Nghiên cứu chế tạo hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu hỗ trợ quan trắc môi trường

Microsoft Word 26 nt 1819 bao cao tong ket de tai khoa hoc Thuan2 IUH1819 BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU.

BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC

KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌCCẤP TRƯỜNG

Tên đề tài: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ THU THẬP DỮ LIỆU HỖ TRỢ QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG

Mã số đề tài: IUH.KDT 20/16

Chủ nhiệm đề tài: PHẠM TRẦN BÍCH THUẬN

Đơn vị thực hiện: KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ

LỜI CÁM ƠN

Trong quá trình thực hiện đề tài "Nghiên cứu chế tạo hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu hỗ trợ quan trắc môi trường", chúng Tôi nhận được nhiều sự giúp đỡ, tạo điều kiện của Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, phòng Quản lý khoa học và hợp tác quốc tế và Khoa Công nghệ Điện tử Chúng Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành về sự giúp đỡ này

Chúng tôi cũng xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, người thân của chúng Tôi đã động viên, khích lệ, tạo điều kiện để thực hiện hoàn thành đề tài này

Chủ nhiệm đề tài Phạm Trần Bích Thuận

PHẦN I THÔNG TIN CHUNG

I Thông tin tổng quát

1.1 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ THU THẬP

DỮ LIỆU HỖ TRỢ QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG 1.2 Mã số: IUH.KDT 20/16

1.3 Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực hiện đề tài

TT Họ và tên

(học hàm, học vị) Đơn vị công tác

Vai trò thực hiện đề

tài

1 TS Phạm Trần Bích Thuận Khoa Công nghệ Điện tử,

Bộ môn Điện tử Máy tính

Chủ nhiệm đề tài

2 ThS.Nguyễn Thế Hoàng Khoa Công nghệ Điện tử,

Bộ môn Điện tử Viễn thông

Tham gia

3 GS-TSKH Lê Huy Bá Viện Khoa học Công nghệ

và Quản lý môi trường

Tham gia

1.4 Đơn vị chủ trì:

1.5 Thời gian thực hiện:

1.5.1 Theo hợp đồng: từ tháng 5 năm 2016 đến tháng 5 năm 2018

1.5.2 Gia hạn (nếu có): đến tháng 5 năm 2018

1.5.3 Thực hiện thực tế: từ tháng 8 năm 2016 đến tháng 5 năm 2018

1.6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có):

(Về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết quả nghiên cứu và tổ chức thực hiện; Nguyên nhân; Ý kiến của Cơ quan quản lý)

1.7 Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài: năm mươi triệu đồng

II Kết quả nghiên cứu

1 Đặt vấn đề

Hiện nay, việc quan trắc và giám sát môi trường là rất cần thiết Hệ thống có thể cảnh báo kịp thời các diễn biến bất thường hay các nguy cơ ô nhiễm, suy thoái môi trường và tạo ra một cơ sở dữ liệu về chất lượng môi trường Hoạt động của Trạm quan trắc môi trường tự động, liên tục góp phần xác định các thay đổi hoặc diễn biến chất lượng môi trường (qua các thông số) liên tục theo thời gian và không gian Nhằm nâng cao khả năng cung cấp dữ liệu kịp thời và đưa ra các cảnh báo nóng về môi trường khu vực Việc xây dựng và quản lý hệ thống quan trắc môi trường liên tục là một trong những nội dung của công tác quản lý bảo vệ môi trường ở Việt Nam cũng như tất cả các quốc gia trên thế giới [1]

Trên thế giới: Hệ thống tiêu chuẩn chất lượng môi trường phù hợp với điều kiện từng nước và đặt vấn đề sức khỏe con người lên hàng đầu; Nguồn kinh phí cho các hoạt động quan trắc lớn; nguồn nhân lực được đào tạo bài bản, thường xuyên; Với số lượng

các trạm quan trắc tự động 1987 trạm tại Nhật, cứ 200 ngàn dân sẽ đặt 1 trạm quan trắc môi trường (QTMT) tại Mỹ [2]

