

Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm

được ghi lại bởi LeveLine-Mini khi áp suất khí quyển thay đổi cho phép hệ
thống đo được những thay đổi chỉ nhỏ 1cm.
1.4.2 Nước ngoài
 Flashflood Monitoring and Early Warning System using M2M and Cloud
Computing Technology – Waseda University GITS Siratori Lab

1.5 Kết luận chương
Trong chương này chúng ta đã tìm hiểu được lý do chọn đề tài cũng như đặt ra
được những mục đích và nhiệm vụ cụ thể cho đề tài qua đó xác định các bước tiếp
theo cần phải làm. Tham khảo các dự án đã có tìm ra những ưu điểm, nhược điểm
của các dự án đó để làm cho đề tài của mình được tối ưu nhất.

12


Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Tìm hiểu về lũ [1]
2.1.1 Khái niệm
Lũ là hiện tượng nước sông dâng lên cao trong khoảng thời gian nhất định sau
đó giảm dần. Khi lũ lớn, nước lũ tràn qua bờ sông, bờ đê, chảy vào vùng thấp
trũng và gây ngập trên diện rộng thì được gọi là lụt.
Căn cứ vào thời điểm xuất hiện lũ, người ta chia thành các loại lũ như sau:
Lũ tiểu mãn: là loại lũ do mưa lớn sinh ra trong khoảng thời tiết tiểu mãn hàng
năm. Lũ tiểu mãn thưởng xảy ra từ tháng 5 đến tháng 6, và là nguồn cung cấp
lượng nước quan trọng cho các hoạt động đặc biệt là sản xuất nông nghiệp trong
thời kì nắng nóng. Nhưng cũng có những năm lũ tiểu mãn lớn hơn lũ chính vụ

nên gây thiệt hại đáng kể cho địa phương.
Lũ sớm: là lũ xuất hiện sớm vào đầu mùa mưa lũ.
Lũ chính vụ: là lũ xuất hiện vào giữa mùa mưa lũ, thường là những trận lũ lớn
nhất trong năm nên dễ gây ngập lụt, làm thiệt hại đáng kể về tính mạng và tài
sản.
Lũ muộn: là lũ thường xảy ra vào cuối mùa mưa lũ. Lũ muộn thường gây thiệt
hại cho người sản xuất nông nghiệp ở vụ Đông Xuân.
2.1.2 Nguyên nhân hình thành lũ
Lũ là một hiện tượng tự nhiên vốn chịu ảnh hưởng trực tiếp hệ thống thời tiết
phức tạp của Trái đất và xảy ra hằng năm với khoảng thời gian nhất định. Khi
một khu vực nào đó trong lưu vực sông có mưa, nước mưa chảy xuống các khe,
rãnh trên mặt đất và thấm ướt lớp đất mặt. Khi mưa vẫn tiếp tục với cường độ
tăng dần và lớn hơn cường độ thấm thì trên mặt đất bắt đầu hình thành dòng chảy
mặt do đất khi này đã bão hòa nước. Dòng chảy mặt khi đó được tạo ra trên các
con suối nhỏ, chảy theo các sườn dốc, chảy từ nơi cao đến nơi thấp hoặc tích tụ
lại ở chỗ trũng. Khi nước từ các con suối đổ vào dòng sông, mực nước sông khi

13


Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm

đó bắt đầu tăng lên, tức là lũ bắt đầu xuất hiện và sẽ tăng lên theo mực nước
sông. Trong mùa mưa lũ, những trận mưa liên tiếp trên lưu vực sông làm cho
nước trên các con suối dâng cao rồi đổ ra sông chính. Tổ hợp nước của các con
suối trong lưu vực làm cho nước trên sông chính tăng dần lên tạo thành lũ.
Ngoài ra, còn một số yếu tố khác ảnh hưởng đến khả năng xuất hiện lũ lớn và bất
thường là:
Lưu vực càng rộng thì nước lũ lên chậm nhưng cũng sẽ rút chậm, ngược lại lưu
vực hẹp và dài sẽ làm nước lũ lên nhanh – một số trường hợp sẽ hình thành lũ quét,

