Nghiên cứu và xây dựng hệ đo mưa, đo mức lũ giá rẻ ứng dụng cho các tỉnh tây bắc

Đại Học Quốc Gia Hà Nội Trường Đại Học Công NGhệ ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ MAI Mai THẾThế PHÚ QUÝ Phú Quý Nghiên cứu xây dựng hệ đo mưa, đo mức lũ giá rẻ ứng dụng cho tỉnh Tây Bắc Nghiên cứu xây dựng hệ đo mưa, đo mức lũ giá rẻ ứng dụng cho tỉnh Tây Bắc Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học Hệ Chính Quy Ngành: ĐỒ Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Truyền ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ Tử, CHÍNH QUY Thông Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử, Truyền Thông Cán hướng dẫn: PGS.TS Trần Đức Tân HÀ NỘI - 2016 HÀ NỘI - 2016 Tóm tắt: Vào mùa mưa, nhiều địa phương nước ta bị tác động mưa, lũ Tại tỉnh vùng cao, mưa có tính chất cục (có khu vực mưa to, có khu vực không mưa ngăn cách day núi) Vì giải pháp đo mưa, lũ giá rẻ để triển khai diện rộng cần thiết Một hệ thống đo mưa mực nước lũ với giá rẻ phục vụ cho tỉnh Tây Bắc Nó có nhiệm vụ đo mưa, đo mực nước lũ cảnh báo chỗ tiêu chí đo vượt ngưỡng an toàn.Để đạt mục đích đó, đồ án trình bày thiết bị độc lập với để đo lượng mưa mực nước lũ hệ thống sông, suối Mục đích cuối tạo thiết bị có giả rẻ nhiều so với thiết bị khác có chức thị trường, đảm bảo độ xác Do phù hợp để lắp đặt cho tỉnh Tây Bắc để đảm báo tính mạng tài sản cho đồng bào gặp nhiều khó khăn nơi Từ khóa: giá rẻ, Tây Bắc, đo mưa, đo mức lũ LỜI CAM ĐOAN Trong trình làm đồ án, đọc tham khảo nhiều tài liệu khác từ giáo trình, sách chuyên khảo nhiều báo đăng tải nước Tôi xin cam đoan viết hoàn toàn thống, chân thực, kết đo đạc thực nghiệm đạt khóa luận không chép từ tài liệu hình thức Những kết nghiên cứu, tích lũy trình làm khóa luận Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm có dấu hiệu chép kết từ tài liệu khác Hà Nội, ngày tháng năm 2016 TÁC GỈA MAI THẾ PHÚ QUÝ LỜI CẢM ƠN Trong thời gian nghiên cứu hoàn thiện đồ án em nhận giúp đỡ chu đáo Thầy, Cô giáo khoa Điện tử - Viễn thông, Trường Đại Học Công Nghệ, Đại Học Quốc Gia Hà Nội Đề tài :”Nghiên cứu xây dựng hệ đo mưa, đo mức lũ giá rẻ ứng dụng cho tỉnh Tây Bắc” triển khai thực hoàn thành với số kết thu có khả ứng dụng thời gian tới điều kiện thực tiễn Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS Trần Đức Tân, người trực tiếp hướng dẫn em trình nghiên cứu thực đề tài với tất lòng nhiệt tình chu đáo, ân cần với thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc thẳng thắn nhà khoa học uy tín, mẫu mực Em xin gửi lời cảm ơn đến anh Nguyễn Đình Chinh – cán bộ môn Vi điện tử vi hệ thống, Khoa Điện tử - Viễn thông, Đại học Công Nghệ, Đại học Quốc Gia Hà Nội giúp đỡ đóng góp ý kiến cho em Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo, anh chị bạn có góp ý kịp thời bổ ích, giúp đỡ em suốt trình em nghiên cứu hoàn thiện khóa luận này Mặc dù em có nhiều