Mạng lưới QTMT tự động liên tục tại Việt Nam số lượng trạm QTMT khí tự động, liên tục còn ít Từ năm 2009 đến 2013 với 7 trạm QTMT tự động không khí đã được Bộ Tài nguyên và Môi trường đầu tư, lắp đặt tại 06 tỉnh: Hà Nội, Phú Thọ, Quảng Ninh, Thừa Thiên Huế, Đà Nẵng, và Khánh Hòa; riêng tại Hà Nội được đầu tư 02 Trạm, 8 trạm của Trung tâm khí tượng thủy văn quốc gia và 2 xe quan trắc tự động di động (tại

Hà Nội và Tp HCM) Với số lượng trạm còn ít chưa đáp ứng được yêu cầu công tác quản lý và chưa phản ánh được toàn diện chất lượng nước và không khí theo thời gian Thiếu các quy định về tự quan trắc khí thải tự động đối với một số ngành công nghiệp [2,3]

Tại Thành phố Hồ Chí Minh, từ năm 2002 được Đan Mạch và Na Uy tài trợ 9 trạm QTMT không khí tự động Hệ thống này cùng với 6 trạm quan trắc bán tự động và 8 trạm quan trắc các thông số benzen, toluen và xylen trong không khí ven đường đã tạo thành mạng lưới quan trắc cung cấp cơ sở dữ liệu về chất lượng môi trường; dự báo xu hướng, ứng phó sự cố cũng như xây dựng các kế hoạch về quản lý môi trường của TP Tuy nhiên, từ năm 2009, toàn bộ trạm quan trắc tự động và benzen, toluen và xylen trong không khí đã ngưng hoạt động Việc quan trắc chất lượng môi trường không khí được thực hiện tại 15 vị trí với hình thức bán tự động.Về nguyên tắc, quan trắc tại tất cả mọi thời điểm là đáng tin cậy nhất và chỉ có quan trắc liên tục, tự động mới thực hiện được Với số lượng dân như TP HCM cần tăng cường số lượng các trạm quan trắc về môi trường không khí xung quanh (10-15 trạm quan trắc tự động liên tục, 35-45 trạm quan trắc chủ động) để có thể đánh giá kịp thời, chi tiết về diễn biến hiện trạng môi trường của TP trong thời điểm hiện tại cũng như tương lai Do đó, để có những thông tin kịp thời, chính xác về chất lượng môi trường không khí, TP cần tái đầu tư 9 trạm quan trắc không khí tự động đã bị hư hỏng trong thời gian qua [4]

Sở Tài nguyên và Môi trường TP đang thực hiện thủ tục đầu tư dự án “Trung tâm quan trắc và phân tích môi trường”, trong đó có phần đầu tư 2 trạm quan trắc môi trường không khí tự động liên tục Đồng thời, sở cũng đang lập đề án “Tổng thể phát triển mạng lưới quan trắc chất lượng môi trường TP đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030” Dự kiến, đến năm 2016 sẽ mở rộng thêm 5 vị trí quan trắc môi trường không khí

Ủy ban nhân dân thành phố Hà Nội cũng đã phê duyệt “Quy hoạch mạng lưới quan trắc không khí cố định trên địa bàn thành phố Hà Nội đến năm 2020” với việc bổ sung, nâng cấp và hoàn thiện, kết nối và chia sẻ thông tin bảo đảm thông suốt từ trung ướng đến địa phương với sự quản lý thống nhất của Sở Tài nguyên và môi Trường Hà Nội Từng bước hiện đại hóa công nghệ, máy móc và thiết bị quan trắc trên cơ sở áp dụng rộng rãi các công nghệ nghiên cứu tạo ra trong nước và tiếp thu, làm chủ được các công nghệ của nước ngoài [5]

Sở TN&MT thành phố Cần Thơ cho biết hệ thống quan trắc môi trường tự động trị giá gần 46 tỷ đồng, hoạt động từ cuối năm 2014 Các thông tin về nước mặt và không khí của thành phố được cập nhật, phân tích liên tục, giúp việc quản lý nhà nước về môi

trường chặt chẽ, các doanh nghiệp điều chỉnh hoạt động để nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh, và là cơ sở chính xác cho các báo cáo thậm định môi trường định kỳ [6] Tuy nhiên những khó khăn và vướng mắc trong việc phát triển mạng QTMT đồng