lũ ống.
Rừng bị tàn phá cũng là một trong các nguyên nhân gây nên lũ lụt và xói mòn
đất.
Hiện tượng El Nino (do sự nóng lên của vùng biển xích đạo vùng Nam Mỹ Thái
Bình Dương) và La Nina (do sự lạnh lên của vùng biển xích đạo Đông Thái Bình
Dương) đã tác động tới hiện tượng lũ lụt trên nhiều vùng khác nhau.
Nếu một hệ thống sông có nhiều con sông hợp thành thì khả năng tổ hợp thời
điểm xuất hiện lũ đồng thời sẽ làm gia tăng mức độ nghiêm trọng của lũ.
Lũ là một dạng thiên tai, tiềm ẩn những rủi ro và không dễ dàng phòng tránh
được. Lũ lụt có tác động rất lớn đến hoạt động của con người, nó có thể đe dọa
đến sự sống, tài sản và môi trường. Tần suất và mức độ nghiêm trọng của lũ lụt
thậm chí còn được dự kiến tăng lên bởi biến đổi khí hậu. Phát triển kinh tế, xã
hội cũng có thể đẩy nhanh và gia tăng nguồn nước mặt chảy tràn do thay đổi bề
mặt tiếp xúc, suy thoái thảm phủ thực vật về số lượng và chất lượng. Ngoài ra lũ
cũng được hình thành một cách nhân tạo do hoạt động của con người như xả lũ
hồ chứa để đón lũ theo dự báo.
Để có khả năng phòng chống lũ, con người phải năm được quy luật của lũ.
Tuy nhiên, do lũ có tính rủi ro nên chỉ có thể dự báo sự xuất hiện của lũ với các
cường độ khác nhau (lưu lượng, mực nước) thông qua thống kê các trận lũ xuất
hiện trong nhiều năm tại một mặt cắt nào đó của dòng sông. Đó là tần số xuất
hiện lũ trong một thời gian dài mà con người ghi chép được, dựa vào đó tính
được tần suất lũ.

14


Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm

2.1.3 Các cấp báo động lũ
Cấp báo động lũ là độ cao mực nước lũ quy định cho từng vị trí trên sông, suối.

Mực nước ở mỗi cấp báo động lũ cho biết mức độ nguy hiểm của nước lũ trong
sông, suối cũng như mức ngập lụt do nước lũ gây ra. Theo quy định, có 3 mức báo
động lũ :
 Báo động cấp I là mức giới hạn mực nước cho biết trên sông đã bắt đầu có lũ
nhưng nước lũ còn ở giới hạn trong lòng sông - tương đương cấp lũ nhỏ.
 Báo động cấp II là mức giới hạn mực nước cho biết lũ trong sông đã lên đến
mức trung bình, nước lũ bắt đầu gây ảnh hưởng ngập lụt và tác động xấu đến
dân sinh, kinh tế, xã hội - tương đương lũ trung bình.
 Báo động cấp III là mức giới hạn mực nước cho biết lũ trong sông đã lên đến
mức cao, gây ảnh hưởng ngập lụt nghiêm trọng và có thể gây nguy hiểm cho
đời sống sinh hoạt, sản xuất của nhân dân, đe dọa đến tính mạng và tài sản
của nhân dân - tương đương lũ lớn.
Mực nước tương ứng với các cấp báo động tại một số sông [2]
Mực nước tương ứng với các
TT

Tên sông

Trạm thủy văn

cấp báo động (m)
I
II

I
1
2

Đài Khí tượng thủy văn khu vực Tây Bắc
Đà

Mường Tè
285,0
Đà
Lai Châu (Mường 177,0

3
4
5
6
II
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Lay)
Đà
Hòa Bình
Đà
Quỳnh Nhai
Nậm Rốm
Mường Thanh
Nậm Pàn
Hát Lót
Đài Khí tượng thủy văn khu vực Việt Bắc

