Thông qua việc thực hiện một nhiệm vụ cấp nhà nước, các nhà khoa học thuộc Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội và Công ty Cổ phần công nghệ và phân tích chất lượng cao Hải Dương đã xây dựng thành công hệ thống thu thập và giám sát theo thời gian thực thông số môi trường nước thải, khí thải ở các khu công nghiệp và đô thị, góp phần quan trọng nâng cao hiệu quả công tác giám sát, quản lý môi trường ở nước ta.
khoa học - công nghệ đổi sáng tạo Xây dựng hệ thống thu thập liệu giám sát theo thời gian thực thông số môi trường nước thải, khí thải khu cơng nghiệp thị Trịnh Trọng Chưởng Phó Viện trưởng Viện Cơng nghệ, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Thông qua việc thực nhiệm vụ cấp nhà nước, nhà khoa học thuộc Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Cơng ty Cổ phần cơng nghệ phân tích chất lượng cao Hải Dương xây dựng thành công hệ thống thu thập giám sát theo thời gian thực thơng số mơi trường nước thải, khí thải khu cơng nghiệp thị, góp phần quan trọng nâng cao hiệu công tác giám sát, quản lý mơi trường nước ta Bài tốn nhiễm Sự phát triển kinh tế gắn liền với tốc độ phát triển nhanh chóng khu cơng nghiệp, điều gây tác động định đến môi trường xung quanh, đặc biệt môi trường nước khơng khí Là quốc gia dễ bị tổn thương trước biến đổi khí hậu, việc tìm cách chủ động ứng phó thích ứng phù hợp ngày trở nên cấp bách nước ta Trong thời gian qua, có nhiều trạm quan trắc môi trường vào vận hành phục vụ yêu cầu giám sát quản lý như: trạm quan trắc khí tượng thủy văn, đo mực nước ngầm; giám sát khơng khí, nước thải cơng nghiệp, nước thải sinh hoạt, nước thải y tế Trước đây, lắp đặt trạm quan trắc, việc truy vấn liệu quan trắc trích xuất từ máy tính trạm Điều tạo điều kiện thuận lợi cho trình theo dõi, xử lý cố môi trường chỗ báo cáo định kỳ tổ chức, doanh nghiệp Tuy nhiên, nguyên nhân làm cho số liệu quan trắc bị can thiệp làm sai lệch Vấn đề đặt yêu cầu cần phải chủ động thiết lập hệ thu thập liệu trực tiếp từ cảm biến, để số liệu tự động truyền trung thực không qua thiết bị trung gian đến quan quản lý nhà nước môi trường Nguyên lý làm việc chung trạm quan trắc tự động là: cảm biến đo chất lượng nước, khí thải online gắn sẵn Panel lắp đặt tủ quan trắc Bên tủ quan trắc tích hợp thiết bị thu thập liệu (Datalogger) + truyền thơng khơng dây (Wireless - GSM/GPRS) có chức truyền giá trị giám sát chất lượng nước, khí thải trung tâm giám sát (Central Room - SCADA) quan chức (Sở Tài nguyên Môi trường, Tổng cục Môi trường) với tần suất 30 phút/lần lưu trữ liên tục 30 ngày số liệu gần Ngoài ra, hệ thống thu thập, truyền liệu phải có khả nhận tín hiệu điều khiển từ quan quản lý phục vụ việc lấy mẫu từ xa thời điểm Giá thành trạm quan trắc cao, dao động từ 800 triệu đến 1,8 tỷ đồng (đối với quan trắc nước thải tùy thuộc số lượng tiêu đo); từ 3,2 đến 10 tỷ đồng (đối với quan trắc khí thải ống khói nhà máy tùy thuộc số lượng tiêu đo) Đặc biệt, công tác quan trắc thu thập liệu nước ta phần nhiều thực theo phương thức thủ công, tức thực theo phương thức: lấy mẫu nước thải, khí thải nguồn phát theo định kỳ có phát sinh cố môi trường (kể trường hợp nguồn phát thải có lắp đặt trạm quan trắc tự động), sau chuyển mẫu phịng thí nghiệm để phân tích Việc lấy mẫu ngẫu nhiên thời điểm (ví dụ ban đêm) để đánh giá xác suất tính trung thực nguồn phát thải gần khơng thể thực thiếu chế giám sát hệ thống kỹ thuật phục vụ Gần đây, mạng lưới trạm quan trắc tự động đã, triển khai lắp đặt vận hành rộng rãi phạm vi nước (tuy số lượng chưa nhiều) đặt yêu cầu cấp thiết tính kết nối để có liệu dùng chung (đủ lớn đủ dày mật độ liệu quan trắc), giúp kiểm soát diện rộng tình trạng mơi trường phục vụ cơng tác kiểm sốt nhiễm Sự vào viện, trường, doanh nghiệp Nhằm kiểm soát, giám sát chặt chẽ ô nhiễm môi trường, kịp thời phát hiện, xử lý nghiêm hành vi gây ô nhiễm môi trường, năm 2018, dự án “Hồn thiện thiết kế, cơng nghệ chế tạo, tích hợp hệ thống thu thập liệu giám sát thời gian thực chất lượng nước thải, khí thải ứng dụng cho khu Số năm 2021 39 Khoa học - Công nghệ đổi sáng tạo công nghiệp thị” thuộc Chương trình “Hỗ trợ phát triển doanh nghiệp khoa học công nghệ tổ chức khoa học công nghệ công lập thực chế tự chủ, tự chịu trách nhiệm” Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội phối hợp Công ty Cổ phần cơng nghệ phân tích chất lượng cao Hải Dương đề xuất Bộ Khoa học Công nghệ phê duyệt thực nhằm mục tiêu thiết kế hệ thống tổng thể, xây dựng sản phẩm mang thương hiệu nước Sau năm triển khai thực (2018-2020), dự án hoàn thiện nội dung gồm: Thứ nhất, thiết kế phần cứng: dự án thiết kế tổng quan thu thập liệu với khối vi xử lý có chức đọc liệu cảm biến, xử lý liệu, lưu trữ liệu, kết nối truyền thông gửi liệu có yêu cầu từ thiết bị ngoại vi bên điều khiển toàn hoạt động hệ thống Khối đầu vào analog IN khối giao diện đầu vào có mức điện áp dải 0-10 V Tín hiệu điện áp từ cảm biến đưa tới đầu vào analog Vi xử lý đọc kênh analog xác định giá trị tín hiệu Khối đầu số có chức cung cấp tín hiệu logic để điều khiển thiết bị ngoại vi bên Khối giao tiếp RS232/RS485 có chức kết nối MCU với thiết bị ngoại vi bên ngồi thơng qua hình thức truyền thơng nối chuẩn RS232/ RS485 Đây chuẩn truyền thông dùng phổ biến hệ thống công nghiệp Khối giao diện HMI cho phép người vận hành theo dõi thiết bị, thiết lập lệnh điều hành, điều khiển dataloger trường Thiết bị sử dụng hình LCD 2004 phím nhấn đèn LED thuận lợi cho trình quan sát theo dõi vận hành Thiết bị có khả nhận tín hiệu điều khiển từ máy lấy mẫu để lấy lưu mẫu từ xa, truyền liệu tất thông số từ trạm quan trắc quan quản lý cách xác an tồn Dữ 40 liệu thu nhận truyền quan quản lý nhà nước với tần suất tối thiểu phút/lần, có cảnh báo vượt ngưỡng, truy vấn liệu, gửi tin nhắn đến th bao di động có thơng số bị vượt ngưỡng Tất liệu hiển thị dạng bảng, file, đồ thị, đồ theo thời gian thực lưu trữ máy tính chủ Thứ hai, thiết kế phần mềm: phần mềm viết ngôn ngữ lập trình Java kết hợp với hệ quản trị sở liệu mã nguồn mở MySQL Đây ngôn ngữ lập trình mã nguồn mở, chạy tất tảng phần cứng hệ điều hành Dữ liệu đầu vào toán lấy trực tiếp từ cảm biến trạm quan trắc đặt khu công nghiệp thông qua thu phát liệu sử dụng công nghệ GSM Phần mềm cho phép chuyên viên quan quản lý mơi trường quan sát, lưu trữ liệu trạm quan trắc, xem số chất lượng khơng khí (AQI); phần mềm có tính mở phép người quản trị thêm/sửa/ xóa trạm tham số quan trắc phát sinh cách dễ dàng Ngồi ra, phần mềm cịn có tính khác như: chống cơng mạng phương pháp mã hóa đối xứng bất đối xứng; bảo mật cách sử dụng chữ ký điện tử để xác thực thông tin mã hóa liệu theo thuật tốn RSA, xác định vết người truy cập; có cấu bảo vệ mẫu liệu kết đo lường để tránh gian lận Đặc biệt, dự án chế tạo thành công 20 thu thập liệu quan trắc chất lượng nước thải, khí thải phần mềm giám sát trực tuyến liệu môi trường (bao gồm phần mềm cho quan quản lý phần mềm áp dụng cho doanh nghiệp) Sản phẩm lắp đặt vận hành thực tế 20 trạm quan trắc đặt doanh nghiệp, nhà máy xi măng, công ty nhiệt điện địa bàn tỉnh Hải Dương tỉnh Hà Nam Hệ thống Số năm 2021 có khả nhận tín hiệu điều khiển máy lấy mẫu để lấy lưu mẫu từ xa, truyền liệu từ trạm quan trắc Sở Tài nguyên Môi trường cách xác an tồn Sở Tài ngun Môi trường địa phương nơi tiếp nhận liệu truyền từ hệ thống quan trắc khí thải nước thải cách tự động, liên tục Đặc biệt, hệ thống nhận biết diễn biến bất thường trạm quan trắc, phát lỗi thiết kế công tác xây dựng kênh đo lưu lượng nước nhà máy xử lý nước thải Ý nghĩa khoa học thực tiễn Việc ứng dụng công nghệ truyền liệu đóng vai trị then chốt hoạt động quan trắc môi trường doanh nghiệp khu công nghiệp, cụm công nghiệp tập trung Hoạt động thực nhằm đảm bảo cung cấp nguồn liệu liên tục, có tính bảo mật cao an toàn cho đơn vị quản lý người sử dụng Q trình sử dụng cơng nghệ thu thập liệu độc lập trạm quan trắc đảm bảo tính xác, tồn vẹn file liệu gốc, cho phép truy vấn lại liệu khứ khoảng thời gian đủ lớn Với việc chế tạo thành công hệ thống thu thập liệu giám sát thời gian thực thông số môi trường nước thải, khí thải đáp ứng yêu cầu người dùng, thỏa mãn yêu cầu truyền/nhận liệu trạm cịn gặp nhiều khó khăn địa lý, sở hạ tầng Trong thời gian tới, dự án tiếp tục nâng cấp, cập nhật nhằm nâng cao hiệu quả, ổn định, độ xác hệ thống Đồng thời tối ưu hóa quy trình sản xuất, thiết kế chế tạo để giảm giá thành sản phẩm, góp phần nâng cao khả cạnh tranh thị trường, công cụ hỗ trợ hiệu cho công tác quản lý chất lượng nước thải, khí thải khu cơng nghiệp ? ... vẹn file liệu gốc, cho phép truy vấn lại liệu khứ khoảng thời gian đủ lớn Với việc chế tạo thành công hệ thống thu thập liệu giám sát thời gian thực thông số môi trường nước thải, khí thải đáp... quan trắc Sở Tài nguyên Môi trường cách xác an tồn Sở Tài ngun Môi trường địa phương nơi tiếp nhận liệu truyền từ hệ thống quan trắc khí thải nước thải cách tự động, liên tục Đặc biệt, hệ thống nhận... xây dựng kênh đo lưu lượng nước nhà máy xử lý nước thải Ý nghĩa khoa học thực tiễn Việc ứng dụng công nghệ truyền liệu đóng vai trị then chốt hoạt động quan trắc môi trường doanh nghiệp khu công