bộ đó là hầu hết các trạm quan trắc đều dựa trên công nghệ nước ngoài như 6 trạm khí được đầu tư công nghệ của hãng Horiba – Nhật Bản và Grim – Đức Trạm khí đặt tại khu vực Lăng Chủ tịch Hồ Chí Minh và Quảng trường Ba Đình được đầu tư theo công nghệ quang phổ hấp thụ vi sai (DOAS) của hãng OPSIS – Thụy Điển và 01 hệ thống tự động đo, cảnh báo phóng xạ RM-A1 [3], các trạm còn lại với công nghệ của Mỹ, Úc và Pháp [2,7,8] Sau khi lắp đặt xong thì các công ty cũng chỉ bàn giao trang thiết bị để khai thác cứ không có mặt thường xuyên tại Việt Nam Điều này dẫn đến gặp nhiều khó khăn về việc hiệu chuẩn thiết bị chính hang do khoảng cách địa lý nên việc phối hợp, xử

lý sự cố giữa chủ đầu tư, nhà thầu và địa phương chưa được kịp thời Hỗ trợ của chính hãng chưa được cao, rất nhiều sự cố gặp phải không nằm trong khuyến cáo của nhà sản xuất Thêm vào đó, hầu hết kinh nghiệm của các cán bộ tích lũy được qua việc khắc phục, xử lý sự cố Vì vậy, đê có thê vận hành Trạm trơn tru, xử lý nhanh chóng các sự

cố cần một khoảng thời gian rất lâu Một số cán bộ kiêm nhiệm, vì vậy trong nhiều trường hợp xử lý không kịp thời khi có sự cố đôi lúc chưa chủ động trong xử lý sự cố và phối hợp với TTQTMT trong xử lý sự cố [2,7,8]

Ngày nay, công nghiệp 4.0 (Industry 4.0) được xem như là một môi trường mà máy tính, tự động hóa và con người nói chung sẽ cùng nhau làm việc theo một cách hoàn toàn mới Ngành công nghiệp môi trường nói chung và Quan trắc môi trường môi trường nói riêng đang và sẽ là dịch vụ được sử dụng phổ biến hiện nay trong việc công tác quản lý môi trường, kiểm soát ô nhiễm Để nâng cao hiệu quả quan trắc, kiểm soát kịp thời ô nhiễm môi trường thì các trạm quan trắc tự động là một công cụ không thể thiếu trong thời đại công nghệ 4.0 hiện nay Quan trắc môi trường là việc theo dõi có hệ thống các thành phần môi trường thường xuyên, cung cấp các số liệu đo đạc được một cách chính xác nhất nhằm phục vụ công tác theo dõi diễn biến chất lượng môi trường, kiểm soát ô nhiễm để bảo vệ môi trường tự nhiên cũng như sức khỏe con người bền vững

Dựa trên khái niệm mạng vạn vật kết nối (IoT), xu hướng sử dụng các thiết bị đo trực tiếp đang phát triển mạnh mẽ, đặc biệt trong lĩnh vực quan trắc môi trường Quan trắc, giám sát tự động liên tục sẽ đảm bảo cung cấp bộ dữ liệu quan trắc và truyền dữ liệu theo thời gian thực về trung tâm tích hợp dữ liệu với khoảng cách không giới hạn; kết nối, xử lý đồng thời nhiều bộ dữ liệu; chia sẻ cho nhiều đối tượng người dùng; phục

vụ cho việc đưa ra các quyết định, chính sách, dự báo kịp thời, chính xác

Với mục tiêu kết nối các trạm quan trắc theo xu hướng smart city và làm chủ công nghệ thông qua đó sẽ có những sự khắc phục sự cố kịp thời, cũng như có thể quản lý được thiết bị và hiệu chỉnh, thay đổi phù hợp với môi trường và địa lý của Việt Nam

Đề tài của chúng tôi đề ra việc thiết kế và xây dựng một hệ thống quan trắc môi trường một cách tự động với nền tảng IoT Trong đó, chúng tôi xây dựng một thiết bị phần cứng thu thập dữ liệu với đầu vào là các tín hiệu tương tự và số cho phép gắn các cảm biến giúp đo đạc các thông số môi trường như nhiệt độ, độ ẩm và lượng CO, từ đó sẽ

lưu trữ truyền về trung tâm lưu trữ và phân tích từ đó đưa ra những cảnh báo kịp thời

Những thông số được chọn như nhiệt độ, độ ẩm và lượng CO là những thông số được quy định trong định mức kinh tế - kỹ thuật cho hoạt động quan trắc môi trường không khí ngoài trời Định mức này được quy định trong thông tư Ban hành Định mức kinh tế