Thao
Lào Cai
Thao
Yên Bái
Thao
Phú Thọ
Lô
Hà Giang
Lô
Tuyên Quang
Lô
Vụ Quang
Lô
Việt Trì
Cầu
Bắc Cạn
Cầu
Gia Bảy

15

III

287,5
180,5

290,0
184,0

21,0

142,5
480,0
511,5

22,0
144,5
481,0
512,5

23,0
146,5
482,0
513,5

80,0
30,0
17,5
99,0
22,0
18,3
13,7
132,0
25,0

82,0
31,0
18,2
101,0
24,0
19,5

14,9
133,0
26,0

83,5
32,0
19,0
103,0
26,0
20,5
15,9
134,0
27,0


Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm

10
III
1
2
3
4
5
6
7
8
IV
1
2

3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
V
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
VI
1
2
3

Chảy

Long

Phúc

(Bảo 71,0

Yên)
Đài Khí tượng thủy văn khu vực Đông Bắc
Luộc
Chanh Chử
2,5
Văn Úc
Trung Trang
2,0
Cầu
Đáp Cầu
4,3
Thương
Phủ Lạng Thương
4,3
Lục Nam
Lục Nam
4,3
Đuống
Bến Hồ
6,8
Kỳ Cùng
Lạng Sơn

252,0
Giang
Bằng Giang
180,5
Đài Khí tượng thủy văn khu vực đồng bằng Bắc Bộ
Hà Nội
9,5
Tiến Đức
4,8
Hồng
Hưng Yên
5,5
Sơn Tây
12,4
Thái Bình
Phả Lại
4,0
Luộc
Triều Dương
4,9
Đáy
Ninh Bình
2,5
Ba Thá
5,0
Phủ Lý
2,9
Đào
Nam Định
3,2

Ninh Cơ
Phú Lễ
2,0
Hoàng Long
Bến Đế
3,0
Gùa
Bá Nha
2,0
Kinh Môn
An Phụ
2,2
Đài Khí tượng thủy văn khu vực Bắc Trung Bộ
Mã
Lý Nhân
9,5
Mã
Giàng
4,0
Chu
Bái Thượng
15,0
Chu
Xuân Khánh
9,0
Bưởi
Kim Tân
10,0
Yên
Chuối

2,0
Cả
Nam Đàn
5,4
Cả
Đô Lương
14,5
Cả
Dừa
20,5
La
Linh Cảm
4,5
Ngàn Phố
Sơn Diệm
10,0
Ngàn Sâu
Hòa Duyệt
7,5
Đài Khí tượng thủy văn khu vực Trung Trung Bộ
Gianh
Mai Hóa
3,0
Kiến Giang
Lệ Thủy
1,2
Bồ
Phú Ốc
1,5

16

73,0

75,0

3,0
2,3
5,3
5,3
5,3
7,5
255,0
181,5

3,5
2,6
6,3
6,3
6,3
8,4
256,5
182,5

10,5
5,6
6,3
13,4
5,0
5,4

3,0
6,0
3,5
3,8
2,3
3,5
2,4
2,6

11,5
6,3
7,0
14,4
6,0
6,1
3,5
7,0
4,1
4,3
2,5
4,0
2,7
2,9

11,0
5,5
16,5
10,4
11,0
2,8

6,9
16,5
22,5
5,5
11,5
9,0

12,0
6,5
18,0
12,0
12,0
3,5
7,9
18,0
24,5
6,5
13,0
10,5

5,0
2,2
3,0

6,5
2,7
4,5


Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm

4
5
6
7
8
9
10
11
12
VII
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
VII

Hiếu
Đông Hà
1,5
Thạch Hãn

Thạch Hãn
2,5
Hương
Huế (Kim Long)
1,0
Vu Gia
Ái Nghĩa
6,5
Hàn
Cẩm Lệ
1,0
Thu Bồn
Câu Lâu
2,0
Thu Bồn
Hội An
1,0
Tam Kỳ
Tam Kỳ
1,7
Trà Khúc
Trà Khúc
3,5
Đài Khí tượng thủy văn khu vực Nam Trung Bộ
Lại Giang
Bồng Sơn
6,0
Kôn
Bình Tường
21,5

