BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI NGUYỄN THỊ VÂN NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHẦN MỀM TRỢ GIÚP VẬN HÀNH HỆ THỐNG TƯỚI TRÊN NỀN TẢNG INTERNET LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội 2015 BỘ[.]
Trang 1TRUONG DAI HOC THUY LOI
NGUYEN THI VAN
NGHIEN CUU XAY DUNG PHAN MEM TRO GIUP
VAN HANH HE THONG TUOI TREN NEN TANG INTERNET
LUAN VAN THAC SI
Hà Nội - 2015
Trang 2TRUONG DAI HOC THUY LOI
NGUYEN THI VAN
NGHIEN CUU XAY DUNG PHAN MEM TRO GIUP
VAN HANH HE THONG TUOI TREN NEN TANG INTERNET CHUYEN NGANH: KY THUAT TAI NGUYEN NUOC
Zz x
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGƯỜI HƯỚNG DÂN KHOA HỌC:
1.PGS.TS PHAM NGOC HAI 2 PGS.TS NGHIEM TIEN LAM
Hà Nội - 2015
Trang 3Sau một quá trình học tập và nghiên cứu, đến nay luận văn thạc sĩ với đề tài:
“Nghiên cứu xây dựng phần mềm trợ giúp vận hành hệ thống tưới trên nền tảng
internet” dai được hoàn thành với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ của các
thay, cô giáo, bạn bè và đồng nghiệp
Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô giáo Trường Đại học Thuỷ lợi cùng toàn thể các thầy cô giáo trong khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt thời gian học tập tại trường
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS Phạm Ngọc Hải và thầy giáo PGS.TS Nghiêm Tiến Lam là những người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tôi trong suốt quá trình làm luận văn để tôi có thể hoàn thành luận văn này
Tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và
Biến đối Khí hậu đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi có điều kiện học tập, nghiên cứu chuyên sâu, nâng cao trình độ chuyên môn nghiệp vụ nhằm hoản thành tốt hơn nữa nhiệm vụ trong lĩnh vực đang công tác
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình làm luận văn
Đây là lần đầu tiên nghiên cứu khoa học, với thời gian và kiến thức có hạn, chắc chăn không tránh khỏi những khiếm khuyết, tôi rất mong nhận được nhiều ý kiến góp ý của các thầy cô giáo, các cán bộ khoa học và đồng nghiệp đề luận văn
được hoàn thiện hơn
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội ngày tháng năm 2015 Tác giả
Nguyễn Thị Vân
Trang 4Tên tôi là Nguyễn Thị Vân, tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Những nội dung và kết quả trình bảy trong Luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào, nếu vi phạm tôi xin
chịu hoàn toàn trách nhiệm
Tác giả
Nguyễn Thị Vân
Trang 51 Tính cấp thiết của Đề tài
Nước ta là một nước có nên kinh tế phụ thuộc chủ yếu vào nông nghiệp Từ năm 1955 đến nay, công tác thủy lợi phát triển ngày càng mạnh mẽ nhất là sau giải phóng miền Nam năm 1975 Tính đến nay, cả nước đã có trên 110 hệ thong thủy nông vừa và lớn, hàng nghìn hệ thống thủy lợi nhỏ, bao gồm trên 650 hồ đập lớn có
dung tích từ I triệu m2 trở lên, trên 2000 trạm bơm lớn và vừa, gần 5000 cống tưới
tiêu lớn và được xây dựng trên các sông suối và đê biến
Nhìn chung các hệ thống thủy lợi chưa được xây dựng đồng bộ và hoàn chỉnh
từ đầu mối đến mặt ruộng Hơn nữa, các thiết bị phục vụ cho quản lý khai thác
không được trang bị đầy đủ do đó gây khó khăn cho quản lý sử dụng Chính vì vậy đã làm giảm hiệu quả của các công trình thủy lợi
Việc quản lý khai thác các hệ thống thủy lợi nói chung chú ý về mặt chất lượng, tính khoa học mà nặng về quy trình, thủ tục một cách lý thuyết thể hiện ở các điểm:
e Chua lap va thực hiện ké hoach dùng nước và phân phối nước một cách khoa
học và hợp lý
e Chưa theo dõi đánh giá hiệu quả các hoạt động tưới, tiêu, cấp và thoát nước
thường xuyên qua các năm khai thác
e Các công trình điều tiết nước trên hệ thống kênh không được trang bị hoàn chỉnh và các thiết bị điều khiến hiện đại, không lập và thực hiện quy trình quản lý để phân phối nước theo kế hoạch
e Việc đóng mở công lẫy nước, phân phối nước còn tùy tiện do đó gây lãng phí nước trong quản lý sử dụng, nhiều cống bỏ ngỏ vì hư hỏng không được sửa chữa
e Chưa vận dụng, khai thác hệ thống dữ liệu thông tin có liên quan để sử dụng chúng một cách hiệu quả trong quản lý khai thác hệ thông Thủy lợi
Những vẫn đẻ trên cho thấy việc quản lý các công trình thủy lợi còn yếu kém, thách thức mới đặt ra là phải có biện pháp quản lý phù hợp nhằm mang lại hiệu quả
cao.
Trang 6cao hiệu quả quản lý và khai thác của các công trình, đề tài luận văn Thạc sĩ Nghiên cứu xây dựng phần mềm trợ giúp vận hành hệ thống tưới trên nên
tang internet” duoc thuc hién với nhiệm vụ ứng dụng các tiến bộ của công nghệ
thông tin để xây dựng một bộ công cụ trực tuyến trợ giúp cho công tác quản lý vận hành các hệ thống tưới thông qua mạng internet Với việc sử dụng công nghệ lưu trữ và xử lý dữ liệu trực tuyến, các đơn vị quản lý vận hành hệ thống có thể truy cập qua internet để cập nhật số liệu, tính toán nhu cầu nước tưới và đưa ra các phương án điều tiết cấp nước trực tuyến mà không cần mua và cài đặt phần mềm Ngoài ra, hệ thống phần mêm trực tuyến với giao diện hoàn toàn bằng Tiếng Việt cũng sẽ tạo điều kiện thuận tiện cho người sử dụng Do đó, việc thực hiện dé tài nghiên cứu có ý nghĩa khoa học và thực tiễn
2 Mục đích của Đề tài
Mục đích chính của đề tài là nghiên cứu cơ sở phương pháp luận và xây dựng một hệ thống phần mềm trực tuyến trợ giúp công tác quản lý vận hành các hệ thống tưới dựa trên nên tảng internet và áp dụng thí điểm cho hệ thống tưới Phú Ninh tỉnh Quảng Nam Phần mềm trực tuyến sẽ trợ giúp cho việc tính toán nhu cầu nước cho cây trồng, nhu cầu nước hệ thống, điều tiết cấp nước nhằm nâng cao hiệu quả quản
-_ Tiếp cận giữa lý thuyết và tài liệu thực tế -_ Phát triển nguồn nước bền vững
- _ Tiêp cận đáp ứng yêu câu và thân thiện với người sử dụng
Trang 7- Bộ công cụ phần mềm trợ giúp quản lý vận hành dựa trên nên tảng internet -_ Kết quả thử nghiệm cho hệ thống Phú Ninh Xác định được nhu cầu nước của cây trồng và của hệ thống, dòng chảy đến công trình và chế độ điều tiết cấp nước hợp lý