- kỹ thuật hoạt động quan trắc môi trường của bộ tài nguyên và môi trường Số: 20 /2017/TT-BTNMT [9] Thiết bị phần cứng này như một nút trong hệ thống IoT Ngoài

ra, hệ thống còn cho phép cảnh báo tại chỗ khi giá trị đo hiện tại tại hiện trường vượt mức an toàn như nhiệt độ vượt ngữơng cho phép, sẽ có cảnh báo tại chỗ và gửi cảnh báo

về server

Trung tâm là một web server, cho phép thể hiện thông số của môi trường cho các chuyên gia và lưu trữ dữ liệu cho các người sử dụng trong cộng đồng có thể khai thác

hỗ trợ các nghiên cứu khoa học

Ngoài ra, hệ thống còn cho phép cảnh báo tại chỗ khi giá trị đo hiện tại tại hiện trường vượt mức an toàn như nhiệt độ vượt ngững cho phép, sẽ có cảnh báo tại chỗ và hoặc gửi qua SMS, từ đó thông báo đến những ban ngành có liên quan để có những giải quyết một cách kịp thời

Một khía cạnh khác của đề tài là mong muốn thiết kế và chế tạo ra những sản phẩm

hỗ trợ cho những ứng dụng đơn thuần phù hợp cho việt nam với giá thành giảm nhiều

so với việc nhập các trang thiết bị từ nước ngoài Giả sử như bộ thu thập dữ liệu sc1000 controller của Hach và Hach-Lange đang được sử dụng tại các trạm quan trắc ở Đồng Nai với giá trung bình 2,700 usd, nhưng với những tính năng và được thiết kế theo đề tài giá giảm chì còn chưa tới 50%

Ngoài ra với việc làm chủ công nghệ, sản phẩm của đề tài không chỉ dừng lại ở việc

hỗ trợ quan trắc môi trường mà còn có thể thay đổi các thiết bị đầu vào của hệ thống và thay đổi giao diện cũng như thuật toán trong bộ điều khiển để có thể hỗ trợ trong công tác huấn luyện và dạy học như môn vi điều khiển, môn giao tiếp thiết bị ngoại vì với việc phân tích cấu trúc, lập trình cho bộ điều khiển trung tâm và giao tiếp với web server Hoặc có thể hỗ trợ trong việc giám sát nhiệt độ, lượng khí CO trong các phòng thí nghiệm như phòng vận hành máy móc cơ khí, các phòng thí nghiệm hóa học … Hoặc có thể mở rộng lên việc thay đổi các đầu dò để hỗ trợ trong việc xác định các thông số về nước sinh hoạt và nước thải Hay như hỗ trợ được một trong những hướng ngày nay đang được quan tâm đó là nuôi trồng xanh, cho phép đo lượng nước từ đó sẽ đưa ra những giải pháp tưới tiêu tự động hỗ trợ cho nông nghiệp tưới tiêu thông minh …

[1] Tạ Hồng Yến - TT Quan trắc và Bảo vệ môi trường, Sở tài nguyên và môi trường Phú Thọ, “Giới thiệu về hệ thống quan trắc môi trường không khí tự động liên tục”, 2013

[2] Nguyễn Thị Nguyệt Ánh, “Giới thiệu hệ thống quan trắc môi trường tự động, liên tục”, Trung tâm Quan trắc môi trường, Tổng cục Môi trường, 2011

[3] Nguyễn Văn Thùy, Phạm Thị Vương Linh, Phạm Ngọc Hóa - Trung tâm Quan trắc môi trường, Tổng cục Môi trường, “Xây dựng, hoàn thiện hệ thống trạm Quốc gia

quan trắc tự động môi trường không khí.”, cổng thông tin quan trắc môi trường, tổng cục môi trường, 2014

[4] ve-quan-trac-moi-truong-Quan-trac-moi-truong-tu-dong-lien-tuc.html

http://thietbiphantichmoitruong.com/THU-VIEN/2319138/23645/Cac-quy-dinh-[5] Quyết định số 355 / QĐ-UBND của Ủy ban nhân dân thành phố Hà Nội về

“Quy hoạch mạng lưới quan trắc không khí cố định trênđịa bàn thành phố Hà Nội đến 2020”, 2012