Kôn
Tân An (Thạnh Hòa) 6,0
Kỳ Lộ
Hà Bằng
7,5
Ba
Củng Sơn
29,5
Đà Rằng
Tuy Hòa (Phú Lâm) 1,7
Dinh Ninh Hòa
Ninh Hòa
4,0
Cái Nha Trang
Đồng Trăng
8,0
Cái Phan Rang
Tân Mỹ
36,0
Cái Phan Rang
Phan Rang
2,5
Lũy
Sông Lũy
26,0
Cà Ty
Phan Thiết
1,0
La Ngà
Tà Pao

119,0
Đài Khí tượng thủy văn khu vực Tây Nguyên

3,0
4,0
2,0
8,0
1,8
3,0
1,5
2,2
5,0

4,0
5,5
3,5
9,0
2,5
4,0
2,0
2,7
6,5

7,0
23,0
7,0
8,5
32,0
2,7
4,8

9,5
37,0
3,5
27,0
1,5
120,0

8,0
24,5
8,0
9,5
34,5
3,7
5,5
11,0
38,0
4,5
28,0
2,0
121,0

I
1
2
3
4
5
6
7
8

9
10
11
12
13
14
15
16
IX
1

Pô Kô
Đắk Mốt
Pô Kô
Đắk Tô
ĐắkBla
Kon Plông
ĐắkBla
Kon Tum
Ayun
PơMơRê
Ba
An Khê
Ba
AyunPa
KrôngBuk
Cầu 42
Krôngnô
Đức Xuyên
KrôngAna

Giang Sơn
EaKRông
Cầu 14
Xrêpốc
Bản Đôn
Đắk Nông
Đắk Nông
La Ngà
Đại Nga
Cam Ly
Thanh Bình
Đa Nhim
Đại Ninh
Đài Khí tượng thủy văn khu vực Nam Bộ
Tiền
Tân Châu

584,5
577,0
592,0
518,0
676,0
404,5
153,0
454,5
427,5
421,0
300,5
171,0
588,5

739,0
831,0
828,5

585,5
578,0
593,0
519,5
677,5
405,5
154,5
455,5
429,5
423,0
301,5
173,0
589,5
739,5
832,0
830,0

586,5
579,0
594,0
520,5
679,0
406,5
156,0
456,5
431,5

425,0
302,5
175,0
590,5
740,0
833,0
831,5

3,5

4,0

4,5

17


Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm

2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30

Tiền
Tiền
Tiền
Hậu
Hậu
Hậu
Sài Gòn
Sài Gòn
Sài Gòn
Đồng Nai
Đồng Nai

Bé
La Ngà
Bến Đá
Vàm Cỏ Đông
Rạch Tây Ninh
Vàm Cỏ Tây
Vàm Cỏ Tây
Rạch Ba Càng
Rạch Cái Cối
Rạch Ngã Chánh
Kênh Phước Xuyên
Rạch Ông Chưởng
Kênh Vĩnh Tế
Kênh 13
Kênh Cái Sắn
Cái Côn
Gành Hào
Gành Hào

Mỹ Thuận
Mỹ Tho
Cao Lãnh
Châu Đốc
Cần Thơ
Long Xuyên
Phú An
Dầu Tiếng
Thủ Dầu Một
Tà Lài
Biên Hòa

Phước Hòa
Phú Hiệp
Cần Đăng
Gò Dầu Hạ
Tây Ninh
Mộc Hóa
Tân An
Ba Càng
Phú Đức
Nhà Đài
Trường Xuân
Chợ Mới
Xuân Tô
Trí Tôn
Tân Hiệp
Phụng Hiệp
Cà Mau
Gành Hào