cố gắng hoàn thiện đồ án tất nhiệt tình nỗ lực mình, nhiên tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp quý báu quý Thầy Cô bạn Hà Nội , ngày tháng năm 2016 SINH VIÊN MAI THẾ PHÚ QUÝ MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT Kí Hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt MCU Micro Controller Unit Vi điều khiển GSM Global System for Mobile Hệ thống thông tin di động toàn Communications cầu GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ liệu di động dạng gói IDE Integrated Development Môi trường phát triển tích hợp Environment PCB Printed circuit board Mạch in IoT Internet of Thing Internet vạn vật GPS Global Positioning Systems Hệ thống định vị toàn cầu DANH MỤC CÁC BẢNG: LỜI MỞ ĐẦU Tây Bắc khu vực thuộc loại khó khăn đất nước nhiều lí địa hình chia cắt, hay gặp thiên tai như: lũ lụt, sạt lở đất, rét đậm, rét hại …Do địa hình gồm nhiều đồi núi, năm vào mùa mưa lũ thường sảy lũ quét sạt lở đất gây nhiều thiệt hại lớn người tài sản Việc tạo thiết bị giá rẻ dự báo sớm lũ sạt lở đất mưa gây điều vô ý nghĩa với đồng bào , nơi mà tỷ lệ hộ nghèo gấp 2,7 lần so với trung bình nước [1].Mặc dù thị trường có nhiều thiết bị khác để đo mưa cảnh báo lũ Chúng có ưu điểm độ xác cao lại đắt đỏ khó khăn để đưa vào thực tế, ví dụ hệ thống cảnh báo vệ tinh, hay vũ lượng kế tự động Ở vùng núi, thông thường lượng mưa,và hệ thống sông suối phân bổ không khu vực khác [2].Những hệ đo mưa, lũ đắt tiền thường trang bị trạm khí tượng bản, làm giảm tính bao quát kết đo Hệ đo mưa giá rẻ không góp phần tăng tính đa dạng kết đo mà góp phần nâng cao nhận thức đồng bào (đa phần đân tộc thiểu số) phòng ngừa thiên tai Hệ thống đo mưa đặt tromg khu dân cư nên có tác dụng cảnh báo tức thời có nguy xảy lũ sạt lở đất Hệ thống đo mức lũ gửi liệu trang chủ nhà chức trách để đưa định kịp thời Nội dung đồ án tóm tắt sau: Chương 1: Tìm hiểu thực trạng cảnh báo lũ sạt lở đất Việt Nam Chương 2: Thiết kế hệ thống Chương 3: Thực Chương 4: Các kết đạt Tuy nhiên thời gian nên khóa luận chưa đề cập đầy đủ vấn đề liên quan, chắn không tránh khỏi sai sót Em mong nhận nhiều ý kiến đóng góp để em có thêm kiến thức quý báu cho công việc tương lai Em xin chân thành cảm ơn! Chương 1: Tìm hiểu thực trạng cảnh báo lũ quét sạt lở đất Việt Nam 1.1 Thực trạng lũ quét sạt lở đất Việt Nam Lũ quét sạt lở đất số loại hình thiên tai phổ biến giới Việt Nam Ba phần tư lãnh thổ Việt Nam địa hình đồi núi, nơi dân cư sinh sống phân tán bao gồm nhiều dân tộc thiểu số Các hoạt động kinh tế xã hội chưa quy hoạch hợp lý nên năm lũ quét sạt lở đất để lại hậu nghiêm trọng, kéo tụt lại nhiều năm phát triển địa phương Những năm gần ảnh hưởng biến đồi khí hậu, loại hình thiên tai xảy với tần suất cường độ ngày gia tăng gây thiệt hại nghiêm trọng người tài sản Theo thống kê từ năm 2000 đến năm 2014 nước xảy 250 vụ lũ quét sạt lở đất lớn nhỏ ảnh hưởng đến khu dân cư, làm chết tích 616 người, bị thương 351 người, 9700 nhà bị đổ trôi, 100,000 nhà bị ngập, hư hại nặng; nhiều công trình giao thông, thủy lợi trọng yếu bị hư hại nề, tổng thiệt hại ước tính 3,300 tỷ đồng Các tỉnh thường xảy lũ quét sạt lở đất bao gồm: Lào Cai, Hà Giang, Lai Châu, Sơn La, Cao Bằng, Bắc Cạn, Yên Bái, Nghệ An, Quảng Nam, Kon Tum, Gia Lai, Đắc Lắc, Bình Thuận.[3] Một số trận lũ quét sạt lở đất điển hình diễn gia năm qua như: - Trận lũ ngày 15/7/2000 huyện Sa Pa, tỉnh Lào Cai làm 20 người chết, 25 người bị thương; - Trận lũ quét ngày 3/10/2000 Nậm Coóng xã Nậm Cuổi huyện Sìn Hồ tỉnh Lai Châu làm 39 người chết, 18 người bị thương - Trận lũ quét ngày 16/8/2002 huyện Bắc Quang Xín Mần tỉnh Hà Giang làm 25 người chết, 17 người bị thương; - Trận lũ quét ngày 20/9/2002 xảy huyện Hương Sơn, Hương Khê Vụ Quang tỉnh Hà Tĩnh làm 53 người chết tích, 111 người bị thương; - Trận lũ lịch sử xã Du Tiến, Du Già huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang năm 2004 làm 45 người chết; - Sạt lở đất núi tỉnh Lào Cai năm 2004 làm 22 người chết tích 16 người bị thương, có hộ gia đình thiệt mạng - Trận lũ quét ngày 28/9/2005 huyện Văn Chấn, tỉnh Yên Bái làm 50 người chết tích - Lũ, lũ quét, sạt lở đất sau bão số số 6, Lào Cai, Yên Bái năm 2008 làm 120 người chết tích - Sạt lở đất xã Pắc Nậm, Bắc Kạn năm 2009 làm 13 người chết tích, người bị thương - Trận lũ ống, lũ quét tháng năm 2011 tỉnh Thanh Hóa, Nghệ An làm người chết - Trận lũ quét ngày 05/9/2013 xã Bản Khoang, huyện Sa Pa tỉnh Lào Cai làm 11 người chết tích, 16 người bị thương - Lũ quét sạt lở đất năm 2014: Từ đầu năm đến 6/2014 ảnh hưởng hoàn lưu bão số mưa lớn xảy trận lũ quét sạt lở đất địa bàn tỉnh miền núi (Hà Giang, Lai Châu, Cao Bằng, Sơn La…) làm chết tích 24 người, có gia đình thị trấn Tam Đường huyện Hoàng Su Phì bị thiệt mạng tới người nhà Hình thống kê số lần xảy lũ quét sạt lở đất Tây Bắc giai đoạn 1958-2004 [4]: Hình 1.1: Số lần lũ quét năm xảy từ 1958-2004 tỉnh phía Bắc Thiệt hại lũ quét, trượt lở đất chủ yếu nguyên nhân khách quan mưa cường độ lớn, tập trung thời gian ngắn khu vực có độ dốc lớn, tốc độ dòng chảy mạnh có sức tàn phá lớn, nhiều trường hợp thiệt hại xảy tác động hoạt động phát triển kinh tế người Nguyên nhân quan trọng dẫn đến lũ quét sạt lở đất lượng mưa với cường độ lớn, tập trung thời gian ngắn Như để dự báo lũ quét sạt lở đất, việc tính toán lượng mưa lượng nước tập trung sông, suối điều vô quan trọng Trên giới Việt Nam có nhiều hệ thống xác định lượng mưa lượng nước tập trung bất thường Nhưng đặc điểm chung chúng hạn chế mặt giá thành, triển khai đại trà đến nhiều địa điểm khu dân cư khác Hệ đo mưa, đo mực nước lũ giá rẻ giải vấn đề mà đảm bảo xác hệ thống 1.2 Thực trạng cảnh báo lũ quét sạt lở đất Việt Nam 1.2.1 Khái niệm lũ quét sạt lở đất Lũ quét sạt lở đất lũ xảy bất ngờ lưu vực sông suối nhỏ miền núi, dòng chảy xiết, thường kèm theo bùn đá, lũ lên nhanh, xuống nhanh, có sức tàn phá lớn Đặc điểm lũ quét sạt lở đất - Chứa lượng vật rắn lớn: Lũ quét thường có tỷ lệ vật chất rắn lớn, thường chiếm 3-10%, chí 10% trở thành dạng lũ bùn đá, hay xảy nước ta - Lũ quét có sức tàn phá lớn, gây thiệt hại lớn người tài sản Vì vậy, động lực lớn, sức tàn phá lớn xuất lưu vực có sườn dốc cao, độ dốc lớn hình dạng thích hợp cho mạng sông suối tập trung nước nhanh Lũ xảy thời gian ngắn (thường vào đêm sáng), có tốc độ lớn, quét thứ đường - Lũ quét nghẽn dòng: vỡ đập tạm thời cối, rác, bùn cát vật thể khác làm nghẽn dòng sông, suối mưa lớn gây Lũ quét nghẽn dòng loại hình lũ miền núi thường phát sinh từ khu vực có nhiều trượt lở ven sông, suối Đó khu vực có biến dạng mạnh, sông suối đào xẻ lòng dội, mặt cắt hẹp, sườn núi dốc Do mưa lớn kéo dài, dòng suối bị tắc nghẽn, nước sông suối dâng cao ngập vùng rộng lớn thường vùng lòng chảo, thung lũng Khi dòng lũ tích tụ đến mức đập chắn bị ổn định vỡ, lượng nước tích lại vùng lòng chảo bị nghẽn dòng giải phóng đột ngột tạo thành sóng lũ lớn cho phía hạ lưu - Lũ bùn đá dòng lũ đậm đặc bùn đá, cuộn chảy với động lớn Lượng bùn đá dòng lũ chủ yếu sạt lở núi cung cấp Một phần bùn đá lấy từ vật liệu có sẵn lòng suối Đây loại lũ quét đặc biệt nguy hiểm, thường gây nhiều thương vong lớn - Lũ quét vỡ đập, đê, hồ chứa: lũ vỡ hồ, đập, đê công trình thuỷ điện, thuỷ lới gây Lũ quét dạng có sức tàn phá lớn khu vực rộng - Lũ quét hỗn hợp tổ hợp bất lợi nhiều dạng thiên tai sạt lở đất, lũ quét sườn dốc, lũ bùn đá Đây dạng lũ thường xảy nhiều vùng núi nước ta chúng có sức tàn phá mạnh, khu vực rộng 1.2.2 Thực trạng cảnh báo lũ quét sạt lở đất giới Việt Nam Trên giới năm xảy nhiều vụ lũ quét sạt lở lớn nhỏ làm thiệt hại nghiêm trọng người tài sản Đặc biệt nước thuộc Châu Á Ấn Độ, Trung Quốc, Nhật Bản, Pakistan, Nelpan, Bangladesh, số nước khu vực châ Âu Pháp, Ý, Tây Ban Nha, hay khu vực Đông Nam Á khác Việt Nam, Indonesia, Philippin Chính thiệt hại lớn người tài sản vậy, từ năm 80 kỷ XX, nhiều nước giới ý đến nghiên cứu tìm biện pháp, công cụ để sớm cảnh báo tai biến lũ quét sạt lở đất nhằm giảm thiểu thiệt hại chúng gây ra.Việc cảnh báo dài hạn phương pháp sử dụng liệu ảnh viễn thám, kết hợp với thông tin địa lí toàn cầu GPS( Global Positioning System) 10 Hình 2.21: Thuật toán hệ đo mức lũ 28 Chương : Thực Hiện 3.1 Chế tạo mạch in Sau lựa chọn linh kiện phù hợp, bước vẽ mạch in (PCB) sau chế tạo mạch thực tế Để chế tạo mạch in phần mềm Altium Designer lựa chọn cho việc thiết kế mạch nguyên lí vẽ mạch in Đây phần mềm tương đối dễ sử dụng phổ biến, hỗ trợ đến từ nhiều hãng sản xuất linh kiện điện tử khác nhau, ta tự thiết kế linh kiện khác Hình 3.1 hình ảnh phần mềm Altium Designer: Hình 3.1: Altium Designer 14 Hình 3.2 hình ảnh mạch in cảm biến mức Nó bao gồm nhiều điện cực khắc Trên hình ta có tất 16 điện cực khắc Với việc điện cực cách 15mm Cảm biến mức đo mực nước tối đa 210mm Đây mực nước hoàn toàn phù hợp đối chiếu với kích thước gầu đo mưa Hình 3.2: Mạch in cảm biến mức Hình 3.3 dạng 3D mạch mở rộng Arduino cảm biến Nó bao gồm nhiều IC 74HC136, biến trở, hàng đèn LED trạng thái Mạch có tác dụng giao tiếp Arduino cảm biến mức, đồng thời thể lượng nước có gầu đo mưa thông qua đèn LED 29 Hình 3.3: Mạch mở rộng cảm biến, sạc hiển thị LED trạng thái Hình 3.4 mạch mở rông Arduino của hệ đo mức lũ Nó bao gồm chân giao tiếp với cảm biến siêu âm mô-đun SIM900A , đèn trạng thái thị kết Hình 3.4: Mạch mở rộng Arduino thiết bị đo mức lũ 30 3.2 Hệ đo mưa 3.2.1 Gầu đo mưa Gầu đo mưa vật thu chứa nước mưa để cảm biến tiến hành đo đạt Cấu tạo gồm phận Một ống hình trụ làm từ nhựa có chiều cao 35 cm đường kính 20 cm mục đích chứa nước mưa Một gầu hứng nước làm từ inoc hình nón có chiều cao 10 cm đường kính đáy 20 cm nhằm thu mưa ngăn cản vật bẩn chui vào gầu đo mưa Gầu đo mưa phải đặt nơi thông thoáng, không bị che chắn vật thể khác.Vị trí đặt thích hợp sân mái nhà Gầu đo mưa có ống thông, tính từ đáy có chiều cao 20cm Mục đích để đảm bảo an toàn cho linh kiện điện tử bên cảm biến không bị ngập nước Tất thông số đảm bảo theo quy chuẩn hiệp hội đo mưa giới Hình 3.5: Thông số kĩ thuật gầu đo mưa 3.2.2 Hình ảnh thực tế hệ đo mưa Về mặt kĩ thuật hệ đo mưa chia làm phiên khắc nhau, sử dụng cảm biến mức cảm biến siêu âm Nhìn chung mặt phần cứng thiết bị sử dụng cảm biến mức tương đối phức tạp so với cảm biến siêu âm Nếu cảm biến siêu âm mô-đun bán sẵn thị trường, đơn giản để sử dụng cảm biến mức gồm nhiều linh kiện khắc nhau, cấu hình phức tạp, hệ thống tương đối cồng kềnh Hình 3.6 hình ảnh thực tế hộp cảm biến xử lí thiết bị đo mưa 31 Hình 3.6: Hộp cảm biến xử lí thiết bị đo mưa 3.3 Hệ đo mức lũ 3.3.1 Ống thủy tĩnh Đặc điểm lũ quét dòng nước nhanh giữ dội Nếu đo thông thường kết thường không xác thay đổi đột ngột dòng nước Ống thủy tĩnh thiết bị mà nước dâng lên cách từ từ ổn định Như đảm bảo kết đo xác Tùy vào đặc điểm địa hình nơi đặt thiết bị mà ống thủy tĩnh có kích thước khắc Ở báo cáo trình bày mô hình ống thủy tĩnh có chiều dài 1,5 m đườn kính 20 cm Hình 3.7 hình ảnh mô hình ống thủy tĩnh [13] : 32 Hình 3.7: Ống thủy tĩnh 3.3.2 Hình ảnh thực tế hệ đo lũ Hệ đo lũ đặt bờ sông, suối nên cấp nguồn điện cách trực tiếp Năng lượng mặt trời giải pháp thay nguồn điện cách hợp lí Hình 3.8 hình ảnh tiêu hệ đo mức lũ sử dụng cảm biến siêu âm Nó bao gồm thành phần mạch Arduino, cảm biến siêu âm SRF05, mô-đun Sim900A Hình 3.8: Hình ảnh mô hình hệ đo mức lũ 33 Chương 4: Kết đạt 4.1 Thử nghiệm với hệ đo mưa Thử nghiệm với cảm biến mức, ta thử nghiệm việc đổ lượng nước khác vào gầu đo mưa Mỗi lần thử nghiệm cách 30 phút kết hiển thị bảng 4.1 Bảng 4.1: Thử nghiệm hệ đo mưa sử dụng cảm biến mức Mức nước(mm) Số đèn trạng thái Ghi 15 30 60 4 105 Cảnh báo,còi Thử nghiệm với cảm biến siêu âm mô tả chi tiết bảng 4.2 Lần đo Bảng 4.2: Thử nghiệm hệ đo mưa sử dụng cảm biến siêu âm Mực Chênh lệch Cường độ Giá trị hàm Ghi nước(mm) lần đo(mm) mưa(mm/h) cảnh báo x y - - - 2 127.63 13 11 22 113.54 16 125.98 34 18 36 103.66 51 33 66 85.30 81 30 60 88.69 131 40 80 77.88 141 18 116.53 10 191 51 102 67.50 34 Cảnh báo,còi Cảnh báo,còi Các kết đo sử dụng cảm biến siêu âm cho độ phân giải tốt Cảm biến siêu âm đo đến mức chi tiết tối đa mm mức cảm biến mức cách 15mm Hình 4.1 4.2 hình ảnh thử nghiệm thực tế hệ thống đo mưa Khi thử nghiệm điều kiện thực tế Hà Giang vòng tháng Cảm biến mức cho kết tương đối tốt Tuy nhiên qúa trình thử nghiệm, nước mưa có nhiều thành phần hóa học nên dẫn đến điện cực bị ăn mòn Như sau thời gian sử dụng định, cảm biến mức bị hư hại (như hình 4.3), dẫn đến sai sót kết đo Hình 4.1: Gầu đo mưa Hình 4.2: Hộp cảm biến Hình 4.3: Đầu đo cảm biến mức sau thời gia sử dụng Để giải vấn đề trên, sau khoảng thời gian định ta thay đầu đo để đảm bảo xác cảm biến mà vấn có tính hợp lí chi phí (đầu đo có giá thành tương đối rẻ) 35 4.2 Thử nghiệm với hệ đo mức lũ Bảng 4.3 số kết đo với thiết bị đo mức lũ: Bảng 4.3: Thử nghiệm với thiết bị đo mức lũ Mực nước (cm) Đèn trạng thái Ghi Lần 12 Green LED bật RX LED bật 27,5 Green LED bật RX LED bật 63 Yellow LED bật Nhắn tin cảnh báo RX LED bật 113 RED LED bật Nhắn tin cảnh báo Gọi điện 80,5 Yellow RED bật Nhắn tin cảnh báo RX LED bật Dweet.io trang web miễn phí phục vụ cho tảng Internet vạn vật (IoT).Việc sử dụng tảng gió ta dễ dàng hiển thị liệu cách trực quan dạng biểu đồ khắc Hình 4.4 cho thấy giao diện trang web liệu sau gửi dạng biểu đồ đường Những liệu lưu trữ vào sở giữ liệu để tiến hành phân tích cung cấp cho người sử dụng 36 Hình 4.4: Hình ảnh liệu hiển thị trang chủ 4.3 Ước tính điện tiêu thụ Trong điều kiện mưa lớn thường dễ dẫn đến tượng điện hệ đo mưa Hệ thống phải tiếp tục hoạt động khoảng thời gian định sau để đưa cảnh báo kịp thời.Việc tính toán thời gian sống hệ thống nguồn điện vô quan trọng Năng lượng xác định công thức P = V x I với P lượng, V điện áp I dòng điện tiêu thụ Công thức tính số ngày sử dụng pin: Số ngày hoạt động = (2) Cả thiết bị sử dụng cục pin với tổng dung lượng 6000mAh, điện áp đầu 5V, công suất pin tính toán: P = 6000 x = 30000 mWh Bảng 4.4 miêu tả tổng công suất tiêu thụ hệ đo mưa., bảng 4.5 tổng công suất tiêu thụ hệ đo lũ: Thiết bị Arduino Uno SRF05 Arduino Sleep mode Bảng 4.4 : Điện tiêu thụ thiết bị đo mưa Số lượng Điện áp Dòng tiêu thụ 5V 135 mA 5V mA 5V 19 mA Tổng công suất tiêu thụ hệ đo mưa chế độ làm việc : P = 675 + 240 = 915 mA 37 Công suất 675 mA 240 mA 95mA Cứ sau 30 phút hệ thống lại hoạt động vòng 10s Như tổng công suất tiêu thụ thiết bị là: P = 915 x (10/3600) x + 95 = 100,08 mW Thời gia sống hệ đo mưa là: 30000 / 100,08 = 299,76 h ( gần 12,5 ngày) Thiết bị Arduimo Uno SRF05 Arduino Uno sleep mode Sim900A Bảng 4.5: Điện tiêu thụ thiết bị đo mức lũ Số lượng Điện áp (V) Dòng tiêu Công thụ(mA ) suất(mW) 135 675 5 240 19 95 40 200(mW) Tổng công suất tiêu thụ hệ đo mưa chế độ làm việc là: P = 675 + 240 + 200 = 1105(mW) Ở chế độ làm việc bình thường sau tiếng hệ thống làm việc 10s Như tổng công suất thiết bị là: P = 1105 x (10/3600) + 95 = 98,07 (mW) Thời gian sống thiết bị là: 30000/98,07 = 325 h (13,57 ngày) 4.4 Ước tính chi phí Một đặc điểm thiết kế quan trọng hệ thống giá rẻ Lúc cạnh tranh với thiết bị khác có thị trường áp dụng đại trà nhiều địa phương khác Vì việc ước tính giá thành hệ thống nhiệm vụ quan trọng Về mặt tương quan nhìn chung thiết bị có đặc điểm phần cứng tương đối giống Điểm khác biệt lớn hệ đo mức lũ sử dụng thêm mô-đun Sim900A để cảnh báo cho nhà chức trách cách kịp thời có lũ đồng thời gửi liệu trang chủ Bảng 4.6 4.7 ước tính chi phí hệ đo mưa đo mức lũ Tên linh kiện Arduino Uno Còi Pin Lithium TP4056 LM2596 Mạch in Gầu đo mưa Chi phí khác Tổng chi phí Bảng 4.6: Ước tính chi phí hệ đo mưa Giá thành Số lượng Chi phí(nghìn đồng) 180,000 180,000 40,000 40,000 40,000 80,000 20,000 20,000 20,000 20,000 250,000 150,000 250,000 250,000 100,000 100,000 840,000 38 Tên linh kiện Arduino Uno Pin Lithium TP4056 Mạch in Ống thủy tĩnh Sim900A Tổng chi phí Bảng 4.7: Ước tính chi phí hệ đo lũ Giá thành Số lượng Chi phí (nghìn đồng) 180,000 180,000 40,000 80,000 20,000 20,000 120,000 120,000 180,000 180,000 450,000 450,000 1030 Như để trang bị hệ gồm thiết bị đo mưa đo mức lũ, giá thành cần bỏ hai triệu đồng Đây giá thành hoàn toàn chấp nhận so sánh với thiết bị khác Model đo mưa 52202-10-L/52203-L Tipping Bucket Rain Gauge Nó có giá $638 tương đương với 12 triệu Việt Nam đồng chi phí lớn để triển khai đại trà đến nhiều địa điểm khác Quá trình thử nghiệm trực tiếp với thiết bị đo mưa sử dụng cảm biến siêu mức đăng tải địa :  https://www.youtube.com/watch?v=tML28TmD-PE 39 KẾT LUẬN Với mục tiêu xây dựng hệ đo mưa, đo mưc lũ với chi phí thấp để thuận lợi cho triển khai lắp đặt diện rộng Qua trình tìm hiểu, phân tích thiết kế hệ thống hoàn thiện rút kết luận sau: - Vấn đề nghiên cứu thiết kế hệ thống đo mưa, đo mưc lũ với giá rẻ cấp thiết việc giảm thiểu thiệt hại người tài sản Tây Bắc - nhiều địa phương khác Việt Nam Mặc dù có nhiều hệ thống đo mưa, đo mức lũ thị trường giá chúng tương đối đắt, khó để áp dụng đại trà Tây Bắc Nghiên cứu giúp phổ biến hệ đo mưa,đo mức lũ đến nhiều khu vực dân khác Không đưa cảnh báo lũ quét sạt lở đất mà giúp - nâng cao nhận thức đồng bào dân tộc thiểu số phòng tránh thiên tai Cảm biến mức mặc kết xác có nhược điểm cảm biến dễ bị ăn mòn điều kiện thời tiết thành phần hóa học có nước Cảm biến siêu âm giải pháp thay phù hợp mà đảm bảo độ xác hệ thống Hướng phát triển tiếp theo: Nghiên cứu nâng cấp hệ thống theo hướng kết nối nút thiết bị với tạo thành hệ hoàn chỉnh, có khả kết nối với hệ thống dự báo thời tiết cảnh báo thiên tai khác hệ thống Live:wire đài truyền hình Việt Nam (hệ thống kết nối từ trạm đo tới trung tâm thời tiết VTV) 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Ban đạo tổng điều tra dân số nhà trung ương Tổng điều tra dân số nhà Việt Nam năm 2014 Hà Nội 2015 [3] Ban đạo phòng chống lụt bão TW, Tổng quan tình hình thiệt hại lũ, lũ quét, sạt lở đất công tác đạo phòng tránh năm vừa qua Tài liệu phục vụ Hội nghị trực tuyến Trang 2-4 Ngày 20-4-2014 [4] Trung tâm Tư liệu Khí tượng Thủy văn, Thống kê số lần lũ quét địa bàn nước Năm 2004 [12] Đỗ Minh Đức, Khảo sát đo mưa Hà Giang, Báo cáo kỹ thuật, ĐH Khoa Học Tự Nhiên – ĐH Quốc Gia Hà Nội, 2015 Tiếng Anh: [2] Alan D Ziegler, Thomas W Giambelluca, Liem T Tran, Thomas T Vana, Michael A Nullet, Jefferson Fox, s, Jitti Pinthong, J.F Maxwell, Steve Eveet Hydrological consequences of landscape fragmentation in mountainous northern Vietnam: evidence of accelerated overland flow generation February 2004 Pages 124–146 [5] The Model 52202-10-L/52203-L Tipping Bucket Rain Gauge [Online].Available: http://www.ambientweather.com/rry52202.html [6] RAINEW-211 803-1002 Wired Rain Gauge with Dual Counter [Online].Available: http://www.ambientweather.com/rarawiragawi1.html [7] Micheal Margolis Arduino Cookbook Published by O’Reilly Media Second Edition.December 2011 [8] Microchip (2006) “MCP73833/4 Stand-Alone Linear Li-Ion/Li-Polymer Charge Management Controller Datasheet.” Microchip [Online].Available:http://ww1.microchip.com [9] Veelaert, P Bogaerts, Walter Ultrasonic potential field sesor for obstacle avoidance IEEE-INST electrical electronics engineers INC Aug 1999 Pages 861-866 [10] Picaxe Microchip SRF005 Ultrasonic Range [Online].Available: http://www.picaxe.com/docs/srf005.pdf 41 Sensor datasheet [11] S Monk, Programming Arduino Next Steps: Going Further with Sketches New York: McGrawHill, 2013.Pages 85-91 [13]Ralph Roland T, Jephraim C, George Herbert F, Dominic Byron M Design of flood detection system with automatic branch circuit cutoff capabilities and SMS-based waring transmitter A thesis of Mapúa Institute of Technology September 2013 42 ... triển khai diện rộng cần thiết Một hệ thống đo mưa mực nước lũ với giá rẻ phục vụ cho tỉnh Tây Bắc Nó có nhiệm vụ đo mưa, đo mực nước lũ cảnh báo chỗ tiêu chí đo vượt ngưỡng an toàn.Để đạt mục... nghiên cứu hoàn thiện đồ án em nhận giúp đỡ chu đáo Thầy, Cô giáo khoa Điện tử - Viễn thông, Trường Đại Học Công Nghệ, Đại Học Quốc Gia Hà Nội Đề tài : Nghiên cứu xây dựng hệ đo mưa, đo mức lũ. .. quy mô đại trà điều kiện Việt Nam Hệ đo mưa, đo mức lũ giá rẻ giải pháp phù hợp mà đảm bảo độ xác kết đo Hệ đo mưa triển khai điều kiện thực tế tỉnh Hà Giang cho kết tốt Đây điều kiện để triển