Bộ tài nguyên và môi trường Số: 20 /2017/TT-BTNMT

2 Mục tiêu

a Mục tiêu tổng quát:

- Mục tiêu tổng quát là thiết kế hệ thống thu thập dữ liệu với đầu vào là các tín hiệu tương tự và số cho phép gắn các cảm biến giúp đo đạc các thông số môi trườngnhư nhiệt độ, độ ẩm, chất lượng không khí, nồng độ khí thải Từ đó, thiết

bị sẽ lưu trữ ngay trên bộ nhớ được gắn tại chỗ có định vị GPS và truyền về trung tâm lưu trữ và phân tích qua mạng di động GSM, từ đó đưa ra những cảnh báo kịp thời

- Trung tâm là một web server online, cho phép lưu trữ và thể hiện thông số của môi trường cho các chuyên gia và các ứng dụng quản lý môi trường liên quan Ngoài ra, server cũng lưu trữ dữ liệu lâu dài cho các người sử dụng trong cộng đồng có thể khai thác hỗ trợ các dự án nghiên cứu khoa học

- Ngoài ra, hệ thống còn cho phép cảnh báo tại chỗ khi giá trị đo hiện tại tại hiện trường vượt mức an toàn như nhiệt độ vượt ngững cho phép, sẽ có cảnh báo tại chỗ và hoặc gửi qua SMS, từ đó thông báo đến những ban ngành có liên quan để

có những giải quyết một cách kịp thời

b Mục tiêu cụ thể:

- Mô hình thiết kế:

- Thiết kế chế tạo bộ thu thập dữ liệu G407 với các kết nối:

o Đầu vào là cảm biến: Nhiệt độ, độ ẩm và khí CO môi trường (theo môi trường hiện tại) Những thông số được chọn như nhiệt độ, độ ẩm và lượng

CO là những thông số được quy định trong định mức kinh tế - kỹ thuật cho hoạt động quan trắc môi trường không khí ngoài trời Định mức này được quy định trong thông tư Ban hành Định mức kinh tế - kỹ thuật hoạt động quan trắc môi trường của Bộ tài nguyên và môi trường Số: 20 /2017/TT-BTNMT [9]

o Các đầu ra là các relay có thể điều khiển các cơ cấu chấp hành bên ngoài như còi báo

o Hệ thống vô tuyến theo công nghệ GSM để truyền dữ liệu về máy chủ

- Ngoài ra bộ thu thập dữ liệu sẽ đánh giá kết quả hệ thốngvới đầu dò nhiệt độ, độ

ẩm và nồng độ khí CO, gửi về trung tâm lưu trữ và cảnh báo ngay tại chỗ nếu nhiệt độ vượt mức an toàn

Server được cài đặt chương trình giám sát và lưu trữ dữ liệu có cấu trúc để từ đó các Smartphone và những máy tính khác có thể truy cập Giao diện trên server sẽ xử lý và hiển thị dữ liệu ở dạng đồ thị, cấu hình và hiển thị thiết bị trên bản đồ

3 Phương pháp nghiên cứu

- Sử dụng phương pháp khảo sát khoa học để nghiên cứu về các yêu cầu cụ thể trong ứng dụng quan trắc môi trường, từ đó xác định các yêu cầu của thiết kế và yêu cầu công nghệ

- Triển khai thiết kế hệ thống, sau đó thiết kế các module thu thập dữ liệu, thiết kế giao thức truyền thông giữa thiết bị và phần mềm thu thập dữ liệu Cuối cùng tiết

TT Các nội dung, công việc

chủ yếu cần được thực hiện

Kết quả cần đạt được

1 Bộ thu thập dữ liệu có định vị

GPS và truyền về web server

Thiết kế và chế tạo được bộ thu thập dữ liệu với các thông số sau:

▪ Tốc độ lấy mẫu tối đa 1giây, tốc độ truyền

1 phút – 12 giờ (cài đặt được)

▪ GPS chipset

Channels: 66 parallel searching, 22 tracking channels

• Điện áp hoạt động 7-15VDC , 0.5A

• Công suất tiêu thụ khoảng <200mW

• Có giao diện hiển thị trên smartphone

3 Viết báo khoa học đăng trên tạp

chí uy tín liên quan đến kết quả

thực nghiệm

Bài báo đạt chuẩn trong danh sách tính điểm Đặc biệt là các tạp chí khoa học có liên quan đến môi trường và của trường