1,6
1,4
1,9
3,0
1,7
1,9
1,3
2,6
1,1
112,5
1,6

29,0
104,5
10,0
1,3
2,0
1,2
1,2
1,4
1,4
1,5
1,5
2,0
3,0
2,0
1,0
1,1
1,0
1,6

1,7
1,5
2,1
3,5
1,8
2,2
1,4
3,6
1,2
113,0
1,8

30,0
105,5
11,0
1,5
2,2
1,8
1,4
1,5
1,5
1,6
2,0
2,5
3,5
2,4
1,3
1,2
1,1
1,8

1,8
1,6
2,3
4,0
1,9
2,5
1,5
4,6
1,3
113,5
2,0

31,0
106,5
12,0
1,7
2,5
2,4
1,6
1,6
1,6
1,7
2,5
3,0
4,0
2,8
1,6
1,3
1,2
2,0

Bảng 2.1 Mực nước tương ứng với các cấp báo động lũ
2.2 Phương pháp và chế độ đo mực nước [3]
Mực nước là cao trình mặt nước so với mặt chuẩn quy ước (cao trình 0-0), mặt
chuẩn này thường được quy định chung cho từng vùng lảnh thổ. Miền Bắc lấy
chuẩn là mực nước biển trung bình nhiều năm tại hòn Dấu, miền Nam lấy chuẩn
trung bình tại mũi Nai, Hà Tiên.
Ðơn vị đo mực nước thường dùng là cm hoặc mét (m). Ký hiệu biểu thị mực
nước phổ biến là chữ H.

18

Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm

Mực nước biểu thị thế năng của nguồn nước. Mưa lũ và thủy triều là hai tác nhân
chủ yếu gây nên sự giao động mực nước trong các ao hồ, sông suối.
2.2.1 Phương pháp đo mực nước.
Hiện nay có 2 cách đo mực nước phổ biến là :
 Ðo bằng phương tiện thủ công (gồm có hệ thống cọc, hoặc bậc xây và thủy
chí)

Hình 2.1 Đo mực nước bằng phương thức thủ công [3]
 Ðo bằng máy tự ghi mực nước.
Mỗi cách đo có ưu nhược điểm khác nhau, tùy theo điều kiện địa hình, địa chất
và tính chất giao động mực nước tại vị trí trạm đo, kết hợp với khả năng kinh tế mà
chọn cách đo thích hợp.
2.2.2 Chế độ đo mực nước
Theo quy phạm đo đạc thủy văn cho thấy có 5 chế độ đo mực nước như sau :






Ðo 2 lần trong mỗi ngày tại thời điểm 7 và 19 giờ.
Ðo 4 lần vào các giờ 1, 7, 13, 19 hàng ngày.
Ðo 8 lần vào các giờ 1, 4, 7, 10, 13, 16, 19, 22 hàng ngày
Ðo 12 lần vào các giờ 1, 3, 5,... 19, 21, 23 hàng ngày.
Ðo 24 lần cách đều từng giờ trong ngày.

19

Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm

2.3 Phương pháp đo lưu lượng nước [4]
Lưu lượng nước là lượng nước chảy qua mặt cắt ngang trong một đơn vị thời
gian. Ðơn vị đo phổ biến là m3/s hoặc lít/s. Ký hiệu thường dùng chỉ lưu lượng là Q.
Lưu lượng nước biểu thị động năng của dòng nước. Nước ta thuộc vùng nhiệt đới
và tiếp giáp với biển do đó lưu lượng nước trong các sông suối giao động bởi mưa
lũ và thủy triều.
Lưu lượng trung bình trong khoảng thời gian Δt = t2 - t1 xác định bởi biểu thức:
Qtb =

∆v
∆t

(2.1)

Trong đó ΔV là thể tích chất lưu chảy qua ống trong thời khoảng gian khảo sát.
Lưu lượng tức thời xác định theo công thức:
Q=

dv
dt

(2.2)

Để đo lưu lượng người ta dùng các lưu lượng kế. Tuỳ thuộc vào tính chất chất
lưu, yêu cầu công nghệ, người ta sử dụng các lưu lượng kế khác nhau. Nguyên lý
hoạt động của các lưu lượng kế dựa trên cơ sở:

 Đếm trực tiếp thể tích chất lưu chảy qua công tơ trong một khoảng thời gian
xác định Δt.
 Đo vận tốc chất lưu chảy qua công tơ khi lưu lượng là hàm của vận tốc.
 Đo độ giảm áp qua tiết diện thu hẹp trên dòng chảy, lưu lượng là hàm phụ
thuộc độ giảm áp.
Tín hiệu đo biến đổi trực tiếp thành tín hiệu điện hoặc nhờ bộ chuyển đổi điện
thích hợp.
2.4 Kết luận chương
Trong chương này chúng ta đã xác định được các nguyên nhân hình thành lũ
tham biến, tham số cần thiết đó là mực nước và lưu lượng nước để tiến hành xây
dựng hệ thống, cũng như là các phương pháp đo cho các tham số đó. Vì thế trong
chương tiếp theo chúng ta sẽ bắt đầu xây dựng hệ thống

20


Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm

CHƯƠNG 3. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG
3.1 Chỉ tiêu kỹ thuật
3.1.1 Yêu cầu chức năng
Sản phẩm của đồ án này thực hiện chức năng đo mực nước và lưu lượng nước
một cách hoàn toàn tự động, đồng thời cũng có thể gửi giá trị đo về máy chủ. Mục
đích cuối cùng của sản phẩm là có thể sử dụng để đo chính xác mực nước và lưu
lượng nước trong mọi điều kiện thời tiết.
3.1.2 Yêu cầu phi chức năng
Các yêu cầu phi chức năng được đề xuất là :
 Hệ thống có tín tương tác cao, thân thiện và dễ sử dụng.
 Có giá thành rẻ, kích thước gọn nhẹ, dễ lắp đặt và vận chuyển.
 Gửi dữ liệu thông qua GPRS.

3.2 Các sơ đồ của thiết kế
3.2.1 Sơ đồ tổng quan của hệ thống

Hình 3.1 Sơ đồ tổng quan hệ thống

21


Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm

Dữ liệu được lấy qua cảm biến được xử lý bằng vi điều khiển, giá trị của cảm
biến đo được sẽ được cập nhật lên web thông qua khối truyền thông người dùng có
thể truy cập vào web, theo dõi diễn biến mực nước và lưu lượng nước đo đạc được.
3.2.2 Sơ đồ khối hệ thống phần cứng

Hình 3.2 Sơ đồ khối hệ thống
• Khối nguồn
Khối nguồn có chức năng cung cấp nguồn điện cho hệ thống, tùy thuộc vào linh
kiện mà ta cần sử dụng các nguồn điện khác nhau.
• Khối điều khiển
Khối này điều khiển gần như toàn bộ hoạt động của hệ thống từ việc xử lí dữ
liệu đo được đến việc truyền các bản tin thu thập được lên web
• Khối truyền thông
Khối này có chức năng truyền dữ liệu đo đạc về máy chủ. Để làm được việc này,
ta sử dụng module sim điện thoại kết hợp với vi điều khiển để thống nhất việc gửi
bản tin với máy chủ.
• Khối cảm biến
Khối này là khối quan trọng nhất vì nó liên quan đến số liệu và cảnh báo toàn bộ
hệ thống. Có nhiệm vụ đo đạc giá trị mực nước và lưu lượng nước.
• Khối hiển thị

Hiển thị ra giá trị đo đạc được, so sánh với giá trị hiển thị trên web từ đó đánh
giá hoạt động của hệ thống

22


Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm

3.3 Tổng quan về phần mềm
Hệ thống thực hiện việc đo đạc và giám sát qua web thực hiện bằng cách đo các
thông số mực nước và lưu lượng nước qua các cảm biến, các dữ liệu này sau đó
được truyền về server và hiển thị lên web. Mô hình client – server được áp dụng
trong hệ thống. Kết hợp với chương trình tạo máy chủ web xampp để quản lý web
và cơ sở dữ liệu., web và cơ sở dữ liệu chứa trong xampp.

