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

THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI Nghiên cứu và xây dựng thử nghiệm Prototype giải pháp hệ thống mạng quan trắc tự động bằng công nghệ Sensor Web phục vụ giám sát chỉ số môi trường ứng phó b

THUYẾT MINH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

I THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI

Nghiên cứu và xây dựng thử nghiệm (Prototype)

giải pháp hệ thống mạng quan trắc tự động bằng

công nghệ Sensor Web phục vụ giám sát chỉ số

môi trường ứng phó biến đổi khí hậu.

3 Dạng đề tài

□ Nghiên cứu cơ bản

 Nghiên cứu triển khai

4 Thời gian thực hiện: 12 tháng 5 Cấp quản lý

( Từ tháng 12/2010 đến tháng 12/2011 ) Sở KH và CN tỉnh Trà Vinh

6 Kinh phí: 947.770.000 đồng, trong đó:

- Từ Ngân sách sự nghiệp khoa học 747.770.000

- Từ nguồn khác (ghi rõ nguồn cấp) Do

hãng Mecoso Corp tài trợ thông qua Trung

tâm Ứng dụng Công nghệ Thông tin phía Nam

200.000.000 7 □ Thuộc Chương trình (ghi rõ tên chương trình) Nghiên cứu khoa học và công nghệ □ Tự đề xuất □ Đặt hàng (công văn số…… )

8 Chủ nhiệm đề tài Họ và tên: Nguyễn Thanh Liêm

Năm sinh: 1968 Nam/Nữ: Nam

Học vị: Kỹ sư Chuyên ngành: Trồng trọt

Năm đạt học vị: 1995

Chức danh khoa học: Chuyên ngành: Năm được phong chức danh:

Chức vụ (nếu có): Phó Giám đốc Tên cơ quan đang công tác: Sở Tài nguyên và Môi trường Địa chỉ cơ quan: Số 478A, đường Mậu Thân, phường 6, thị xã Trà Vinh

Điện thoại cơ quan: (074) 3840280 Fax (074) 3840160

Địa chỉ nhà riêng: Đường Mậu Thân, khóm 10, phường 9, thị xã Trà Vinh Điện thoại nhà riêng: 074 3840757 ĐTDĐ: 091 8107613

E-mail: ntliem@travinh.gov.vn; ntliem2001@Yahoo.com; ntliem2007@Gmail.com

Số tài khoản: 0102137424

Ngân hàng hoặc kho bạc: Ngân hàng Đông Á Chi nhánh Trà Vinh

9 Cơ quan chủ trì và quản lý đề tài

9.1 Tên cơ quan chủ trì đề tài: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Trà Vinh

Điện thoại: 074 3840280 Fax: 074 3840160

E-mail: Website: Địa chỉ: Số 478A, đường Mậu Thân, phường 6, thị xã Trà Vinh

9.2 Cơ quan quản lý đề tài: Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Trà Vinh

9.3 Cơ quan phối hợp: Trung tâm Ứng dụng Công nghệ Thông tin phía Nam (Cục Công nghệ thông tin,Bộ Tài nguyên và Môi trường) (CIREN)

II NỘI DUNG KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI

10 Mục tiêu của đề tài

 Nghiên cứu và chế tạo thử nghiệm bộ thiết bị quan trắc tự động phục vụ quan trắc môi trường nước ngập mặn phục vụ một phần nhu cầu ứng phó biến đổi khí hậu

 Thiết lập khung hệ thống thông tin quan trắc môi trường trên cơ sở kết nối trực tiếp, trao đổi thông tin với các thiết bị quan trắc được chế tạo và tương thích chuẩn mở OGC nhằm tích hợp nhiều nguồn thông tin từ các hệ thống khác nhau, đặc biệt hệ thống thông tin địa lý và viễn thám

11 Tổng quan tình hình nghiên cứu và tính cấp thiết của đề tài

Theo các báo cáo về biến đổi khí hậu và báo cáo chương trình mục tiêu quốc gia về ứng phó với tình trạng biến đổi khí hậu, Việt Nam là một trong số các nước bị ảnh hưởng xấu, nặng nề nhất bởi sự dâng lên của nước biển, sự xâm nhập mặn,… dẫn đến tình trạng thay đổi sinh thái và ảnh hưởng đến kinh tế, xã hội của quốc gia