4 Tổng kết về kết quả nghiên cứu

TT Các nội dung, công việc được thực hiện đã đạt được Kết quả

1 Bộ thu thập dữ liệu có định vị

GPS và truyền về web server

Đã thiết kế và chế tạo được bộ thu thập dữ liệu với các thông số sau:

▪ Tốc độ lấy mẫu tối đa 1giây, tốc độ truyền

1 phút – 12 giờ (cài đặt được)

▪ GPS chipset Channels: 66 parallel searching, 22 tracking channels

0-95% sai số 2-5% Đầu dò đo khí CO: dãi phát hiện từ 10-1000ppm

• Điện áp hoạt động 7-15VDC , 0.5A

• Công suất tiêu thụ khoảng <200mW

• Phần mềm nhận dữ liệu từ thiết bị gởi về qua mạng internet

• Lưu dữ liệu vào database có cấu trúc

• Xử lý và hiển thị dữ liệu ở dạng đồ thị, cấu hình và hiển thị thiết bị trên bản đồ

• Có giao diện hiển thị trên smartphone

3 Viết báo khoa học đăng trên tạp

chí uy tín liên quan đến kết quả

thực nghiệm

- Bài báo: DESIGNING DATA ACQUISITION KIT SUPPORT FOR ENVIRONMENT MONITORING

Đã đăng trên tạp chí Khoa học và Công nghệ, Số 26, 2017 © 2017 Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh, trang 44 – 52

- Bài báo: A NOVEL DESIGNING OF WIRELESS SENSOR NODE FOR HUMIDITY AND TEMPERATURE MONITOR Đã chấp thuận cho đăng trên tạp chí Cơ khí Việt nam – Tổng hội Cơ khí Việt nam Số 6 năm 2018

5 Đánh giá các kết quả đã đạt được và kết luận

Đề tài đặt ra 3 mục tiêu cần thực hiện là:

a Tạo bộ thu thập dữ liệu qua GPRS và truyền về web server

b Phần mềm giám sát và lưu trữ dữ liệu trên Server trung tâm để từ đó các Smartphone và những PC khác có thể truy cập

c Các tạp chí tính điểm trong nước, hoặc tạp chí Trường Đh Công nghiệp tp HCM, hoặc tạp chí uy tín trong nước Đặc biệt tạp chí về quan trắc môi trường

Và kết quả đạt được là: Chúng tôi đã hoàn thành xong 3 công việc đó là

a Thiết kế, lắp ráp và vận hành chạy bộ thu thập dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm và CO gửi

về trung tâm lư trữ dữ liệu với 1 mẫu (nhiệt độ, độ ẩm và CO)/ 5 phút Bộ thu thập đạt được các thông số đề ra được trình bày ở sản phẩm dạng 1 phần 4

b Đã cài đặt xong server để nhận dữ liệu từ bộ thu thập dữ liệu truyền về và thể hiện kết quả trên website cho người sử dụng khai thác cũng như đã chạy được thuật toán máy học cho phép dự đoán được nhiệt độ, độ ẩm trong những ngày sắp tới Tên website là www.emspro.ml Chi tiết các công cụ được trình bài ở những phần sau trong báo cáo

c Bài báo:

- Đã được đăng trên tạp chí tạp chí Khoa học và Công nghệ - Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM (Journal of Science and Technology - Industrial University of HCMC, ISSN: 2525-2267) với tên “DESIGNING DATA ACQUISITION KIT SUPPORT FOR ENVIRONMENT MONITORING” theo quyết định số 22/ TCKHCN, mã số 2017040202, ngày 25/8/2017 Trang

44 – 52

- Đã được chấp nhận cho đăng trên Tạp chí Cơ khí Việt nam – Tổng hội Cơ khí Việt nam Số 6 năm 2018 Tên bài báo A NOVEL DESIGNING OF WIRELESS SENSOR NODE FOR HUMIDITY AND TEMPERATURE MONITOR Theo quyết định ngày 8/6/2018

6 Tóm tắt kết quả (tiếng Việt và tiếng Anh)

Tóm tắt kết quả bằng tiếng Việt (Tối đa một trang A4)