5 Nói dung luận văn
Ngoài phân Mở đầu, Kết luận và Kiến nghị, Luận văn được cầu trúc với 4
chương nội dung chính gồm:
Chương 1: Tổng quan các phan mém dang được ứng dụng
Chương 2: Cơ sở khoa học của việc nghiên cứu xây dựng phần mềm trợ giúp
vận hành hệ thống tưới trên nền tang internet
Chương 3: Giới thiệu cấu trúc và cơ sở dữ liệu phần mềm
Chương 4: Kết quả áp dụng cho hệ thống thủy lợi Phú Ninh - Quảng Nam
Trang 81.1 Tinh hinh nghién ciru trén thé gidi 1.1.1 Các công nghệ thường được sứ dụng
Các hệ thông trợ giúp quản lý vận hành cấp nước tưới đã được phát triển và
ứng dụng ở rất nhiều nước trên thế giới, trong đó điển hình là các hệ thống của Úc, Mỹ, Canada Trong vòng 20 năm qua, nhiều công nghệ đã được ứng dụng trong các
hệ thống trợ giúp quản lý vận hành tưới, một sỐ công nghệ hiện đại, mang lại hiệu
quả cao có thể kế đến như các công nghệ SCADA, WebGis 1.1.2 Cong nghé SCADA
SCADA là chữ viết tắt của Supervising Control and Data Acquisition, c6é nghĩ là điều khiến giám sát và thu thập số liệu Đây là một công nghệ cho phép thu thập thông tin dữ liệu từ những cảm biến từ xa liên tục, là công nghệ rất
phù hợp để nâng cao hiệu quả khai thác công trình thuỷ lợi Những thiết bị này
được kết nối với những liên kết tín hiệu hoặc đường truyền với băng truyền từ thấp đến cao truyền đến các trung tâm dữ liệu giúp cho các chuyên gia giám sát
và điều khiển hệ thống Công nghệ SCADA là một hệ thống mạng mở và mạng
đóng, có thể phản hồi trực tiếp trong hệ thống Công nghệ này được áp dụng cho vùng tưới Orange Cove của Mỹ tự động điều hành quản lý tưới thông qua hệ thống thông tin là một hệ thống được hiện đại hóa trong công tác quản lý các trạm bơm tưới và hệ thống cung cấp nước bằng công nghệ giám sát, đo đạc và quyết định điều hành tự động Hệ thống này đã giúp cho vùng hưởng lợi giảm được năng lượng điện dùng, chí phí sử dụng điện trong vận hành, mang lại hiệu quả cho việc tưới, đáp ứng nhu câu các chỉ số sử dụng nước
1.1.3 Công nghệ WebGis
WebGIS là một hệ thông phức tạp cung cấp truy cập trên mạng với những chức năng như là lưu trữ hình ảnh, hợp nhất dữ liệu, thao tác dữ liệu, phân tích và hiển thị dữ liệu không gian Công nghệ này được dùng để quản lý hồ đập và hệ thông
tưới Kwater của Hàn Quốc, được phát triển để giám sát an toàn hồ đập và kỹ thuật
dự báo nhu cầu nước trong thời gian ngắn Phát triển kỹ thuật vận hành tối ưu đập
Trang 9với GIS
1.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam
Trước sự phát triển của công nghệ thông tin, ngành thủy lợi cũng có các trung tâm tin học có các ứng dụng rất hữu ích vào thực tế Các trung tâm này thường trực thuộc các trường, viện nghiên cứu Đồng thời, dưới sự tài trợ của
nước ngoài, cũng có một vài hệ thống thông tin đang tồn tại và hoạt động trên địa
bàn cả nước Trong đó phải kế đến một số sản phẩm khoa học công nghệ nỗi bật như sau
1.2.1 Công nghệ SCADA
Công nghệ SCADA đã được áp dụng khá phố biến trong công tác quản lý
hệ thống tưới ở cả miền Bắc và miễn Nam Ở Miền Bắc, Trường Đại học Thủy lợi
và Trung tâm Công nghệ phần mềm Thủy lợi thuộc Viện KHTL Việt Nam đã có những ứng dụng rất đáng trân trọng Ở phía Nam, có Phòng Hợp tác và Quốc Tế, Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam cũng ứng dụng công nghệ này để áp dụng cho việc quản lý thông tin thủy lợi cho nhiều hệ thống
Hệ thống SCADA gồm 2 phần chính: Phần mềm giám sát hệ thống thuỷ nông và các thiết bị phần cứng
e_ Phần mềm giám sát hệ thông thủy nông
Pham mềm giám sát hệ thông thủy nông được xây dựng với mục đích cung cấp thông tin kịp thời về tình trạng phân phối nước trên hệ thống thuỷ nông để giúp cán bộ quản lý điều hành phân phối nước hợp lý nhằm cung cấp nước đủ và đồng đều trên các khu vực của hệ thống và phát hiện những vị trí lẫy nhiều hoặc thừa nước Như vậy, phần mêm giám sát Hệ thống thuỷ nông là một công cụ tiện ích đối với các công ty Khai thác công trình thuỷ lợi để từng bước hiện đại hoá và nâng cao hiệu quả khai thác các hệ thống thuỷ nông, giảm chi phí vận hành
Khi sử dụng, phần mềm được cài đặt tại trụ sở công ty Khai thác công trình thuỷ lợi và tuỳ điều kiện cơ sở vật chất sẵn có, phần mềm sẽ tự động kết nối
và nhận sô liệu từ ngoài hiện trường về Trung tâm (nêu có hệ thông thiệt bi dau do
Trang 10chưa có thiết bị mà phải đo đạc bằng thủ công- bằng cọc thuỷ chí) Nếu hệ thông giám sát bằng các thiết bị tự động thì người quản lý có thể điều khiến giám sát hệ thống thủy nông tại bất cứ máy tính nào được cài đặt phần mềm và có khả năng kết nối qua đường điện thoại
Giao diện của phần mềm được xây dựng trên nền tảng đối tượng bản đỗ (MapObjects) cua hang ESRI Nhu vay, phần mẻm làm việc với một đối tượng bản đồ địa lý (đã được số hoá) với đầy đủ các tính năng quản lý về mặt địa lý Nó vừa giúp cho người sử dụng dễ dàng điều hành hệ thống quan trắc, đồng thời có thể hình dung cụ thể về hệ thống thuỷ nông đang điều hành Trong báo cáo này xin giới thiệu chỉ tiết về phần mêm trong điều kiện sử dụng đồng bộ với hệ thống thiết bị đo nước tự đông, từ xa
e_ Tính năng của phần mềm giám sát hệ thống thuỷ nông:
- Thụ thập dữ liệu tức thời: Phần mềm cho phép người sử dụng có thể quan sát số liệu ở các trạm, ở bất kỳ thời điểm nào băng cách quay số cưỡng bức tới trạm Ví dụ tại một thời điểm nào đó cán bộ quản lý muốn biết mực nước, độ mở
công và lưu lượng tại các điểm trên hệ thống, có thể chuyển chế độ đo đạc và
chi vào tệp dữ liệu theo chu kỳ (hàng giờ hay hàng vài giờ ) sang chế độ giám sát tức thời
- Thụ thập theo chu kỳ: Sau khi đã định chu kỳ thu thập dữ liệu cho phân mềm, máy tính sẽ tự động quay số xuống các trạm, thu thập số liệu quan trắc và ghi vào cơ sở dữ liệu Tuỳ theo mức độ chính xác mà người quản lý muốn, có thể cài đặt quan trắc số liệu theo từng giờ hay mỗi ngày 4 lần như chế độ quan trắc