Theo kịch bản biến đổi khí hậu, nếu mực nước biển dâng lên 70cm thì khoảng trên 10% diện tích đất đồng bằng sông Cửu Long bị mất và nếu mực nước dâng lên 3m thì gần như toàn bộ đồng bằng Sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long sẽ hoàn toàn bị ngập nước Các lý do để giải thích hiện tượng này đã và đang được các nhà khoa học nghiên cứu và giải thích nhưng một thực tế rõ ràng là nước biển đang dâng lên theo các mốc thời gian gần đây gây tổn hại đến nền kinh tế và làm xáo trộn xã hội Biến đổi khí hậu có thể

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

so với trước đây Các sự cố ô nhiễm môi trường như sông Nhuệ, sông Đáy, sông Thị Vải, các hiện tượng xâm nhập mặn ở miền Tây Nam Bộ,…đã gây tổn thất nặng nề về kinh tế

và từ đó tạo ra các bất ổn về xã hội Sự can thiệp của chúng ta thường chậm và có tính chất giải quyết hậu quả do các sự cố đó gây nên Chính vì thế, thay vì chúng ta thụ động đợi sự cố xảy ra mới ứng phó, chúng ta cần phải có các giải pháp chủ động giám sát các diễn biến để ứng phó kịp thời trước khi xảy ra thảm họa, thiên tai,… Một mạng lưới quan trắc tự động là cần thiết để giải quyết vấn đề này Các trạm quan trắc sẽ được đặt tại các

vị trí cần thiết trên địa bàn tỉnh Theo định kỳ đã được cài đặt hoặc đột suất các thiết bị này sẽ lấy mẫu, phân tích tự động và trả kết quả về trung tâm Một thiết bị có thể gắn một hay nhiều đầu đọc (sensor) phục vụ quan trắc nhiều chỉ số khác nhau tủy thuộc vào từng mục tiêu quan trắc Các thiết bị trong các mạng lưới cần phải tích hợp được với nhau nhằm hỗ trợ tối đa trong việc ra quyết định ứng phó với diễn biến của môi trường Các số liệu quan trắc phải được công bố, chia sẻ giữa các hệ thống khác nhau nhằm tận dụng các quan điểm nhìn nhận vấn đề môi trường dưới nhiều khía cạnh khác nhau Điều này thực

sự có lợi cho các nhà quản lý trước khi đưa ra quyết định cuối cùng để ứng phó

Một trong những giải pháp đó là ứng dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật trong lĩnh vực điện tử, công nghệ thông tin và truyền thông (ICT) vào việc giám sát diễn biến môi trường nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau:

 Đáp ứng thời gian thực hoặc gần với thời gian thực: Nếu hàng năm chúng ta đã xây dựng báo cáo diễn biến môi trường, bây giờ chúng ta cần phải có một hệ thống cảnh báo về diễn biến môi trường thông qua giá trị các chỉ số môi trường cơ bản với khoảng thời gian dày hơn: theo ngày, giờ và theo yêu cầu đột xuất bất cứ lúc nào Các số liệu sẽ được lưu trữ và kết xuất báo cáo diễn biến theo thời gian Đồng thời cảnh báo về các hiện tượng đột biến để kịp thời ứng phó

 Tích hợp, đồng vận hành với các hệ thống GIS khác nhằm hỗ trợ công tác ứng phó với diễn biến bất thường của khí hậu và môi trường

 Đáp ứng chuẩn mở nhằm đảm bảo khả năng hòa nhập với các hệ thống quốc

tế nhằm tận dụng nguồn lực quốc tế để ứng phó với diễn biến bất thường

 Thông tin cảnh báo được tự động thông báo đến nhiều phương tiện truyền thông

Để thỏa mãn các yêu cầu nêu trên, công nghệ giám sát, quan trắc tài nguyên và môi trường bằng thiết bị quan trắc tự động sử dụng các bộ cảm biến điện tử (sensor) và tự động gửi số liệu về Trung tâm quan trắc đã và đang ngày càng phát triển mạnh hiện nay trên thế giới và tại Việt Nam Với các thiết bị quan trắc tự động chúng ta có thể lấy được

số liệu quan trắc trực tiếp tại thực địa bất cứ khi nào và bất cứ ở đâu Đồng thời với một

hệ thống thông tin quan trắc được thiết lập tốt sẽ giúp chúng ta tích hợp được nhiều nguồn

dữ liệu, đặc biệt các dữ liệu GIS và viễn thám với các số liệu quan trắc để đưa ra các quyết định chính xác hơn và đáp ứng thời gian thực diễn biến của môi trường

Các thiết bị quan trắc tự động có thể được điều khiển hoạt động từ xa bằng công nghệ viễn thông hoặc điều khiển trực tiếp thông quan các ứng dụng đi kèm Thời gian lấy mẫu của các thiết bị quan trắc tự động được tùy biến và có thể quan trắc nhiều chỉ số tại một thời điểm Điều này rất có ý nghĩa đối với khoa học môi trường, đặc biệt giúp chúng ta có được các mô hình tương quan diễn biến thay đổi giữa các chỉ số tại một vị trí không gian

với độ chính xác cao, được tính toán với một chuỗi dữ liệu quan trắc gần như liên tục

Mô tả chi tiết các thành phần cơ bản của sensor được trình bày chi tiết hơn ở phần 11.1

11.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài

Hiện nay có rất nhiều công ty trên thế giới đã và đang cung cấp các thiết bị cảm ứng (sensor) cho việc giám sát môi trường và là hướng đi đang phát triển mạnh trên thế giới Thậm trí đã có nhiều sensor ứng dụng công nghệ cao để phát hiện các vi khuẩn hoặc virus trong môi trường sống và làm việc của con người, điều đó đã minh chứng sự phát triển ngày càng mạnh trong việc ứng dụng sensor phục vụ đời sống của con người Trong lĩnh vực giám sát môi trường có một số công ty như sau:

 Global Water Instrumentation inc (http://www.globalw.com/)

 WTW (tên viết tắt của Wissenschaftlich-Technische Werkstätten GmbH) (http://www.wtw.com /en/)

 Sentech Sensor technologies

(http://www.sentek.com.au/products/products.asp?lang=en)

 YSI incorporated (https://www.ysi.com/ysi)

 Hoặc tham khảo tại Green Page ( http://www.eco-web.com/ini/index.html) Nhìn chung, các thiết bị quan trắc gồm các phần chính như sau:

 Các đầu đọc sensor (SE): các đầu đọc có thể được thiết kế và sản xuất độc lập hoặc chung với các bộ phận khác của thiết bị Nhiệm vụ các đầu đọc sensor là lấy mẫu và phân tích mẫu Mỗi một đầu đọc có thể chỉ thực hiện quan trắc cho một chỉ số Nhưng cũng có đầu đọc phục vụ nhiều chỉ số Nhìn chung các đầu đọc sensor rất đa dạng và phong phú với nhiều chủng loại và giá cả khác nhau Các sensors được nối với phần điều khiển (Processor Board) thông qua các giao tiếp điện tử

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

Hình 2: Đầu đọc sensor quan trắc nhiều chỉ số (http://www.rshydro.co.uk )

Hình 3: Đầu đọc sensor quan trắc một chỉ số (http://www.globalw.com )

 Phần điều khiển: giống như mainboard của máy tính, đây là bộ phận tiếp nhận các dữ liệu, thông tin và xử lý, lưu trữ (Data logger) đồng thời có nhiệm vụ điều khiển và kiểm tra hoạt động của các bộ phận khác

 Truyền tin (RF) : Là bộ phận có nhiệm vụ truyền tải các dữ liệu quan trắc về trung tâm thông tin và tiếp nhận các “lệnh” từ Trung tâm thông tin để thiết bị sensor thực hiện Môi trường truyền tin thường là :

- Thông qua đường dây hữu tuyến (đây điện thoại) có sử dụng các Modem quay số PSTN

- Thông qua các sóng vô tuyến (RF) : UHF, Zigbee, …tùy thuộc vào từng phạm vi quan trắc sẽ có những giải pháp tích hợp

- Thông qua mạng di động: sử dụng các GSM Modem có hỗ trợ GPRS hoặc SMS để truyền tin Các giải pháp sử dụng các modem Egde, 3G cũng rất sẵn trên thị trường Ưu điểm của giải pháp này là cài đặt dễ dàng và gần như không phụ thuộc không gian địa lý ở VN (đã phủ sóng GSM trên toàn lãnh thổ)

- Thông qua vệ tinh: chi phí đầu tư cao

Trên thế giới đã có nhiều mạng lưới quan trắc tự động phục vụ giám sát tài nguyên và môi trường Tuy nhiên, các mạng lưới này được hình thành theo chủ quan của các hãng, của từng tổ chức Đa số các mạng quan trắc vẫn còn lệ thuộc vào công nghệ riêng của từng hãng, chưa thực sự đồng vận hành hay tích hợp được với nhau Trong khi

đó vấn đề tích hợp, đồng vận hành giữa các hệ thống đóng vai trò quan trọng trong việc hoạch định chính sách đối với việc ứng phó biến đồi khí hậu và giám sát tài nguyên, môi trường Các mạng lưới sensor có thể hình thành dưới nhiều hình thức như Mesh Network dùng trong phạm vị không gian nhỏ cho đến các mạng lưới sensor được truyền tải thông

tin, dữ liệu qua vệ tinh

Hình 4: ZigBee Network

Một trong những xu hướng mới hiện nay là tiến tới xây dựng các hệ thống quan trắc có khả năng đồng vận hành và tích hợp được với nhau trên cơ sở các chuẩn mở quốc

tế Tổ chức OGC (OpenGIS) đã tiên phong đảm nhiệm nhiệm vụ này Trên cơ sở bộ đặc

tả Sensor Web Enablement (SWE) , các tổ chức lớn đã triển khai các hệ thống tích hợp hoặc có khả năng tích hợp để tạo thành một mạng lưới sensor rộng khắp trên địa bàn nghiên cứu Một trong những hệ thống tiêu biểu đó là “hệ thống quan sát đại dương tích hợp” (http://www.openioos.org) trên cơ sở các chuẩn mở của OGC SWE

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

PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn làm chủ nhiệm Đề tài sử dụng môi trường truyền tin giữa thiết bị sensor và trung tâm thông tin thông quan đường dây điện thoại hữu tuyến, đề xuất một số yêu cầu cơ bản về thông số quan trắc, xây dựng được mô hình thí điểm, Tuy nhiên đề tài chưa đề cập đến việc xử lý tính đa dạng của thiết bị, khả năng tích hợp hệ thống và chưa đề cập đến việc tuân thủ theo đặc tả của OGC Sensor Web Enablement Đề tài vẫn là một tài liệu để chúng ta có thể học hỏi, kế thừa và phát triển

Tại Việt Nam hiện có nhiều khu chế xuất, nhà máy,… và các cơ quan Nhà nước đã trang bị các thiết bị giám sát môi trường để phục vụ cho công tác quản lý và giám sát tài nguyên và môi trường Tuy nhiên các giải pháp và thiết bị tại Việt Nam và trên nhiều nước trên thế giới (ngay cả các nước tiên tiến trên thế giới) vẫn còn một số vấn đề chúng

ta cần cân nhắc như sau:

 Sự đa dạng các giải pháp và thiết bị thường kéo theo nhiều khó khăn trong vấn đề tích hợp các nguồn dữ liệu được thu thập bởi các sensor khác nhau (của các công

ty cung cấp khác nhau) Thực tế để giải quyết các vấn đề chuyển đổi dữ liệu từ các sensor vào cơ sở dữ liệu không phải là vấn đề không thể giải quyết nhưng sự

đa dạng lại là vấn đề khi chúng ta muốn phát triển một hệ thống giám sát môi trường thực sự Chúng ta lấy ví dụ của Hyundai VinaShin ở vịnh Vân Phong: Tại

đó có 1 trạm quan trắc phục vụ giám sát chất lượng nước Hệ thống giám sát tại VinaShin hoạt động tốt nhưng các nhà quản lý về Môi trường (Sở TN&MT tỉnh Khánh Hòa) mong muốn các dữ liệu của trạm quan trắc phải khách quan truyền tải tự động về Sở TN&MT Giải pháp cho vấn đề này đã được Công ty WTW đưa

ra là trang bị thêm các GSM modem và truyền dữ liệu qua GPRS hoặc SMS Ngoài phần mềm do hãng cung cấp, Sở TN&MT cần thấy phải trang bị thêm 1 phần mềm có khả năng phân tích luồng dữ liệu, cập nhật vào CSDL và xây dựng báo cáo diễn biễn môi trường tại Hyundai VinaShin Việc viết ra một phần mềm như vậy không nhiều khó khăn đối với các nhà CNTT và điện tử viễn thông, nhưng câu hỏi đặt ra là nếu Sở TN&MT tỉnh cần giám sát 100 điểm trên địa bàn tỉnh với các công nghệ khác nhau thì phần mềm sẽ viết như thế nào? Ở đây rõ ràng chúng ta bị lệ thuộc rất nhiều vào “chuẩn riêng của từng hãng” và vai trò quản lý Nhà nước cần phải thể hiện trong lúc này để đưa các sản phẩm của các công ty vào quỹ đạo chung Hiện tượng này xảy ra không chỉ ở Khánh Hòa mà còn ở các tỉnh thành khác trên Việt Nam, trong đó có Trà Vinh

 Sự lệ thuộc còn thể hiện rõ ở chỗ nếu chúng ta sử dụng một sensor của một hãng, chúng ta lại phải sử dụng chính các bộ controllers của hãng đó Tính độc lập giữa

bộ controllers với các sensor vẫn chưa được giải quyết thỏa đáng trong khi nhu cầu đặt ra là làm sao một bộ Controller có thể gắn kết nhiều loại sensor khác nhau

mà vẫn hoạt động được bình thường Hãy nhìn main board của máy tính, với cổng USB chúng ta có thể gắn kết nhiều thiết bị khác nhau (Mouse, key-board, Mobile phone, Camera, Disk drivers,…) Nếu chúng ta làm chủ được công nghệ tạo ra Controller thì việc phát triển các hệ thống mạng lưới quan trắc sẽ linh động

và dễ dàng mở rộng hơn rất nhiều chỉ vì đơn giản là chúng ta có nhiều sự chọn lựa hơn trong thế giới sensor

 Vị trí không gian của từng sensor đóng vai trò quan trọng trong việc mô hình hóa các bài toán về Môi trường, đồng thời là cơ sở để đưa ra các quyết định chính xác Với một dữ liệu về chỉ số môi trường bất thường nào đó xuất hiện cách khu

nuôi trồng thủy sản hoặc ruộng đồng 10 km thì việc ra quyết định sẽ rất khác nhau so với khi cách xa 20 km Một mạng lưới sensor với việc cung cấp giá trị quan trắc theo thời gian thực sẽ giúp các nhà khoa học, các trung tâm, viện nghiên cứu , các nhà quản lý triển khai các mô hình dự đoán diễn biến về môi trường và đưa ra các giải pháp, quyết định ứng phó chính xác hơn Trong các hệ thống quan trắc hiện tại, thông tin về vị trí không gian chưa được quan tâm đúng mức gây khó khăn trong việc khai thác các dữ liệu quan trắc

 Các mạng lưới quan trắc chưa có được một hệ thống hạ tầng cơ sở thông tin hiện đại trên cơ sở tích hợp các nguồn dữ liệu địa lý từ các nguồn dữ liệu khác nhau Đồng thời hệ thống phải có khả năng cung cấp thông tin cho các hệ thống khác qua các giao tiếp mở Thông qua công nghệ dịch vụ web (Web Service Technology), hệ thống cho chúng ta biết vị trí các điểm quan trắc, các điểm quan trắc được thực hiện bằng công nghệ nào? Độ chính xác ra sao và cách thức tiếp cận các số liệu do các điểm quan trắc như thế nào? Định dạng dữ liệu trả về,…?

 Kinh phí đầu tư cho các điểm quan trắc bằng công nghệ sensor thường rất cao so với khả năng đầu tư của Việt Nam Hiện nay vẫn chưa có sự phân tích lợi ích về việc chế tạo hệ thống này so với các giải pháp mua trọn gói của nước ngoài Chính vì thế, việc đầu tư cho những bước đi ban đầu trong việc nghiên cứu và phát triển hệ thống mạng lưới quan trắc bằng sensor là cần thiết để chúng ta có cơ

sở định hướng phát triển lĩnh vực này trong tương lai trong khi thị trường nhu cầu ngày càng rộng tại Việt Nam và trên thế giới Đồng thời làm cơ sở để đưa ra các chi tiêu về kỹ thuật, công nghệ cho các thiết bị quan trắc khi triển khai các dự án lớn về giám sát tài nguyên và môi trường

Đề tài “ Nghiên cứu và xây dựng thử nghiệm (Prototype) giải pháp hệ thống mạng quan trắc tự động bằng công nghệ Sensor Web phục vụ giám sát chỉ số môi trường ứng phó biến đổi khí hậu.” sẽ giải quyết một phần các vấn đề nêu trên Nhằm

tránh lệ thuộc vào các thiết bị có sẵn của các hãng và thụ động về thông tin về các thiết bị quan trắc, đề tài sẽ nghiên cứu và chế tạo thử nghiệm thiết bị quan trắc theo hướng áp dụng chuẩn mở trong lĩnh vực điện tử viễn thông Thiết bị được chế tạo thử nghiệm sẽ đảm nhiệm quan trắc 3 chỉ tiêu sau :

 Đo nhiệt độ nước (Temparater) : Đây là chỉ số đơn giản nhưng đóng vai trò quan trọng trong việc bảo đảm chất lượng nước và thông số quan trọng trong môi trường nước Sự biến đổi khí hậu sẽ làm thay đổi nhiệt độ trái đất trong đó môi trường nước là môi trường điều hòa khí hậu trên trái đất, cũng sẽ bị tác động Nhiệt độ nước là một trong những chỉ số bảo đảm sự sống còn của các thủy sinh (cá, nghêu, thực vật,…ở dưới nước), nó điều hòa sự tập trung các oxy hòa tan và ảnh hưởng đến tần suất phản ứng hóa, sinh trong môi trường nước Các cá thể sống trong môi trường nước đều chịu một chế độ nhiệt nhất định Chính vì thế sự thay đổi nhiệt độ nước sẽ ảnh hưởng đến sự tồn tại của chúng và thay đổi đến chu

kỳ sinh học của chúng Dưới góc độ phản ứng hóa sinh trong môi trường nước, các nhà khoa học đã chứng minh rằng nhiệt độ nước càng cao thì các phản ứng hóa và trao đổi chất trong môi trường nước tăng mạnh do đó làm giảm lượng đáng kể oxy hòa tan trong nước gây ra hiện tượng cá bị chết Chỉ số nhiệt độ nước được coi như là chỉ số bắt buộc trong quan trắc chất lượng nước phục vụ bảo vệ sinh thái và đa dạng sinh học

 Độ dẫn điện (Conductivity) : Độ dẫn điện là một chỉ số đặc trưng để đo tổng lượng ion hòa tan trong nước Chỉ số độ dẫn điện thường được đo để xác định có tính cảnh báo về độ nhiễm mặn hoặc độ đục của nước trong nhiều trường hợp Độ dẫn điện càng cao thì tổng lượng ion trong nước càng nhiều đối với vùng sinh thái ngập mặn, cửa sông,…điều đó phản ảnh độ mặn đang tăng cao Đối với vùng

đô thị sâu trong đất liền thì độ dẫn điện thường phản ảnh độ bẫn của nước (có sự tham gia của các ion hưu cơ và vô cơ) Tuy nhiên độ dẫn điện được đo nhằm theo dõi diễn biến chất lượng nước mang tính chất cảnh báo nếu có sự mất cân bằng trong hệ thống sinh thái Còn việc xác định nguyên nhân chính xác gây lên sự thay đổi đột biến về độ dẫn điện cần phải khảo sát và lấy mẫu, phân tích cụ thể tại phòng thí nghiệm Giải pháp đo độ dẫn điện trong môi trường nước nhằm theo dõi diễn biến môi trường được áp dụng rộng dãi vì chi phí thấp và hiệu quả cao Đối với vùng sinh thái ngập mặn và ít bị ảnh hưởng bởi các nguồn thải công nghiệp, sinh hoạt thì độ dẫn điện và nhiệt độ nước được dùng để xác định độ mặn, lượng oxy hòa tan (TDS) rất hữu hiệu thông quan phương trình tương quan giữa chúng

 Mực nước dâng (Water Level) : Chỉ số mực nước dâng là một chỉ số vật lý trong môi trường nước Độ cao của mực nước, được xác định so với hệ thủy chuẩn quốc gia, cần được xác định thường xuyên nhằm nắm bắt được quy luật và diễn biến xu thế của hệ thống sinh thái vùng ngập mặn và ảnh hưởng bởi thủy triều Vấn đề nước biển dâng đang được cộng đồng thế giới quan tâm vì nó tác

động ngày càng rõ nét đến môi trường tự nhiên và kinh tế-xã hội

Đề tài sẽ tập trung vào việc thiết kế bộ phận điều khiển Các đầu cảm biến (sensor header) được mua từ các Công ty có uy tín trên thế giới (Dự kiến sẽ tham khảo và sử dụng các đầu cảm biến của hảng Global Water, WTW,…) Các đầu cảm biến được hãng Mecoso Corp hỗ trợ không tính vào chi phí thực hiện đề tài

Các thiết bị quan trắc sẽ được gắn trực tiếp tại thực địa để kiểm chứng các kết quả đạt được Tuy nhiên do kinh phí có hạn và trong khuôn khổ đề tài khoa học nên chúng tôi dự tính vị trí đặt các thiết bị quan trắc như sau :

- Một thiết bị quan trắc sẽ được gắn tại vùng Duyên Hải Trà Vinh, dự tính tại vùng ven biển, cửa sông Cổ Chiên huyện Duyên Hải

- Một thiết bị được lắp đặt tại bờ sông Cổ Chiên huyện Châu Thành

- Một thiết bị được lắp đặt tại bờ sông Cổ Chiên thành phố Trà Vinh

Vị trí đặt thiết bị này chỉ tạm thời phục vụ quá trình nghiên cứu của đề tài Vị trí giám sát cố định sẽ được quy hoạch chi tiết và cấp thẩm quyền phê duyệt trong đề tài, dự

án khác

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

tài

Thiết bị nước ngoài

(IQ2020XT của hãng WTW)

hoặc của các hãng khác

Tương đương CE certificate

(Theo chuẩn của

- Truyền tin bằng GPRS

- Truyền tin

Modem(Optional)

radio khả năng truyền dữ liệu số đi xa

không cao

- Sử dụng GPRS (tương lai 3G) phù hợp với chiến lược phủ sóng của ngành viễn thông Việt Nam

3 Màn hình điều khiển

và phím điều khiển - Không có - Có, tinh thể lỏng Điều khiển thiết bị thông qua máy tính

hoặc từ xa Màn hình tinh thể lỏng thường hay bị hư hỏng và không hiệu quả khi thiết

bị được lắp đặt trên thực địa chịu nhiều mưa nắng, nhiệt độ cao

4 Khả năng mở rộng

các đầu sensor

- Hỗ trợ 4 đầu sensor

- Hỗ trợ 20 đầu sensor

WTW cung cấp giải pháp mở rộng điểm đo với 20 đầu sensors với 1 controller

Tính năng này sẽ được đề xuất mở rộng trong tương lai

5 Bộ lệnh điều khiển - Lấy thông tin

hiện trạng máy (Nhiệt

lượng)

- Định thời gian lấy mẫu

- Tùy biến điều khiển thiết bị khi cần

- Lấy thông tin hiện trạng máy (Pin, năng lượng)

- Định thời gian lấy mẫu

Tương đương vì nhóm tác giả tham khảo các tính năng

bộ lệnh của các máy nước ngoài

- Thiết bị được chế tạo có khả năng tùy biến điều khiển cao hơn vì làm chủ được công nghệ điển tử cũng như phần mềm trong thiết bị

6 Tính linh hoạt và mở - Không phụ - Phụ thuộc

rộng thuộc vào

hãng chế tạo sensor và thiết

bị của đề tài

vào chính hãng chế tạo sensor và thiết bị

thống thông

quan trắc theo hướng chuẩn

mở

- Khả năng mở rộng và tích hợp dữ liệu cao

- Phần mềm đơn giản, quản lý dữ liệu dạng bảng, Excel

Hệ thống thông tin của đề tài có nhiều tính năng ưu việt hơn hẳn

Bảng 1: Bảng so sánh một số chi tiêu cơ bản với thiết bị nước ngoài

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

Midleware applications (Processing data) Web Services

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

11.2 Tính cấp thiết của đề tài :

Nhu cầu cần thiết thu thập các dữ liệu về tài nguyên và môi trường, đặc biệt là các dữ liệu liên quan đến biến đổi khí hậu càng ngày càng trở nên cấp thiết Những dữ liệu này

có liên quan trực tiếp đến các sự cố môi trường và việc ra quyết định ứng phó cũng như