Ngành công nghiệp môi trường nói chung và Quan trắc môi trường nói riêng đang

và sẽ là dịch vụ được sử dụng phổ biến hiện nay trong việc công tác quản lý môi trường, kiểm soát ô nhiễm Để nâng cao hiệu quả quan trắc, kiểm soát kịp thời ô nhiễm môi trường thì các trạm quan trắc tự động là một công cụ không thể thiếu trong thời đại công nghệ 4.0 hiện nay Quan trắc môi trường là việc theo dõi có hệ thống các thành phần môi trường thường xuyên, cung cấp các số liệu đo đạc được một cách chính xác nhất nhằm phục vụ công tác theo dõi diễn biến chất lượng môi trường, kiểm soát ô nhiễm để bảo vệ môi trường tự nhiên cũng như sức khỏe con người bền vững

Dựa trên khái niệm mạng vạn vật kết nối (IoT), xu hướng sử dụng các thiết bị đo trực tiếp đang phát triển mạnh mẽ, đặc biệt trong lĩnh vực quan trắc môi trường tự động

Dữ liệu quan trắc và truyền dữ liệu theo thời gian thực về trung tâm tích hợp dữ liệu với khoảng cách không giới hạn; kết nối, xử lý đồng thời nhiều bộ dữ liệu; chia sẻ cho nhiều đối tượng người dùng; phục vụ cho việc đưa ra các quyết định, chính sách, dự báo kịp thời, chính xác

Với mục tiêu kết nối các trạm quan trắc theo xu hướng smart city và làm chủ công nghệ thông qua đó sẽ có những sự khắc phục sự cố kịp thời, cũng như có thể quản lý được thiết bị và hiệu chỉnh, thay đổi phù hợp với môi trường và địa lý của Việt Nam

Đề tài của chúng tôi đề ra việc thiết kế và xây dựng một hệ thống quan trắc môi trường một cách tự động với nền tảng IoT Trong đó, chúng tôi xây dựng một thiết bị phần cứng thu thập dữ liệu với đầu vào là các tín hiệu tương tự và số cho phép gắn các cảm biến giúp đo đạc các thông số môi trường như nhiệt độ, độ ẩm và lượng CO, từ đó sẽ lưu trữ truyền về trung tâm lưu trữ và phân tích từ đó đưa ra những cảnh báo kịp thời Thiết bị phần cứng này như một nút trong hệ thống IoT Ngoài ra, hệ thống còn cho phép cảnh báo tại chỗ khi giá trị đo hiện tại tại hiện trường vượt mức an toàn như nhiệt

độ vượt ngữơng cho phép, sẽ có cảnh báo tại chỗ và gửi cảnh báo về server Trung tâm

là một server lưu trữ dự liệu truyền về một cách tự động và cho phép thể hiện thông số của môi trường cho các chuyên gia và lưu trữ dữ liệu cho các người sử dụng trong cộng đồng có thể khai thác hỗ trợ các nghiên cứu khoa học

Đề tài đã đạt được mục tiêu đề ra là thiết kế hoàn chỉnh một bộ thu thập dữ liệu gồm nhiệt độ, độ ẩm và CO truyền thời gian thực liên tục về trung tâm trong thời gian qui định 1 mẫu/ 5p thông qua gửi SMS trên nền tảng 3G Website trên server đã được thiết xong cho phép thể hiện các thông số thu về từ bộ thu thập qua đồ thị và chạy thuật toán máy học được mở rộng thêm cho đề tài cho dự đoán các thông số nhiệt độ, độ ẩm và

CO trong các ngày kế tiếp

Abstract bằng tiếng Anh (Tối đa một trang A4)

The Environment Industry in general and Environmental Monitoring in particular have been being commonly used in the environmetal management and pollution control today In order to improve the effectiveness of monitoring, control in time the environmental pollution, automatic monitoring stations are indispensable tools in the current Industry 4.0 Environment monitoring is a systematic monitoring regularly on environmental components, provides the most accurate measurement data to serve the monitoring on the changes in environmental quality, controls the pollution to protect natural environment as well as human health sustainabilitily

Based on definition of the Internet of Things (IoT), the tendency towards the use of direct measurement devices is growing vigorously, especially in the automated environmental monitoring field Monitoring data and real-time data transfer back to the data centre with unlimited distance; connect, process multiple data sets simultaneously; share with many user objects; in order to make decisions, policies and forecasts in time and accurately