Hình 3.3 Sơ đồ khối phần mềm
3.3.1 Mô hình client – server
Mô hình Client- Server là một mô hình nổi tiếng trong mạng máy tính, được áp
dụng rất rộng rãi và là mô hình của mọi trang web hiện có. Ý tưởng của mô hình
này là máy con (đóng vai trò là máy khách) gửi một yêu cầu (request) để máy chủ
(đóng vai trò là người cung ứng dịch vụ), máy chủ sẽ xử lý và trả kết quả về cho
máy khách.

23


Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm

Để một chương trình server và một chương trình client có thể giao tiếp được với
nhau thì giữa chúng phải có một chuẩn để nói chuyện, chuẩn này được gọi là giao

thức. Nếu một chương trình từ client nào đó muốn yêu cầu lấy thông tin từ server
thì nó phải tuân theo giao thức mà server đó đưa ra. Bản thân chúng ta cần xây dựng
một mô hình client-server cụ thể thì ta cũng có thể tự tạo ra một giao thức riêng
nhưng thường chúng ta chỉ tạo được điều này ở tầng ứng dụng của mạng. Với sự
phát triển mạng như hiện nay thù có rất nhiều giao thức chuẩn trên mạng ra đời
nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển. Với đồ án này em sẽ chọn mô hình client – server
sử dụng giao thức TCP/IP để truyền nhận dữ liệu với nhau

Hình 3.4 Mô hình client – server [7]
Với mô hình này, mạch phần cứng chính là client, máy tính được sử dụng làm
server.
3.3.2 Giao thức TCP/IP
TCP/IP là viết tắt của cụm từ Transmission Control Protocol/Internet Protocol.
TCP/IP là một tập hợp các giao thức (protocol) điều khiển truyền thông giữa tất cả
các máy tính trên Internet. Cụ thể hơn, TCP/IP chỉ rõ cách thức đóng gói thông tin
(hay còn gọi là gói tin ), được gửi và nhận bởi các máy tính có kết nối với nhau.
Như tên của nó, TCP/IP là sự kết hợp của hai giao thức riêng biệt: Giao thức
kiểm soát truyền tin (TCP) và giao thức Internet (IP). Giao thức Internet cho phép
các gói được gửi qua mạng; Nó cho biết các gói tin được gửi đi đâu và làm thế nào
để đến đó. IP có một phương thức cho phép bất kỳ máy tính nào trên Internet
chuyển tiếp gói tin tới một máy tính khác thông qua một hoặc nhiều khoảng
(chuyển tiếp) gần với người nhận gói tin. Giao thức điều khiển truyền dẫn có trách

24


Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm

nhiệm đảm bảo việc truyền dữ liệu đáng tin cậy qua các mạng kết nối Internet. TCP
kiểm tra các gói dữ liệu xem có lỗi không và gửi yêu cầu truyền lại nếu có lỗi được

tìm thấy.
Các giao thức TCP/IP phổ biến nhất
•

HTTP – Được sử dụng giữa một web client và một web server, để truyền dữ
liệu không an toàn. Một web client(tức là trình duyệt Internet trên máy tính)
gửi một yêu cầu đến một web server để xem một trang web. Máy chủ web
nhận được yêu cầu đó và gửi thông tin trang web về cho web client.

•

HTTPS – Được sử dụng giữa một web client và một web server, để truyền
dữ liệu an toàn. Thường được sử dụng để gửi dữ liệu giao dịch thẻ tín dụng
hoặc dữ liệu cá nhân khác từ một web client (ví dụ trình duyệt Internet trên
máy tính) tới một web server.

•

FTP – Được sử dụng giữa hai hoặc nhiều máy tính. Một máy tính gửi dữ liệu
đến hoặc nhận dữ liệu từ máy tính khác một cách trực tiếp.

3.3.3 Phần mềm Xampp
Xampp là chương trình tạo máy chủ Web (Web Server) được tích hợp sẵn
Apache, PHP, MySQL, FTP Server, Mail Server và các công cụ như phpMyAdmin.
Xampp có chương trình quản lý khá tiện lợi, cho phép chủ động bật tắt hoặc khởi
động lại các dịch vụ máy chủ bất kỳ lúc nào. [6]

25