khí tượng thuỷ văn hoặc có thé theo phút Tính toán lưu lượng, lượng nước (mì) theo ngày, theo đợt tưới hoặc cả vụ qua công trình đo nước từ các số liệu đo
- Hiến thị đữ liệu: Các số liệu thu thập, lưu lượng, lượng nước qua công trình đo nước được hiển thị dưới dạng bảng, dạng đồ thị theo thời gian và theo yêu cầu của người sử dụng
- Điều khiên từ xa: ở chê độ quay sô cưỡng bức, phân mêm cho phép vận
Trang 11-_ Điều khiến giám sát tại nhiều nơi: Người sử dụng có thê cài đặt phần mềm tại nhà, tại máy tính xách tay và kết nối tới các trạm đo qua đường điện thoại Như vậy, có thể điều khiến giám sát hệ thống thủy nông của họ tại bất cứ nơi nào trên thế giới miễn là ở đó có điều kiện kết nối với mạng điện thoại công cộng
-_ Quản lý thời gian lưu giữ số liệu của các RTU tại các trạm: Đôi với mỗi trạm đo người sử dụng có thể thay đối thời gian cập nhật số liệu của RTU tại
các trạm tuy theo yêu cầu cụ thé
- Tinh mo cua hé thống: Phần mềm cho phép người sử dụng có thể thêm, bớt hay thay đổi thông tin của các trạm đo trên phần mềm để phù hợp với điều
kiện thực tế
e - Các thiết bị phần cứng
Hệ thống SCADA áp dụng trong công tác điều hành tưới tiêu bao gồm các
thiết bị chính sau:
- Thiết bị ngoài hiện trường (tại các điểm đo):
v_ Thiết bị thu thập số liệu (RTU);
Thiết bị đo mực nước;
Thiết bị đo độ mở cống: Động cơ đóng mở cống ;
Thiết bị đo mưa;
- Thiết bị tại Trung tâm điều hành:
v_ Máy tính; Thuê bao đường điện thoại hoặc thiết bị thu phát vô tuyến;
Y Modem điện thoại (hoặc modem vô tuyến trong trường hợp thu phát bằng vô
tuyến);
*_ Chống sét đường điện thoại hoặc vô tuyến
Nguyên lý hoạt động của các thiết bị
Trang 12đến hộp kỹ thuật, trong đó có thiết bị RTU (Remote Terminal Unit) đặt tại hiện trường Mục đích hộp kỹ thuật là chuyển đổi, chuẩn hóa các tín hiệu điện từ các
thiết bị đo ra các thông tin đo đạc mực nước, độ mở công, lượng mưa dưới dạng sỐ
để cán bộ quản lý sử dụng cho mục đích quản lý điều hành công trình Thiết bị RTU còn có chức năng lưu trữ số liệu, hiển thị số liệu tại chỗ, có thể giao tiếp và truyền thông tin với các máy tính ở khoảng cách không giới hạn qua đường điện thọai công cộng hoặc thiết bị truyền vô tuyến thông qua phần mềm giám sát hệ thống thuỷ nông đã trình bày ở trên
e©_ Ưu nhược điểm của công nghệ SCADA
Ưu điểm:
Công nghệ này là có khả năng đưa ra được giao diện thân thiện người dùng,
có khả năng kết nối với các cảm biến tự động đo các thông tin về nước (mực nước,
chất lượng nước) Việc ứng dụng công nghệ SCADA mang hiệu quả cao trong việc kiểm soát mực nước, lượng nước cấp qua đầu các kênh là rất cần thiết
* Nhược điểm:
Công nghệ này chỉ điều khiển và giám sát một cách tập trung
Công nghệ này chưa được ứng dụng rộng rãi mà chỉ mang tính chất ứng dụng thí điểm Công nghệ này không được ứng dụng rộng rãi là do:
> Các thiết bị chủ yếu là nhập ngoại, nên giá thành cho một trạm đo tương đối
đất
> Các thiết bị khi bị hỏng là phải thay thế hoàn toàn không thể sửa được Đây sẽ là gánh nặng rất lớn cho các công ty KTCTTL trong quá trình sử dụng hệ thống, hiện tại khó có công ty nào có thể giải quyết được;
> Các hệ thông được đầu tư trước đây như hệ thống Bắc Hưng Hải, Bắc Nghệ An, Sông Chu, đã không chú ý đến van dé chống sét lan truyền qua đường điện thoại, đường điện và tín hiệu từ đầu đo mà chỉ quan tâm đến chỗng sét trực tiếp Vì vậy các hệ thông chỉ hoạt động trong thời gian ngắn là hỏng không hoạt động
được Việc này đã làm cho lãnh đạo Bộ, ngân hàng ADB cho rằng việc đầu tư công
Trang 13> Nhà nước chưa có chính sách khuyến khích rõ ràng để các công ty KTCTTL nâng cao hiệu quả công tác quản lý điều hành tưới, tiêu;
> Các công ty KTCTTL và các hộ dùng nước chưa có khái niệm cấp nước theo mỉ Hiện tại các công ty KTCTTL và các hộ dùng nước ký hợp đồng cấp nước theo ha, các hộ dùng nước yêu cầu tưới là công ty KTCTTL phải đáp ứng
1.2.2 Công nghệ WebGIS
Hiện nay công nghệ này được áp dụng thí điểm vào một số hồ chứa ở Việt
Nam Khi người dùng sử dụng trình duyệt Web vào địa chỉ http://hochuavietnam.vn/, trên màn hình sẽ xuất hiện bản đồ Việt Nam Người dùng
chọn tỉnh cần xem thông tin ở bảng danh sách các tỉnh bên trái màn hình, phần mềm sẽ hiển thị danh sách toàn bộ các hồ chứa trong tỉnh Người dùng chọn hỗ nào cần xem thông tin, phầm mềm sẽ dịch chuyển bản đồ đến hồ đó Người dùng chỉ cần kích chuột vào hồ cần xem thông tin là phần mềm sẽ hiển thị:
- - Thông tin tức thời và lưu trữ: Mực nước hồ, dung tích hồ, độ mở cửa tràn,
lưu lượng đang xả qua tràn, độ mở cửa cống lẫy nước, lưu lượng đang chảy qua
công, lượng mưa tại các trạm đo mưa trên lưu vực, đầu mối và hạ du hồ, mực nước tại các trạm quan trac doc theo trién sông phía ha du
- - Hình ảnh từ các camera lắp đặt tại đầu mối
- _ Các bản vẽ thiết kế công trình
- _ Dự báo diễn biến dòng chảy đến hồ, mực nước hỗ trong giờ tiếp theo - Du bao ngap lụt phía hạ du ứng với phương án xả tràn hiện tại
Công nghệ WebGIS giúp các cơ quan phòng chống lụt bão, công ty Quản lý
Khai thác công trình Thủy lợi có thể giám sát được hình ảnh các công trình, mực
nước hồ, độ mở cửa tràn, lưu lượng đang xả qua tràn mọi lúc mọi nơi thông qua mạng internet Trong trường hợp khẩn cấp lãnh đạo có quyền có thể điều khiến vận hành cửa tràn xả lũ từ xa
So sánh với công nghệ SCADA cho thấy công nghệ WebGIS có ưu điểm nhiều hơn khắc phục được các nhược điểm của công nghệ SCADA Công nghệ này
Trang 14cải tiễn hơn bởi tính năng cập nhật các thông tin tự động, có khả năng trích xuất
thông tin, đồng thời có khả năng dự báo đơn giản Công nghệ WebGIS này cũng đang được áp dụng rộng rãi ở Việt Nam
1.2.3 Công nghệ Siemes
Công nghệ Siemes sử dụng hệ điều khiến phân tán DCS DCS là viết tắt của Distributed Control System, hệ thống điều khiến phân tan DCS là một hệ thống điều khiến thường cho một hệ thống sản xuất, một quá trình hoặc bất cứ một hệ
thống động học nảo, trong đó các bộ điều khiển không tập trung tại một nơi (như bộ não) mà được phân tán trên toàn hệ thống với mỗi hệ thống con được điều khiến bởi
một hoặc nhiều bộ điều khiến Toàn bộ hệ thống các bộ điều khiển được nối mạng
với nhau để có thể truyền thông và giám sát
Cấu trúc của hệ thống DCS bao gồm các thiết bị giao diện dữ liệu trường, hệ thống truyền thông, các máy chủ trung tâm và tập hợp các phần mềm Toàn bộ hệ thống điều khiến được kết nối với nhau thành một mạng truyền thông công nghiệp Hệ thống điều khiến phân tán dựa trên các phần cứng và phần mêm điều khiển - thu thập dữ liệu trên cơ sở một đường truyền thông tin tốc độ cao, các module được phân tán và tô chức theo 01 cấu trúc nhất định với một chức năng và nhiệm vụ riêng Các thiết bị giao tiếp trên đường truyền tốc độ cao này cho phép ghép nối dễ dàng với các bộ PLC, Controller, các máy tính điều khiến giám sát khác Các chức năng điều khiến được phân bố khắp hệ thống thay vì xử lý tập trung trên một máy tính đơn lẻ Khả năng xử lý tín hiệu tương tự và chạy các trình
tự phức tạp là thế mạnh của hệ thống
Công nghệ Siemens đã được áp dụng thí điểm vào hệ thống thông tin hồ
Bình Định, tỉnh Bình Dinh dé quản lý và xây dựng bộ cơ sở dữ liệu cho đập Tại hồ
Bình Định sử dụng hệ thống DCS trong công nghệ ghép nối hệ thống mạng Profibus, đây là một trong những mạng truyền thông công nghiệp tốc độ cao, tốc
độ truyền nhận chỉ đứng sau Internet tính đến thời điểm hệ tại Tại trung tâm quản
lý hồ Định Bình được đặt một máy tính chủ và bàn điều khiến trung tâm Việc điều hành và giám sát hệ thông được phân ra nhiều cấp khác nhau:
Trang 15- Diéu khién gidm sat hệ thong tai chỗ; - Diéu khién gidm sat hé thong tại trung tâm; - Điều khiến giám sát hệ thống qua mạng internet
Tại máy tính trung tâm được cài đặt phân mềm Wincc là một phân mềm
chuyên dụng để xây dựng giao diện điều khiến HMI (Human Machine Interface)
cũng như phục vụ việc xử lý và lưu trữ dữ liệu trong một hệ thống SCADA
Ưu điểm của công nghệ Siemens là công nghệ điều khiến phân tán khắc phục
được nhược điểm của công nghệ SCADA
1.2.4 Hệ thống thông tin WISDOM
Hệ thống thông tin WISDOM (Water Informaton System for the Sustainable Development of the Mekong Delta), được bắt đầu triển khai xây dựng
từ năm 2007, dưới sự hợp tác rất nhiều nhà khoa học và các đơn vị khoa học
trong nước và nước ngoài Hệ thống thông tin được xây dựng dựa trên nên tảng về sự trao đối giữa người sử dụng và hệ thống, bằng việc đặt câu hỏi, điều tra, đồng thời có thể cập nhật, tải cơ sở dữ liệu về để phục vụ cho nhiều mục đích, nghiên
cứu khoa học, tài liệu ảnh viễn thám, tài liệu sử dụng đất, phân bố dân cư, đây là
hệ thống thông tin có khả năng trao đối cả về dữ liệu tĩnh và động Trong quá trình xây dựng hệ thông thông tin, nhóm thực hiện đã sử dụng rất nhiều cảm biến để đo
đạc các tham số về lũ như mực nước, phù sa, pH, độ dẫn điện, để có được chuỗi sỐ liệu hiện trạng rất tỐt
Nhược điểm của công nghệ này là hệ thống vẫn chưa có sự kết nối đo trực tuyến Bên cạnh đó ưu điểm của hệ thống thông tin này là mã nguồn mở và
thông tin được xây dựng dựa trên các tầng câu trúc khác nhau, có tính liên kết chặt
chẽ và logIc
Sử dụng MapExplorer có thể hiện thị các thông tin về địa lý, các bản đồ,
các chuỗi số liệu từ các trạm đo, đồng thời có thể trích xuất cơ sở đữ liệu cho các
bước phân tích tiếp theo Các bản đồ có thể thêm hoặc bớt các lớp thuộc tính tùy
theo người sử dụng Điều đặc biệt đối với hệ thống này là sử dụng Dataset Explorer
làm trung tâm để tim tat cả các loại tài liệu hiện có trên hệ thống thông tin.
Trang 16KET LUAN CHUONG 1
Cac hé thong thông tin trong nước đã được áp dụng bên cạnh đó mỗi hệ
thống thông tin có những ưu, nhược điểm khác nhau
- - Công nghệ SCADA: có giao diện thân thiện với người sử dụng nhưng chỉ áp dụng mang tính tập trung, các bộ phận của công nghệ chủ yếu nhập từ nước ngoài giá thành cao, hỏng phải thay mới nên công nghệ này chưa được áp dụng nhiều
- Công nghệ WebGIS: đã khắc phục được nhược điểm của công nghệ
SCADA Công nghệ này đã cập nhật các thông tin tự động, có khả năng trích xuất
thông tin, đồng thời có khả năng dự báo đơn giản
- Công nghệ Siemens: công nghệ nảy cũng khắc phục được nhược điểm của công nghệ SCADA
- _ Hệ thống WISDOW: hệ thống này vẫn chưa có sự kết nối đo trực tuyến như các công nghệ SCADA và WebGIS đã trao đối ở trên Bên cạnh đó ưu điểm của hệ thống thông tin này là mã nguồn mở và thông tin được xây dựng dựa trên các tầng cầu trúc khác nhau, có tính liên kết chặt chẽ và logic
Nhìn chung các hệ thống này cũng có những ưu điểm tốt nhưng nó chưa
khắc phục được nhược điểm về giao diện và tính cập nhận Vì vậy, luận van nay sé
đưa ra một cơ sở phần mềm khắc phục được những nhược điểm trên
Khi áp dụng công nghệ thông tin vào quản lý mang lại hiệu quả cao trong nhiều phân như:
- Xây dựng các biểu mẫu, các quy cách bản đổ, hình ảnh, các bộ thông số của các công trình trên hệ thống công trình, để các cấp, các ngành trong cả nước,
thống kê đầy đủ các cơ sở dữ liệu, thông tin vận hành lên hệ thống thông tin
- _ Điều tra, đánh giá nhu cầu về sử dụng tài liệu, thông tin trong công tác chỉ đạo điều hành ở các cấp từ trung ương đến địa phương
- _ Xác định hệ thống hạ tầng kỹ thuật, bao gồm phần cứng (thiết bị, máy chủ, liên kết truyền thông ) và các phần mềm (các phần mẻm xây dựng, các công
cụ để lưu trữ, phân tích, đánh giá, dự báo, tạo dựng các cơ sở dữ liệu, thông tin phục vụ cho công tác chỉ đạo, điều hành và tạo thông tin cho người sử dụng.
Trang 17- Xác định được các phương thức vận hành, quản lý, khai thác, đào tạo sử
dụng hệ thống thông tin đảm bảo đồng bộ, bao quát, day du, an toan, an ninh, dé
thông suốt chỉ đạo, điều hành toàn hệ thống thủy lợi của cả nước
- Xây dựng mạng lưới trạm đo đạc tự động, đo đạc số liệu liên quan đến quá trình hoạt động của các công trình trên hệ thống công trình được lựa chọn.
Trang 18CHUONG 2
CO SO KHOA HOC CUA VIEC NGHIEN CUU XAY DUNG PHAN MEM TRỢ GIÚP VAN HANH HE THONG TUOI TREN NEN TANG INTERNET 2.1 Tong quan co sở khoa học về việc xây dựng phần mềm
Dé phan phối nước một cách hợp lý trên hệ thống tưới và làm cơ sở cho chương trình phần mềm phân phối nước thì cần phải dựa vào các cơ sở hạ tầng của hệ thống tưới, yêu cầu nước của hệ thống cũng như điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội cụ thể của hệ thông Chính vì vậy để xây dựng phan mềm quản lý vận hành hệ
thống tưới trên nền tang internet cần dựa vào các cơ sở khoa học sau: - Cơ sở hạ tang hệ thống tưới
- Yêu cầu nước của khu vực
- Điều kiện khí tượng thủy văn của khu vực đặc biệt là nguôn nước - Cơ cầu tô chức và quản lý
- Các thê chế, chính sách
2.2 Cơ sở hạ tầng hệ thống tưới 2.2.1 Các công trình đầu mối
VỊ trí cấp nước, chức năng, nhiệm vụ và khả năng cấp nước của công trình,
của hệ thống kênh mương và của các công trình trên hệ thống đóng vai trò quan trọng trong việc lập kế hoạch để sử dụng và phân phối nước một cách hợp lý Chính vì vậy mà cần phải nghiên cứu một số vẫn đề sau:
- _ Công trình đầu mối: Công trình đó có thể là trạm bơm, công lẫy nước hoặc hồ chứa Các công trình này phải biết được quá trình lưu lượng đầu nguồn khả năng nguồn nước và các yếu tố này chịu ảnh hưởng trực tiếp từ điều kiện khí tượng thủy văn
- Hệ thống cống chia nước gồm các cống lấy nước ở đầu các kênh chính để lây nước từ công trình đầu mối vào hệ thông theo yêu cầu cấp nước Các công này
có nhiệm vụ khống chế lưu lượng và mực nước vào các kênh theo yêu cầu của diện
tích mà kênh phụ trách Lưu lượng và mực nước nảy không những phụ thuộc vào yêu câu nước mà còn phụ thuộc vào khả năng câp nước của hệ thông Chính vì vậy
Trang 19vị trí công, quy mô kích thước công của các công trình này nói lên chức năng nhiệm vụ của chúng trong việc phân phối nguồn nước một cách hợp lý bằng việc sử dụng
các tài liệu đầu vào có thể cập nhật trực tiếp trên Internet
- - Các hệ thống công trình điều tiết: nhằm điều tiết lưu lượng, mực nước yêu
cầu tại các khu vực mà hệ thống tưới phụ trách gồm các hệ thống sau:
se Hệ thống kênh mương: đảm bảo khả năng chuyển nước, lưu lượng, mặt cắt
đó là nên tảng để xây dựng chương trình đảm bảo cấp nước một cách hợp lý;
e Hệ thống công điều tiết: thường bố trí trên kênh chính, sau cửa lẫy nước của kênh nhánh để điều tiết mực nước khi cần thiết và khống chế nguồn nước lẫy vào
diện tích mà kênh nhánh đó phụ trách;
e Bên cạnh các công điều tiết và hệ thống kênh mương còn có các công trình
điều tiết khác như: cầu máng, xI phông, tràn bên, bậc nước và dốc nước Các công
trình này cũng ảnh hưởng đến lưu lượng và mực nước yêu câu tại cá khu vực tưới mả hệ thông phụ trách
2.2.2 Quản lý vận hành
Quản lý hệ thống công trình thủy lợi là công tác quan trọng bậc nhất trong vấn đề quản lý thủy lợi, nó là khâu cuối cùng nhằm sử dụng nước có lợi nhất, có tác dụng trực tiếp và quyết định việc nâng cao hiệu quả dùng nước
Đề có thể quản lý nguồn nước một cách hiệu quả cần phải dựa vào các yếu tố sau:
- Kế hoạch tưới của hệ thống: đầu mỗi vụ, căn cứ vào số liệu diện tích ØIeO trồng, lịch thời vụ tình hình nguồn nước và dự báo của trung tâm khí tượng thủy
văn của tỉnh mà đề ra phương án vận hành công trình và điều tiết nước trong hệ thống
- Kế hoạch tu bố, sửa chữa thường xuyên các công trình để tránh tình trạng công trình bị hư hỏng, làm giảm khả năng cấp nước của hệ thống
- - Căn cứ vào công suất hoạt động của các hệ thống cấp nước như máy bơm, công lấy nước tự chảy
Trang 20Dựa vào điều kiện của hệ thống mà các công ty thủy nông đưa ra kế hoạch khai thác và sử dụng nguồn nước một cách hợp lý Ngày nay, nhờ công nghệ phát triển giúp quản lý hiệu quả và theo hướng tự động hóa điều tiết nước Việc tự động hóa bao gôm:
- - Tự động điều tiết nước bằng phương pháp thủy lợi thường xây dựng các công lấy nước đóng mở tự động, cống lẫy nước tự chảy
- Tu dong diéu tiét bang dién va dién tu Ap dung tién b6 khoa hoc bang cach
sử dụng máy tính để quản lý trực tiếp, việc sử dụng phương pháp cơ bản này trong quản lý tự động hóa các hệ thông thủy lợi ngày càng phát triển
Trong luận văn này, tôi sẽ đi nghiên cứu việc tự động hóa băng điện tử và
xây dựng phần mêm giúp quản lý vận hành trên nền tảng internet để quản lý, vận
hành một cách trực tiếp
Việc áp dụng máy tính trong quản lý nhằm phát huy tối đa khả năng phát triển và ứng dụng trong quản lý dùng nước theo quan điểm hệ thống, thực hiện dẫn nước hợp lý, trữ nước, dùng nước và phân phối nhằm nâng cao giá trị sử dụng nước
Thiết lập và hoàn thiện kho dữ liệu, lưu trữ tài liệu làm cơ sở cho việc quản lý hệ
thống, cung cấp những căn cứ cho việc quyết định Có thể phân khu vực để thiết lập hệ thống dự báo như dự báo tình hình khí tượng, thủy văn (nguồn nước, lượng
mưa), đo đạc động thái nước ngâm, động thái mặn của nước trong đắt, tài liệu thí
nghiệm tưới và phân tích tình hình dùng nước Dần dân thiết lập hệ thống tự động
hóa bộ phận quản lý tưới, căn cứ vào đặc điểm và năng lực đầu tư cho khu tưới, ưu
tiên những điểm thực nghiệm quan trọng và kỹ thuật phức tạp, tiễn tới phát triển một số hệ thống tự động đo nước đơn giản, hay hệ thống khống chế tự động hóa quản lý cửa cống
Dưới đây là sơ đồ về hệ thống quản lý kết hợp giữa máy tính và người quản lý (hình 2.1):
Trang 21
Hệ
thống thừa hành phân khu 1
Hệ
thống thừa hành phân khu 1
Trạm
Trạm Trạm Trạm Trạm Trạm
Trang 22
Hệ thống quản lý do ba bộ phận tạo thành:
- Trung tam khống chế: có nhiệm vụ phê chuẩn và quy định quy trình vận hành, phân tích và chỉnh lý số liệu thường ngày cũng như một khoảng thời gian dài và lập phương án vận hành;
- - Bộ phận thông tin: có nhiệm vụ duy trì liên hệ các đơn vị thực hành trong hệ
thống với trung tâm khống chế, lợi dụng mạng lưới thông tin đã có của khu tưới điện
đài để hoàn thành:
- Bo phận thừa hành: nhiệm vụ của bộ phận này là theo lệnh của trung tâm khống
chế, đo đạc và thao tác vận hành các công trình khống chế (các loại công, thiết bị và công trình đo nước) đồng thời phản ánh kết quả vận hành đến trung tâm khống chế Công việc này do nhân viên kỹ thuật của khu tưới, nhân viên quản lý nước thực hiện
Trong luận này, chúng tôi sử dụng máy tính kết hợp với mạng internet để quản lý trực tiếp hệ thống tưới Việc kết hợp này sẽ mang lại hiệu quả cao hơn trong quản lý
Đặc điểm các yếu tố thủy văn biéu thi qua mực nước, lưu lượng nước, tốc độ
dòng chảy và hướng chảy, lưu lượng bùn cát và lượng ngậm cát, nhiệt độ nước
Các yếu tố này được thu thập tại các trạm đo khí tượng, thủy văn Các tài liệu này được dùng để tính toán chế độ dòng chảy đến của hồ, chế độ tưới, lượng nước
tưới
2.3.2 Dòng chảy đến
Dòng chảy đến gồm dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm
Dòng chảy mặt hình thành trên bề mặt lưu vực sinh ra do mưa hoặc tuyết tan và
tập trung về tuyên cửa ra Dòng chảy mặt gôm mưa, dòng chảy từ các sông suôi, áo hô.
Trang 23Dòng chảy ngầm do nước dưới đất cung cấp gồm lượng thấm hút qua mạch nước ngâm, dòng chảy ngắm sâu xuống tầng đất bão hòa nước Dòng chảy mặt chỉ hình thành trong thời gian có mưa, còn dòng chảy ngầm hình thành cả trong thời kỳ có mưa và suốt thời kỳ không có mưa
Dòng chảy đến hồ gồm có: lưu lượng nước, mực nước hồ, lượng bốc hơi trên bề mặt lưu vực
Dòng chảy đến sông gồm mực nước, lưu lượng độ mặn, chất lượng
Dòng chảy mặt trên ruộng gồm dòng chảy đến mặt ruộng lượng nước bốc hơi cây trồng gôm thâm, bốc hơi
2.4 Yêu cầu nước của khu tưới
Đề phân phối và định được lưu lượng nước yêu cầu của các loại cây trồng trên
hệ thống, tại mặt ruộng và tại các kênh cần phải tính toán các đại lượng sau:
- Tính toán yêu câu nước của cây trồng - Tính toán yêu câu nước mặt ruộng - Tính toán yêu câu nước ở các đầu kênh
Dựa vào các công thức tính với tài liệu thu thập trực tiếp trên internet gồm mưa,
bốc hơi, bức xạ ánh sáng, số 210 chiéu nang, từ đó tính được chế độ tưới của cây trồng để lập kế hoạch sử dụng nước
2.4.1 Yêu cầu nước của cây trồng
Chế độ tưới cho các loại cây trồng phụ thuộc vào nhiều yếu tô phức tạp như: các yếu tô khí hậu, thô nhưỡng đất đai, loại cây trồng, thời gian sinh trưởng của cây trồng, quy mô của hệ thống tưới Các yếu tố này lại luôn luôn thay đối theo không gian và thời gian rất khó ôn định
Đề tính toán yêu cầu nước của cây trồng dựa vào phương trình cân bang nước
mặt ruộng để tính toán:
(Lượng nước tăng, giảm) = (Lượng nước đến) — (Lượng nước đi)
Trang 24NÑ- lượng nước mặt ở ngoài chảy đến thửa ruộng;
G - lượng nước trong tầng đất cung cấp cho cây trồng sử dụng: A - lượng nước do hơi nước trong tầng đất ngưng tụ (có thể bỏ qua);
E - lượng bốc hơi mặt ruộng (lượng nước cần của cây trồng) chiếm tỷ trọng lớn
nhất, nó bao gồm bốc hơi mặt lá, bốc hơi mặt thoáng hay bốc hơi khoảng trồng: S — lượng nước mặt thoáng ra khỏi mặt ruộng:
R - lượng nước ngắm xuống tâng sâu của đất, xuống dòng ngâm thoát đi
Gọi m là nhu cầu tưới nước mỗi lần ta có:
ET, — lượng bốc hơi mặt ruộng thực tế theo thời gian tính toán (mm)
ET, - lượng bốc hơi cây trồng tham khảo, tính theo các công thức kinh nghiệm (mm)
K, - hệ số cây trồng, phụ thuộc vào loại cây trồng và giai đoạn sinh trưởng, xác
định qua thực nghiệm.
Trang 25Do đó, để xác định lượng bốc hơi mặt ruộng ET ta chỉ cần đi xác định lượng bốc
hơi cây trồng tham khảo ET, Lượng bốc hơi cây trồng tham khảo ET,„ được tổ chức FAO khuyến nghị áp dụng phương pháp Penman
Đề tính lượng bốc hơi mặt nước tự do tính toán theo cong thirc cua Penman-Monteith:
ET, =C[ WR, + (1- W )f(V)(e,—ea)], (mm/ngay) (2-4) Trong đó:
ETo: lượng bốc hơi mặt nước tự do tính toán theo công thức của Penman-
Monteith
C: Hệ số hiệu chỉnh về sự bù trừ đối với tốc độ gió cũng như sự thay đôi
của bức xạ mặt trời
W: Hệ số có quan hệ với nhiệt độ và cao độ khu tưới
R„ạ: Lượng bức xạ thực tế được xác định từ số 210 chiéu sáng, nhiệt độ và độ
f(u): Hàm quan hệ với tốc độ gió :
(ea-ea): chênh lệch giữa áp suất hơi bão hoà ở nhiệt độ trung bình của không khí
và áp suất hơi thực tế đo được
e Tinh toán lượng mưa hiệu quả
Đề tính toán lượng mưa hiệu quả có 2 phương tính toán như sau: v Tính mưa hiệu quả theo phương pháp tý lệ có định :
Pc = C X Pnụa (mm) (2-5)
Trong đó:
P.rr: lượng mưa hiệu quả trong thời đoạn tính toán (mm)
Pmua: lượng mưa thực té trong thoi doan tinh toan theo m6 hinh MTTK (mm) C: % luong mua su dung duoc trong thoi doan tinh toan
Y Tinh mưa hiệu quả phụ thuộc theo cường độ mưa (FAO/AGLW): Pere = 0.6* Piva - 10 khi Pina < 70 mm (2-6) Pere = 0.8* Pina - 24 khi Piva > 70 mm (2-7)
Trang 262.4.2 Yêu cầu nước tại mặt ruộng
Để tính toán được yeu cầu nước tại mặt ruộng cần phải xác định được chế độ
tưới cho mỗi loại cây trồng
Chế độ nước đó phải thỏa mãn các điều kiện sau:
- Đảm bảo cung cấp đủ và kịp thời nước vào ruộng theo đúng nhu cầu của chế độ tưới cho các loại cây trồng, thỏa mãn các nhu cầu dùng nước trong các khu tưới
- Phù hợp với điều kiện kinh tế khi thiết kế một hệ thống mới và tạo điều kiện tốt cho việc quản lý, khai thác
- Phù hợp với kế hoạch sản xuất nông nghiệp và tô chức lao động trong khu tưới ° Tính toán hệ số tưới
Hệ số tưới là lưu lượng cần cung cấp cho một đơn vị diện tích yêu cầu tưới, hệ
T¡ - thời gian tưới của cây trồng thứ ¡ ở lần tưới thứ j (ngày);
a; - tý lệ diện tích của cây trông thứ 1 so với diện tích của toàn khu tưới ;
œ; - diện tích cần tưới của cây trông thứ ¡ (ha)
Q) - tong diện tích tưới của toàn hệ thống, bao gồm nhiều loại cây trồng (ha)
Sau khi có hệ số tưới của hệ thống từ đó tiễn hành tính toán lưu lượng nước yêu cầu tại mặt ruộng dựa vào công thức sau:
Q;e.= q @cạ 10” (m⁄5) (2.9)
(cạ — điện tích kênh chân rết phụ trách (ha);
Trang 272.4.3 Yéu cầu nước đầu hệ thong
Đề tính lưu lượng lẫy vào đầu hệ thống ta dựa vào hệ số tưới thiết kế sau đó tính lưu lượng dôồn từ kênh cấp dưới lên kênh cấp trên và từ cuối kênh về đầu kênh theo công thức sau:
Qo: = Qhet + Qi = Qhet + SL (2.10)
A,„ m là những hệ số phụ thuộc vảo tính ngắm của đất
ø - tốn thất tương đối trên Ikm đường kênh(tính theo số %) chính là tỷ số phần
trăm tốn thất so với lưu lượng thực cần tính cho Ikm đường kênh
L - chiều dài kênh mương (km)
Q.„ — lưu lượng cần lẫy vào đầu đoạn kênh (m”⁄s)
Q;e¿ — lưu lượng thực cần ở cuối đoạn kênh (m⁄s)
Q„ — lưu lượng tốn thất trong quá trình chuyển nước trên đoạn kênh (m⁄s)
Từ đó sẽ tính được như cầu nước của đầu hệ thống, căn cứ vào lượng nước đến mà
có kế hoạch cung cấp nước cho hợp lý
2.4.4 Quá trình yêu cầu nước ở đầu hệ thing
Lưu lượng cần lấy vào đầu hệ thống thay đổi khi hệ số tưới thay đổi
Khi lưu lượng thực cần thay đôi, hệ số sử dụng nước cũng thay đôi Do đó cần
phải tính lại hệ số sử dụng nước của hệ thống
Hệ số sử dụng nước khi lưu lượng thực cần thay đổi được tính theo công thức:
Trang 281„Z———— (2-11)
Trong đó:
nạ là hệ số sử dụng nước của hệ thống khi lưu lượng thực cần thay đồi
Nn 1a hé SỐ SỬ dụng nước của hệ thống trước khi lưu lượng thực cần thay đôi œ là tỷ số giữa lưu lượng thực cần sau khi thay đôi và lưu lượng thực cần trước
khi thay đôi
Qe Dit On, Dit
m là chỉ sô ngâm cua dat, m = 0,4
V;¡: dung tích hồ chứa ở thời điểm t;,¡„ đầu thời đoạn tính toán lây V¡¡ = Vpgr
V; : dung tích hồ chứa ở thời điểm t;, cuối thời đoạn tính toán cần tìm At; : thời đoạn tính toán cân bang thu i
Q¡: lưu lượng nước chảy vào hồ trong thời điểm t;
Trang 29q„: lưu lượng nước ra khỏi hồ chứa bình quân trong thời đoạn At; gồm lượng nước
cấp yêu cầu qyc lượng nước bốc hơi quu lượng nước thâm du Gri = yc + bh + dịn (2-16) Ta co ton that béc hoi Vp,
Vựu=Fii.ETqd, (2-12) Với F;¡ diện tích mặt hỗ ứng với Vị ¡
ET.¡: lượng bốc hơi tương ứng với thời đoạn t;
Tổn thất thắm Vụ,
Theo đề nghị của M.V.Pootapop có thể xác định tồn thất thắm băng 3% lượng nước chứa trong hồ với địa chất lòng hỗ xấu
Vin = 3%Vi4 (2-18)
2.6 Cơ sở khoa học tính toán độ mở cửa cống
Tính toán độ mở cửa công cân dựa vào sơ đồ sau:
Trang 30Giải thích hình vẽ:: độ mở cửa công hy: độ sâu dòng chảy hạ lưu
H: cột nước trước cống
h, :d6 sau tai mat cat co hep h, =a
e :hệ số co hẹp đứng phụ thuộc vào tỷ số a/H e= f(a/H)
e Để xác định độ mớ cửa công cần thực hiện các bước sau: Y Bwoc 1: Xác định chế độ chảy
Giả thiết chảy tự do Để tính h, và 7;
Tính h,„ dựa vào công thức sau:
Trang 32KET LUAN CHUONG 2
Xây dựng cơ sở khoa hoc của việc nghiên cứu áp dụng phần mềm internet là một phần quan trọng để thiết lập phần mềm Các cơ sở trên những tải liệu quan trọng dựa vào các yếu tô đó để xây dựng phần mềm phục vu quản lý, xét đến đây đủ các yếu tố và dựa vào các cơ sở đó để xây dựng phầm mẻm hỗ trợ quản lý trực tiếp trên internet mang lại hiệu quả cao, tránh lãng phí trong việc sử dụng nước Tuy nhiên ở mỗi hệ thống cụ thể vai trò quan trọng của các cơ sở ảnh hưởng tới việc lập phần mềm hỗ trợ quản lý sẽ khác nhau Vì vậy đề tài này của tôi sẽ giúp khắc phục các nhược điểm đó.
Trang 33bản để đưa vào trong cơ sở dữ liệu Câu trúc của cơ sở dữ liệu phục vụ cho quản lý
và tính toán nhu cầu nước tưới bao gồm các bảng dữ liệu quản lý về khu tưới, thổ nhưỡng, cơ cấu cây trồng, loại cây trồng, trạm khí tượng và số liệu khí tượng Mỗi loại số liệu bao gồm nhiều trường khác nhau, trong mỗi trường chứa các dạng số
liệu khác nhau Câu trúc của cơ sở đữ liệu được thể hiện trong hình 3.1:
Ta Rainld PatternId Area StageD
Tin HumdIid Area SunET StageF
Tmax Longitude FieldEff SunPe StageG RH Latitude CanalEff Sunt ff KoA
W Altitude ConveyEff SunRed KœC
Na Kpan IrrigatedArea Strid KcD
Rs Anenometer IrrigatedFlow Soilld KŒ Epan RainA FieldLevel Cropid RootB ET0 RainB IrrigatedDepth IsRicePaddy ox © RootC
Pt RainC FlowReq Runid DepletA
Pe RainD StageReq DepletC
RainForm RequirementType YieldA EToForm Gate Count YieldB VapForm GateLevel - YieldC
WRQ Soils
RadForm GateWdth 8 ID YieldD
Runld GateHeight YieldT
Name_VN
CanalVWdth - NurseryArea Porosity
CanalBedSope ¬ GultivationDepth CanalSde3 InitialMoisture Soak
— InfiltrationRate nme
CanalRoughness - PantTine PercolationRate
X Runld Y RootDepth
SaturatedDepth TsActive
AvailableMoisture RunId oe -
Trang 34Cơ sở dữ liệu được xây dựng trên nén Microsoft SQL Server 2012 Cac bang
dữ liệu chính trong cơ sở dữ liệu bao gồm: WRQ Eields: Quản lý số liệu các khu tưới
WRQ Stations: Quản lý số liệu các trạm khí tượng WRQ Climate: Quan ly sé liéu khi tuong
WRQ Soils: Quản lý số liệu thô nhưỡng WRQ Crops: Quản lý số liệu cây trồng
WRQ Patterns: Quan ly s6 liéu co cau cay trong
Câu trúc chỉ tiết và các trường dữ liệu được thể hiện chỉ tiết từ bang 3.1 — bang 3.6:
Bảng 3.1: Câu trúc bảng dữ liệu số liệu các khu tuéi (WRO_ Fields)
2 |Name_VN nvarchar(50 Tên khu tưới
3 | Location nchar(10 VỊ trí khu tưới dọc theo kênh chính
5 | Stnld Int Mã sô trạm khí tượng
9_| EieldEff Float Hệ sô hiệu ích khu tưới
10 | CanalEff Float Hệ số hiệu ích kênh mương
16 | FlowReq Float Yêu câu lưu lượng nước tưới (m/s°)
18 | CanalLevel Int Cao độ kênh tưới
19 | RequirementType | Int nhu câu nước (mực nước hay lưu lượng)
21 | GateLevel Float Cao độ đáy công đâu kênh (m)
23 | GateHeight Float Độ cao công đâu kênh (m)
Trang 35Bang 3.2: CAu tric bang dir ligu WRQ Stations
1 ID Int Ma hiéu tram khi tuong 2 Name_VN nvarchar(50 Tên trạm khí tượng
3 | Templd Int Mã hiệu tập sô liệu nhiệt độ 4 | Windld Int Mã hiệu tập sô liệu gió 5_ | Evapld Int Mã hiệu tập sô liệu bốc hơi 6 | Radld Int Mã hiệu tập sô liệu bức xạ 7 | Rainld Int Mã hiệu tập sô liệu mưa 8 | HumidId Int Mã hiệu tập sô liệu độ âm 9 Longitude Float Kinh độ trạm
10 | Latitude Float Vi do tram II | Altitude Float Cao độ trạm 12 | Kpan Float Hệ sô bốc hơi chậu
quả
Bảng 3.3: Cấu trúc bảng dữ liệu WRQ_ Climate
TT
1 ID Int Mã sô tập sô liệu khí tượng 2 StnId Int Mã sô trạm khí tượng 3 Name_VN nvarchar(50 Tén tap số liệu khí tượng
8 | Tmin Float Nhiệt độ không khí tôi thâp 9 Tmax Float Nhiệt độ không khí tôi cao I0 |RH Float Độ âm không khí tương đối II | Ws Float Tốc độ gió
13 | Rs Float Lượng bức xạ mặt trời 14 | Epan Float Hệ sô bốc hơi chậu
15 |ETO Float Lượng bôc thoát hơi tiềm năng
Trang 36
TT
17 | Pe Float Luong mua hiéu qua Bảng 3.4: Cấu trúc bảng dir ligu WRO Soils
1 |ID Int Ma s6 loai dat 2 Name_VN nvarchar(50 Tén loai dat 3 | Porosity float Độ rỗng 4 InitialMoisture float Độ âm ban dau 5 | InfiltrationRate float Tốc độ thâm ban đâu 6 PercolationRate float Tôc độ thâm ôn định
9 AvailableMoisture float Độ âm đât ban đâu 10 | InitialDepletion float Độ thiêu hụt âm ban đâu
Bảng 3.5: Cấu trúc bảng dữ liệu WRQ_ Crops
TT Tên trường Kiểu dữ liệu Mô tả 1 ID int Mã sô cây trông
5 StageB float D6 dai giai doan phat trién
7 StageD float D6 dai giai doan cudi vu 8 StageF float D6 dai giai doan ma 9 StageG float D6 dai giai doan lam dat
12 KcD float Hé sé Ke giai doan cudi vu 13 KcF float Hé sé Ke giai doan ma 14 RootB float D6 sau ré giai doan phat trién
16 DepletA float Độ thiêu hụt âm giai doan ban dau 17 DepletC float Độ thiêu hụt âm ø1ai đoạn giữa vụ 18 DepletD float Độ thiêu hụt âm giai doan cudi vu 19 YieldA float Hệ số sản lượng giai đoạn ban đâu
21 YieldC float Hệ sô sản lượng giai đoạn giữa vụ 22 YieldD float Hệ sô sản lượng giai đoạn cudi vu 23 YieldT float Hệ số sản lượng giaI đoạn toàn bộ 24 NurseryArea float Diện tích mạ
25 CultivationDepth float Độ sâu nước gieo cây
Trang 37
26 SoakTime float Thời gian ngâm dat d6 ải
Bảng 3.6: Cấu trúc bảng dữ liệu WRQ Patterns
7 | Area float Ty lệ diện tích
11 | SumRed float Tông lượng bức xạ 12 | Stnld Int Mã sô trạm khí tượng
15 | IsRicePaddy Bit Đây là lúa nước hay cây trông cạn?
Đê nhập các sô liệu vào cơ sở dữ liệu dựa vào trường có săn đê đưa các
thong tin mot cách trực tiếp bằng cách cập nhật trực tiếp thông qua các số liệu đo
đạc hoặc cập nhật bang tay
Một số câu lệnh truy vấn như sau:
/****** Câu lệnh truy vẫn số liệu khu tưới ******/
SELEC T [ID].[Name_ VNỊ.[Location].[XsecId[|.[PatternId].LArea |.[CanalEfT] [IrrigatedFlow],[FieldLevel],[IrrigatedDepth],[FlowReq],[StageReq]
[CanalLevel],[RequirementType],[X],[Y],[IsActive],[RunId]
FROM [VNWRDN.DB].[dbo].[WRQ_ Fields]
Đề truy xuất dữ liệu từ cơ sở dữ liệu, có thể dùng các cây lệnh truy vẫn SQL
Trang 38
[3 Resutts l;A Messages
ID Name_VN Location CanalEf lmgatedHow FieldLevel ImigatedDepth AlowReq StageReq Cana R X Y IsActive Runld a 1 1 Hồ Phú Ninh 1 i 0.55 0 16.8 0.15 17.35 30 0 1 108457 15496 1 1 2 2 N2 K0+380 140 1 80 055 1.89 20.5 0.15 1.61 20.5 1 1 108.469 15549 1 1 5 3 3 N2b K1+708 142 1 10 0.55 0.17 20.3 0.15 0.02 20.3 1 1 108457 1553 1 1 7 4 4 Bai An K2+150 144 1 100 0.55 08 0 0.15 0.08 0.15 1 1 108.445 15509 1 1 5 5 N4 K2+635 146 1 350 055 1.43 20.2 0.15 0.52 20.2 1 1 108441 15534 1 1 6 6 N4b K4+416 148 1 120 055 1.05 19.5 0.15 0.126 19.5 1 1 108434 1554 1 1 7 7 Tam Dân K4+910 150 1 450 055 08 0 0.15 0.36 0.15 1 1 108.407 1552 1 1 8 8 N6 K5+450 152 1 1000 0.55 0.86 20 0.15 0.86 20 1 1 108439 15581 1 1 9 9 Tam Thái K7+530 154 1 90 0.55 0.8 0 0.15 0.072 0.15 1 1 108.399 1554 1 1 10 10 N8 K7+870 156 1 250 055 0.2 18.5 0.15 0.05 18.5 1 1 108422 15.556 1 1 11 11 NI0A K11+594 158 2 1100 0.55 0.34 18.5 0.15 1.03 18.5 1 1 108423 15596 1 1 12 12 N10B K12+780 160 2 20 055 07 18 0.15 02 18 1 1 108402 15592 1 1 13 13 TamPhước = K13+150 162 2 400 055 08 0 0.15 0.32 0.15 1 1 108.366 15578 1 1 14 14 N12 K16+152 164 2 750 055 14 17.5 0.15 1.05 17.5 1 1 108392 15.609 1 1 15 15 NI4A K18+189 166 2 250 055 202 17 0.15 051 17 1 1 10839 15628 1 1 16 16 AnXáĐông K19+286 168 2 110 055 0.8 0 0.15 0.088 0.15 1 1 108.358 15624 1 1 17 17 Gia Hội K20:360 170 2 105 0.55 08 0 0.15 0.084 0.15 1 1 108.361 15.639 1 1 18_ 18 N14 K21+812 172 2 17nn_ 55 O56 17 ñ 15 0.95 17 1 1 108 291 15£E2 1 1 xá
` A A ` A ? A A A ye
Hình 3.2: Câu lệnh và kêt quả truy vần số liệu khu tưới
y ‘4 ` ^ ^ A ^ on ^ ^
/**%%%% Câu lệnh truy vân sô liệu cây trông *****%%/
SELECT [ID],[Name_VN],[PlantDate],[StageA],[StageB],[StageC],[StageD], [StageF],[StageG],[KcA],[KcC],[KcD],[KcF],[RootB],[RootC],[DepletA], [DepletC],[DepletD],[ YieldA],[YieldB],[YieldC],[YieldD],[YieldT], [NurseryArea],[CultivationDepth],[SoakTime],[PlantTime],[RunId] FROM [VNWRDN.DB].[dbo].[WRQ_ Crops]
/****** Câu lệnh truy vẫn số liệu cây trồng ******/ —l
SELECT [ID], [Name_VN], [PlantDate], [StageA], [StageB], [StageC], [StageD], [StageF], [StageG], [KcA], [KcC], [KcD], [KcF] m
, [RootB], [RootC], [DepletA], [DepletC], [DepletD], [YieldA], [YieldB], [YieldC], [YieldD], [YieldT] =
= , (NurseryArea], [CultivationDepth] , [SoakTime], [PlantTime], [RunId] FROM [VNWRDN.DB] [dbo] [WRQ_Crops]
ID Name_VN StageA StageB StageC StageD StageF StageG KcA KcC KcD KcF RootB RootC DepletA DepletC DepletD YieldA YieldB Yi 1 1 Lúa Hè Thu | 13 35 35 20 NULL NULL 03 11 03 03 03 12 05 0.6 0.7 0.4 0.6 1 2 2 ị 10 30 35 30 10 10 11 125 1 1.05 NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL N 3 3 Lúa Xuân Hè NULL 5 25 3 30 10 10 115 135 105 11 NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL N 4 4 Lia Hé Thu 1 NULL 5 2 33 30 20 10 11 105 095 1.05 NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL N 5 5 Lúa Hè Thu2 NULL 5 25 3 30 10 10 115 11 1 1.1 NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL N 6 6 = Khoai tay NULL 2 30 45 40 NULL NULL 055 11 0.7 NULL 03 06 0.25 03 05 0.45 08 0 7 7 Lạc NULL 25 35 45 2 NULL NULL 055 1 055 NULL 03 0.8 0.45 0.45 0.5 04 06 0
FROM [VNWRDN.DB].[dbo].[WRQ_ Soils]
Trang 39/**#*####* Câu lệnh truy vấn số liệu thổ nhưỡng ******/
J SELECT [ID], [Name_VN], [Porosity], [InitialMoisture], [InfiltrationRate], [PercolationRate]
[RootDepth], [SaturatedDepth], [AvailableMoisture], [InitialDepletion], [RunId]FROM [VNWRDN.DB] [dbo] [(WRQ_ Soils]
FE | Results la Messages
ID Name VN Porosity InitialMoisture InfitrationRate PercolationRate RootDepth SaturatedDepth AvailableMoisture lnữúalDepleion Runld 1 1 D&phisa 14 60 16 14 40 3 140 40 NULL | 2 2 D&thitphacé 10 60 16 14 900 3 100 40 “NULL
Hình 3.4: Câu lệnh và kết quả truy vấn số liệu thô nhưỡng
3.2 Sơ đồ trợ giúp vận hành
Phân mêm được thiệt kê với các môđun tính toán dựa vào sơ đồ tính toán
như hình 3.5 đê trợ giúp cho việc vận hành:
Trang 40:
Sô liệu khí tượng
Số liệu thời vụ cây trông Số liệu thô nhưỡng
Số liệu canh tác
Số liệu hệ thông thủy lợi
Nhu câu nước tưới của hệ thông và của cây trông
Sô liệu nhu câu rrước cho sinh hoạt
Số liệu nhu câu nước cho
sinh hoạt cho công nghiệp
Biêu đô điêu phôi
Sô liệu bôc hơi