The goal is to connect monitoring stations in a “Smart City’’ way and master the technology so that there will be timely troubleshootings as well as the ability to manage and adjust the equipment, adjust according to the environment and geography of Viet Nam Our project proposes to design and build the automated environmental monitoring system that based on an IoT To be more specific, we built a data acquisition hardware device with analog and digital inputs which allow to attach sensors that help in measuring environmental parameters such as temperature, humidity and CO so that it will be stored and transferred back to the storage and analysis centre in order to issue warnings in time This hardware device can be seen as a node in the IoT system Furthermore, the system also allows on-site warnings when the current measures value

in the field exceeds the safe level such as over-allowed temperature, there will be site warnings and warnings sending to the server Centre is a server which stores received data automatically and allows to display those environmental parameters to experts and stored data for users in community to exploit to support scientific research The project has reached the goal which was to complete a set of data collection, which includes temperature, humidity and CO, transmitting the process time continuously to the center within a specified time of 1 sample/5 minutes via sending SMS on the 3G groundwork The website on the server is designed to allow displaying the parameters collected from the graph and run the extra machine learning algorithm to predict parameters of temperature, humidity and CO in the next day

on-III Sản phẩm đề tài, công bố và kết quả đào tạo

3.1 Kết quả nghiên cứu ( sản phẩm dạng 1,2,3)

TT Tên sản phẩm

Yêu cầu khoa học hoặc/và chỉ tiêu

kinh tế - kỹ thuật Đăng ký Đạt được

1 Bộ thu thập dữ liệu qua

GPRS và truyền về web

server

▪ Dual-Band: GSM 900 / 1800 MHz

▪ 3GPP release 99

▪ GPRS multi-slot Class 10/8

▪ Compliant to GSM phase 2/2+

▪ Giao thức truyền HTTP/1.1

▪ Tốc độ lấy mẫu tối đa 1giây, tốc độ truyền 1 phút – 12 giờ (cài đặt được)

▪ GPS chipset Channels: 66 parallel searching, 22 tracking channels

Sensitivity: -165 dBm (Tracking)

▪ Tốc độ truyền

▪ Hỗ trợ Real Time Clock

▪ Hỗ trợ cảm biến nhiệt

độ -30C -> 100C, độ sai số 0.5C trong tầm -10->85C Độ ẩm 0-95% sai số 2-5% Đầu

dò đo khí CO: dãi phát hiện từ 10-1000ppm

• Điện áp hoạt động 15VDC , 0.5A

7-• Công suất tiêu thụ khoảng <200mW

▪ Dual-Band: GSM 900 /

1800 MHz

▪ 3GPP release 99

▪ GPRS multi-slot Class 10/8

▪ Compliant to GSM phase 2/2+

▪ Giao thức truyền HTTP/1.1

▪ Tốc độ lấy mẫu tối đa 1giây, tốc độ truyền 1 phút – 12 giờ (cài đặt được)

▪ GPS chipset Channels: 66 parallel searching, 22 tracking channels

Sensitivity: -165 dBm (Tracking)

▪ Tốc độ truyền

▪ Hỗ trợ Real Time Clock

7-• Công suất tiêu thụ khoảng <200mW

• Lưu dữ liệu vào database có cấu trúc

• Xử lý và hiển thị dữ liệu ở dạng đồ thị, cấu hình và hiển thị thiết bị trên bản đồ

• Có giao diện hiển thị trên smartphone

• Phần mềm nhận dữ liệu từ thiết bị gởi về qua mạng internet

• Lưu dữ liệu vào database có cấu trúc

• Xử lý và hiển thị dữ liệu ở dạng đồ thị, cấu hình và hiển thị thiết bị trên bản đồ

• Có giao diện hiển thị trên smartphone

3 Bài báo: DESIGNING

2017, trang 44 – 52

© 2017 Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh

- Các ấn phẩm ( bản photo) đính kèm trong phần phụ lục minh chứng ở cuối báo cáo (đối với ấn phẩm là sách, giáo trình cần có bản photo trang bìa, trang chính và trang cuối kèm thông tin quyết định và số hiệu xuất bản)

3.2 Kết quả đào tạo

TT Họ và tên

Thời gian thực hiện đề tài

Tên đề tài Tên chuyên đề nếu là NCS Tên luận văn nếu là Cao học

Đã bảo vệ Nghiên cứu sinh

Học viên cao học

Sinh viên Đại học

Ghi chú: