Luận Văn Báo Cáo Tổng Kết Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học Nghiên Cứu Và Xây Dựng Mạng Đo Và Truyền Số Liệu Mưa Thời Gian Thực Tại Lưu Vực Sông Ngàn Phố - Ngàn Sâu.pdf

Microsoft Word 6492 doc Bé tµi nguyªn vµ m«i tr−êng ViÖn khÝ t−îng thuû v¨n B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc Tªn ®Ò tµi Nghiªn cøu vµ x©y dùng m¹ng ®o vµ truyÒn sè liÖu m−a thêi gian thùc t[.]

Bộ tài nguyên và môi trường

Viện khí tượng thuỷ văn

[\

Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học

Tên đề tài:

Nghiên cứu và xây dựng mạng đo và truyền

số liệu mưa thời gian thực tại lưu vực sông

ngàn phố –ngàn sâu

Chủ nhiệm đề tài:

Ks đào hồng châu

6492 27/8/2007

Hà nội –2006

Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học

Tên đề tài:

Nghiên cứu và xây dựng mạng đo và truyền

số liệu mưa thời gian thực tại lưu vực sông

ngàn phố – ngàn sâu

Chỉ số phân loại:

Chỉ số đăng ký:

Chỉ số lưu trữ:

Chủ nhiệm đề tài : ks Đào hồng châu

Cộng tác viên chính: TS Nguyễn Viết Hân, KS Hoàng Phi Thành

mục lục

Mục Nội dung Trang

Lời nói đầu……… 1

Chương 1 Tổng quan đề tài 1.1 Sự cần thiết của đề tài……… 2

1.2 Tình hình nghiên cứu áp dụng hệ thống trong và ngoài nước 3

1.3 Mục tiêu của đề tài……… 4

1.4 Tóm tắt nội dung đề tài……… 5

1.5 Các sản phẩm dự kiến của đề tài……… 5

Chương 2 Cấu trúc mạng và các thành phần của hệ thống 2.1 Cấu trúc hệ thống……… 6

2.2 Trạm đo mưa tự động đa năng……… 7

2.2.1 Mô tả công nghệ chế tạo thiết bị……… 7

2.2.2 Tính năng kỹ thuật của thiết bị……… 16

2.3 Trung tâm quản lý mạng đo……… 17

2.3.1 Cấu trúc trạm trung tâm……… 17

2.3.2 Mô tả kỹ thuật thiết bị điều khiển trung tâm……… 18

2.4 Phần mềm điều khiển mạng (KTM_NET5)……… 22

2.4.1 Chế độ làm việc……… 23

2.4.2 Tham số làm việc của mạng……… 25

2.4.3 Quản lý danh sách trạm đo……… 25

Chương 3 Mạng đo và truyền số liệu mưa thời gian thực lắp đặt tại lưu vực Ngàn Phố – Ngàn Sâu 3.1 Khảo sát thực địa, lắp đặt thiết bị và vận hành mạng……… 29

3.2 Số liệu quan trắc mưa của mạng đo được lắp đặt………… 31

Chương 4 Kết luận và kiến nghị của đề tài Tài liệu tham khảo……… 36

Danh mục các phụ lục……… 37

lời nói đầu Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, hàng năm lũ và lũ quét gây

ra những thiệt hại nặng nề về vật chất và con người đối với chúng ta Với

địa hình hẹp và độ dốc lớn, lũ ở các lưu vực sông nước ta thường có diễn biến rất nhanh vì vậy việc dự báo và cảnh báo lũ, lũ quét kịp thời để thực hiện những biện pháp phòng tránh sẽ làm giảm đáng kể thiệt hại do chúng gây ra Hiện nay trên thế giới, các hệ thống quan trắc và truyền số liệu mưa thời gian thực phục vụ cho dự báo và cảnh báo lũ được sử dụng rộng rãi và rất hiệu quả Tại các nước có nền kinh tế phát triển, các khu vực có nguy cơ

lũ và lũ quét đều được đưa vào sử dụng hệ thống này ở nước ta, tại một vài lưu vực sông đã lắp đặt những hệ thống tương tự, tuy nhiên do các nguyên nhân khác nhau chúng không phát huy được hiệu quả, thậm chí có hệ thống lắp đặt xong không thể vận hành được.Với mục tiêu xây dựng một hệ thống quan trắc và truyền số liệu mưa thời gian thực phục vụ cho công tác dự báo

và cảnh báo lũ và lũ quét, Bộ Tài Nguyên Môi Trường đã giao cho Viện KTTV chủ trì thực hiện đề tài ” Nghiên cứu và xây dựng mạng đo và truyền

số liệu đo mưa thời gian thực cho lưu vực Ngàn Phố – Ngàn Sâu” Đây là đề tài có tính thực tiễn cao, nếu thành công sẽ cho phép nhân rộng trên quy mô lớn các hệ thống tương tự trên cơ sở công nghệ do chúng ta hoàn toàn làm chủ và giá thành hạ hơn rất nhiều so với các hệ thống cùng loại do nước ngoài sản xuất

Trong quá trình thực hiện, nhóm thực hiện đề tài đã nhận được sự quan tâm và mọi điều kiện thuận lợi cho việc thực hiện đề tài của lãnh đạo viện KTTV và sự giúp đỡ to lớn của lãnh đạo cùng tập thể cán bộ của đài KTTV Bắc Trung Bộ và Trung Tâm dự báo KTTV Hà Tĩnh

Thay mặt nhóm thực hiện đề tài xin được bày tỏ sự cảm ơn vì những giúp đỡ quý báu trên

Chủ nhiệm đề tài

chương 1 tổng quan đề tài 1.1 Sự cần thiết của đề tài

Hàng năm các loại hình thiên tai như: bão, lũ, động đất, lở đất… gây ra những tổn thất nặng nề về người và của cải vật chất của nhiều quốc gia Trong các loại hình thiên tai nêu trên, lũ, lụt thường có tần suất lặp lại cao nhất và gây tổn thất nặng nề về người và tài sản

Lũ, lụt và lũ quét ở các nước có khí hậu gió mùa và xoáy thuận nhiệt đới

ở Châu á ngày càng diễn biến phức tạp, nhiều trung tâm dân cư, kinh tế bị

đe dọa ngày một nguy cấp hơn Những thay đổi chủ yếu trong việc sử dụng nguồn nước và nguồn đất đã tác động rõ rệt đến môi trường, trước hết là tới chế độ thủy văn ở các lưu vực sông, xu hướng này làm gia tăng phát sinh lũ

và lũ quét ở Việt Nam cứ vào mùa mưa, lũ, lụt và lũ quét là hiện tượng khí tượng thủy văn thường xẩy ra và gây thiệt hại rất lớn về người và tài sản Tại các lưu vưc sông suối miền núi trên toàn lãnh thổ từ Bắc Bộ, Trung Bộ và Tây Nguyên đều có nguy cơ xảy ra lũ quét khi có mưa lớn hoặc mưa cực lớn Tuy nhiên công tác dự báo và cảnh báo lũ, lũ quét chưa thu được những kết quả cần thiết vì công tác này đòi hỏi phải có những hệ thống quan trắc và cảnh báo ở những lưu vực có nguy cơ cao Một trong những cơ sở quan trọng trong việc dự báo, cảnh báo lũ và lũ quét trên quy mô rộng là việc sử dụng

hệ thống radar thời tiết, hệ thống này có ưu thế trong việc cung cấp dự báo

định lượng mưa trong các khu vực địa hình khác nhau, tuy nhiên trong điều kiện hiện nay việc đưa vào hệ thống radar phục vụ cho công tác dự báo lũ, lũ quét chưa hiệu quả Các hệ thống đo mưa thời gian thực là những công cụ phục vụ cho việc dự báo và cảnh báo lũ, lũ quét đang được áp dụng rộng rãi

ở nhiều nước mà trong điều kiện kinh tế và xã hội của nước ta hiện nay việc

đưa vào sử dụng những hệ thống tương tự là giải pháp kinh tế và hiệu quả nhất

lũ thường xẩy ra rất nhanh Đây là một địa chỉ rất cần đưa vào áp dụng hệ thống cung cấp số liệu quan trắc thời gian thực phục vụ dự báo lũ và lũ quét,

và lưu vực cũng không lớn phù hợp với quy mô đặt ra cho đề tài

1.2 Tình hình nghiên cứu và áp dụng hệ thống trong và ngoài nước

Hiện nay ở nhiều nước trên thế giới các hệ thống quan trắc thời gian thực

được sử dụng rất rộng rãi, chúng được khai thác rất hiệu quả phục vụ cho công tác dự báo thiên tai Cấu hình hệ thống, phương thức truyền số liệu được quyết

định dựa trên các đặc thù về khí hậu, địa hình, cơ sở hạ tầng của nơi lắp đặt hệ thống Hiện nay trên thị trường các hệ thống quan trắc thời gian thực do nước ngoài sản xuất rất đa dạng với cấu hình khác nhau đáp ứng đầy đủ các đòi hỏi của người sử dụng, tuy nhiên giá cả của chúng cũng rất cao chưa kể đến những yếu tố không thuận lợi trong quá trình bảo hành kỹ thuật và duy trì chúng

Hiện nay, trên mạng lưới của ngành KTTV của nước ta, hầu như cả các thiết bị quan trắc tự động đều do nước ngoài sản xuất, một số hệ thống quan

trắc thời gian thực phục vụ công tác dự báo và cảnh báo lũ và lũ quét đều do nước ngoài sản xuất với công nghệ cũng như cấu hình khác nhau Cho đến nay hầu như tất cả các hệ thống đã không còn hoạt động Vừa qua, chúng tôi đã tiến hành đợt khảo sát tình trạng kỹ thuật và nguyên nhân gây hỏng các thiết

bị đo đạc tự động trên mạng lưới và đã có những kết luận sau:

- Sét là nguyên nhân chủ yếu gây hỏng thiết bị

- khí hậu nhiệt đới khắc nghiệt, nhiệt độ và độ ẩm quá cao là tác nhân xấu đối với thiết bị

- Lưới điện không ổn định cũng là nguyên nhân gây tổn hại tới thiết bị

- Công tác bảo dưỡng kỹ thuật không được tiến hành theo quy định, việc sửa chữa hỏng hóc không kịp thời làm hỏng hóc nhỏ trở nên trầm trọng hơn do thiết bị phải để trong các điều kiện môi trường khắc nghiệt, các loại côn trùng vào làm tổ gây chập, cháy thiết bị

Những kết luận trên rất hữu ích đối với đội ngũ kỹ thuật trong quá trình chế tạo và bảo trì các thiết bị đo tự động

Trong những năm vừa qua, nhiều cơ sở nghiên cứu khoa học và công nghệ của nước ta đã có những kết quả ban đầu trong việc chế tạo các thiết bị đo đạc

tự động, tuy nhiên vẫn chưa có thiét bị nào được cho phép lưu hành rộng rãi trên mạng lưới Viện KTTV là một đơn vị tiên phong trong lĩnh vực này và bước đầu đã có những thành công trong việc tự động hoá các thiết bị quan trắc

đơn lẻ trên cơ sở sử dụng các đầu đo của nước ngoài sản xuất Với việc áp dụng những thành tựu mới nhất của công nghệ điện tử và tin học cùng với những kinh nghiệm tích luỹ được, nhóm thực hiện đề tài hy vọng sẽ xây dựng một hệ thống quan trắc thời gian thực với kỹ thuật đảm bảo và vận hành ổn

định, lâu dài tại nơi lắp đặt

1.3 Mục tiêu của đề tài

- Nghiên cứu chế chế tạo thiết bị đo mưa tự động trên cơ sở áp dụng công nghệ vi xử lý và sensor mưa do nước ngoài sản xuất

- Xây dựng hệ thống quan trắc mưa thời gian thực tại lưu vực sông Ngàn Phố – Ngàn Sâu với phương thức truyền số liệu qua đường điện thoại cố định

- Đánh giá hiệu quả của mạng lưới quan trắc do đề tài thực hiện, kiểm

định xác định độ tin cậy và tính ổn định của thiết bị

- Nâng cao trình độ trong lĩnh vực tự động hoá cho đội ngũ cán bộ

1.4 Tóm tắt nội dung đề tài:

- Nghiên cứu chế tạo thiết bị đo mưa tự động và thiết bị điều khiển trung tâm của mạng đo sử dụng công nghệ vi xử lý

- Khảo sát lưu vực Ngàn Phố – Ngàn Sâu phục vụ cho lắp đặt và thử nghiệm hệ thống trong thời gian 6 tháng

- Nghiên cứu soạn thảo chương trình vận hành, điều khiển mạng lưới các thiết bị đo mưa tự động, bảo đảm cung cấp số liệu thời gian thực cho người sử dụng

- Kiểm định thiết bị đo mưa, xác định khả năng ứng dụng hệ thống

1.5 Các sản phẩm dự kiến của đề tài:

- Công nghệ chế tạo thiết bị đo mưa tự động và thiết bị điều khiển mạng

- Hệ thống quan trắc và truyền số liệu mưa thời gian thực được lắp

đặt hoàn chỉnh tại Hà Tĩnh với 7 thiết bị đo mưa tự động và trung tâm điều khiển ( 4 bộ hiển thị dự trữ )

- Các chương trình điều khiển thiết bị và chương trình điều khiển mạng

- Báo cáo tổng kết đề tài

Chương 2

cấu trúc hệ thống và các thành phần của mạng

2.1 Cấu trúc hệ thống

Hệ thống được tổ chức theo mô hình một mạng đo, các trạm đầu cuối được

đặt tại các vị trí khác nhau có thể gần hoặc xa trung tâm điều hành và được kết nối với trung tâm qua mạng điện thoại

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý mạng đo

Trạm trung tâm được thiết kế theo Modul, mỗi Modul được nối với một thuê bao điện thoại, trong quá trình lấy số liệu từ các trạm đo, các Modul làm việc đồng thời qua thuê bao điện thoại riêng, số lượng Modul của trạm trung

Trạm đo

Mưa TĐ 1

Trạm đo Mưa TĐ 2

Trạm đo Mưa TĐ n

tâm được thiết kế tuỳ thuộc vào quy mô mạng và chu kỳ thời gian tối thiểu lấy

số liệu từ tất cả các trạm đầu cuối của mạng Để phục vụ cho đề tài, thiết bị

điều khiển trung tâm được thiết kế với hai Modul nhằm bảo đảm khả năng mở rộng quy mô mạng

Trung tâm điều hành mạng gồm một máy tính được cài đặt phần mềm

điều khiển mạng KTM_NET5 và thiết bị điều khiển trung tâm được nối với

hai thuê bao điện thoại Theo chu kỳ kết nối được đặt tại máy tính trung tâm, phần mềm sẽ điều khiển các Modul làm việc với các trạm đo có trong danh sách do phần mềm quản lý Đến thời điểm lấy số liệu, các Modul của trạm trung tâm sẽ tự động thực hiện kết nối với các trạm đo, sau khi kết nối thành công trạm trung tâm sẽ trao đổi số liệu với các trạm đo, báo cáo kết quả về máy tính và chấm dứt kết nối Thông thường thời gian kết nối và trao đổi số liệu với mỗi trạm đo khoảng 1 phút Cứ như vậy, các Modul của trạm trung tâm sẽ luân phiên làm việc cho tới khi hoàn tất chu trình kết nối với tất cả các trạm đo trong danh sách quản lý Số liệu thu được từ các trạm đo được chuyển

về máy tính, chương trình điều khiển cài đặt tại đây sẽ sắp xếp và lưu trữ ở dạng thuận tiện cho người sử dụng

2.2 Trạm đo mưa tự động đa năng

2.2.1 Mô tả công nghệ

Trong quá trình thiết kế các hệ thống đo đạc chuyên dụng, việc sử dụng công nghệ Onechip cho phép chúng ta xây dựng được các hệ thống có tính mềm dẻo cao, tốc độ xử lý nhanh, dễ dàng thay đổi các thông số làm việc và trình tự vận hành kể cả việc thay đổi chức năng của hệ thống chỉ bằng việc thay đổi phần mềm cài đặt bên trong hệ thống mà không cần thay đổi cấu trúc phần cứng của nó Việc sử dụng công nghệ Onechip cho phép chúng ta đạt

được những mục tiêu thiết kế tối ưu, sự vượt trội về độ tin cậy, đặc biệt việc tổ chức phần cứng rất thuận tiện do nhiều thành phần chức năng có sẵn trong On-

chip như: Rom, Ram, Timer, cổng vào/ra… mà cấu trúc phần cứng của thiết bị trở nên rất gọn Với những ưu điểm trên, công nghệ Onechip trở nên rất phổ biến và có mặt hầu như trong tất cả các ứng dụng của kỹ thuật hiện đại Đối với việc thiết kế các hệ thống đo đạc tự động chuyên ngành việc áp dụng công nghệ Onechip cho phép chúng ta thiết kế các hệ thống đo đạc đa năng với các tham số đo đạc có thể thay đổi theo yều cầu của người sử dụng Đây là giải pháp công nghệ mà tất cả các hãng sản xuất thiết bị đo đạc chuyên nghành có

uy tín trên thế giới đang áp dụng

Để thiết kế và chế tạo thiết bị đo mưa tự động đa năng phục vụ cho đề tài, nhóm thực hiện đã áp dụng công nghệ On-chip Việc tổ chức On-chip, xây dựng các khối chức năng, tổ chức ghép nối, được thực hiện theo thuật toán đã

định sẵn Việc phân chia thực hiện chức năng giữa phần cứng và chương trình

được phối hợp chặt chẽ và tính toán cụ thể sao cho việc sử dụng các tài nguyên phần cứng có sẵn trong On-chip là tối ưu nhất (Sơ đồ thiết kế kỹ thuật tại Phụ lục 1, sơ đồ 1.1.) Sơ đồ thiết kế theo các khối chức năng được thể hiện như sau:

Hình 2.2 Sơ đồ chức năng thiết bị đo mưa tự động đa năng

Sensor SL-3 do Trung Quốc sản xuất, với độ nhậy 0,1mm đặt tại điểm đo được nối về thiết bị đo Lượng mưa đo được từ sensor chuyển thành tín hiệu điện

đồng thời sẵn sàng làm việc với trung tâm nếu việc kết nối với trung tâm được thực hiện thông qua Modem Modem được nối với mạng điện thoại dưới dạng một thuê bao được cài đặt các tham số tự động kết nối khi có yêu cầu từ Modem trạm trung tâm

ở chế độ làm việc độc lập, thiết bị sẽ liên tục đo, xử lý và lưu trữ lượng mưa theo thời gian được bảo đảm bằng một thiết bị đồng hồ có độ chính xác cao

có sẵn trong thiết bị, số liệu được ghi liên vào bộ nhớ của thiết bị theo chu kỳ 5 phút (mỗi ô nhớ ghi lượng mưa đo được trong 5 phút) Việc kiểm tra ngưỡng mưa nguy hiểm có nguy cơ gây lũ quét được thực hiện 5 phút một lần theo thuật toán trượt, nếu thỏa mãn các điều kiện đã được cài đặt sẵn, thiết bị sẽ đưa ra tín hiệu báo động bằng cả âm thanh và ánh sáng Số liệu lưu trữ trong thiết bị có thể chuyển sang máy tính ở dạng thuận tiện cho người sử dụng bằng việc nối trực

tiếp máy tính với thiết bị nhờ phần mềm chuyên dụng KTM_DIR Với việc sử dụng chương trình KTM_DIR người sử dụng cũng có thể đặt lại các tham số

làm việc của trạm và thực hiện một số lệnh điều khiển khác

Khi thiết bị nằm trong sự quản lý của mạng, thời gian thực của toàn mạng

được trạm trung tâm quản lý và điều chỉnh đồng bộ theo đồng hồ của máy tính trung tâm Khi có yêu cầu kết nối từ trạm trung tâm (thông qua việc quay số), thiết bị sẽ tự động trả lời và bắt tay với Modem trạm trung tâm, nếu kết nối được thực hiện, thiết bị đo sẽ tuân thủ mọi mệnh lệnh và yêu cầu từ thiết bị trung tâm

Với mỗi trạm đo, trung tâm của nó là khối xử lý và điều khiển được xây dựng trên một hệ Onechip 89C52 bên trong cài đặt chương trình điều khiển quá trình làm việc của thiết bị Mọi chức năng và nhiệm vụ được thực hiện theo

đúng trình tự điều khiển của chương trình này lưu đồ thuật toán của chương trình điều khiển thiết bị được thể hiện trên các hình: 2.3a, 2.3b, 2.3c

Chu trình làm việc của thiết bị được mô tả như sau: Sau khi được cấp nguồn, thiết bị bắt đầu làm việc và ngừng làm việc sau khi nguồn bị ngắt (ngoại trừ khối quản lý thời gian) Ngay sau khi cấp nguồn, bắt đầu kiểm tra sự làm việc của các khối chức năng và khởi tạo lại các tham số làm việc cho Modem, đồng hồ, khối hiển thị… Nếu bộ nhớ vẫn trống rỗng( bộ nhớ được tổ chức trên cơ sở EEPROM), khối điều khiển sẽ khởi tạo và định dạng lại toàn

bộ bộ nhớ Sau khi hoàn tất việc khởi tạo, các chức năng của thiết bị bắt đầu

được thực hiện

Có 4 tham số đo được hiển thị:

- Tổng lượng mưa nửa ngày trước;

- Tổng lượng mưa nửa ngày hiện tại;

- Lượng mưa đo được của chu kỳ trước;

- Lượng mưa đo được của chu kỳ hiện tại

Với mỗi sự thay đổi tín hiệu từ sensor, một lượng mưa 0,1mm sẽ được cộng vào tổng lượng mưa của nửa ngày hiện tại (CR-SR) và lượng mưa của chu kỳ hiện tại (CR-R) Khoảng thời gian nửa ngày được tính từ 7h00- 17h00 và 19h00- 7h00 ngày hôm sau

Tại bất cứ thời điểm nào, nếu trạm trung tâm đưa ra yêu cầu kết nối, Modem

sẽ tự động nhận biết và kết nối theo các yêu cầu đã đặt ra Nếu kết nối thành công, tùy theo lệnh của trạm trung tâm, các công việc khác nhau có thể được thực hiện:

- Đặt lại đồng hồ làm việc cho trạm,

- Gửi số liệu mưa đo được về trung tâm,

- Truyền các tham số trạng thái làm việc về trung tâm,

- Định dạng lại bộ nhớ lưu số liệu

Việc trao đổi thông tin với trung tâm sẽ kết thúc khi có tín hiệu hủy bỏ kết nối, giải phóng đường truyền do trạm trung tâm phát ra

CPU cũng làm việc với khối đồng hồ thông qua chức năng ngắt sự kiện,

cứ mỗi giây, các tham số thời gian được cập nhật một lần Nếu chu kỳ đo đủ 5 phút (số phút chia hết cho 5), thì lượng mưa vừa đo sẽ được lưu giữ vào ô nhớ tương ứng với thời gian hh:mm:ss, dd/mm/yyyy hiện tại, đồng thời xóa R=0,

và sẵn sàng cho việc tích lũy số liệu của 5 phút tiếp theo Nếu chu kỳ hiện tại kết thúc, số liệu tổng lượng mưa của chu kỳ hiện tại sẽ được chuyển sang tổng lượng mưa chu kỳ trước (PR_R= CR_R), đồng thời xóa lượng mưa chu kỳ hiện tại CR_R=0 và chuẩn bị cho chu kỳ sau Khi hết nửa ngày làm việc (thời điểm 7h00 hoặc 19h00), ngoài việc thực hiện công việc khi kết thúc chu kỳ, thiết bị còn đồng thời chuyển tổng lượng mưa của nửa ngày hiện tại cho tổng lượng mưa của nửa ngày trước (PR_SR=CR_SR) và xóa CR_SR=0 sẵn sàng cho nửa ngày mới

Trong trường hợp thiết bị làm việc như một thiết bị quan trắc mưa và cảnh báo lũ quét độc lập, chu kỳ quan trắc t được đặt bằng tay nhờ hai công tắc gạt ở mặt sau của thiết bị theo các giá trị: 30, 60, 180 và 360 phút Hệ số k liên quan đến ngưỡng cảnh báo lũ quét có thể thay đổi với các giá trị: 0.8, 1.0, 1.2 hoặc off tương đương với tắt báo động Việc chọn hệ số k tuỳ thuộc vào các yếu tố như: địa hình, thổ nhưỡng, môi trường,… tại nơi đặt thiết bị.Việc thay

đổi hệ số này cũng được thực hiện nhờ 2 công tắc gạt ở mặt sau thiết bị (xem Hình 2.4)

Hình 2.4 Sơ đồ bố trí các phím chức năng

Khối nguồn được thiết kế với độ tin cậy cao, các khối chức năng được cấp nguồn nuôi từ Ăc quy qua ổn áp 5V đặc dụng với độ ổn định đặc biệt Nguồn 220VAC chỉ được sử dụng cho việc nạp bổ sung Ăc quy

Việc chống sét cho thiết bị được thực hiện ở các đầu vào từ sensor và từ

đường điện thoại Mạch bảo vệ sét được thiết kế trên cơ sở sử dụng các linh kiện đáp ứng tiêu chuẩn của Việt Nam đối với sét lan truyền theo đường truyền

có tốc độ cao và băng thông rộng.Việc sử dụng nguồn nuôi từ Ăc quy cũng hạn chế đáng kể sét lan truyền theo đường nguồn

2.2.2 Tính năng kỹ thuật của thiết bị

Trong quá trình thiết kế thiết bị, ngoài việc đáp ứng các chức năng làmviệc như thiết bị đầu cuối của mạng đo, nhóm thực hiện đề tài mong muốn xây dựng một thiết bị đo đa năng có thể làm việc như một thiết bị đo độc lập với đầy đủ các chức năng kỹ thuật cần thiết có thể sử dụng trên mạng lưới hoặc tại các điểm đo mưa nhân dân với chế độ báo động tại chỗ mưa lớn và lũ quét

2.2.2.1 Tính năng kỹ thuật khi làm việc trong mạng

- Thực hiện kết nối theo yêu cầu từ trung tâm điều khiển mạng

- Thực hiện đầy đủ các lệnh từ trung tâm điều hành mạng

- Chu kỳ lấy số liệu nhỏ nhất từ các thiết bị đo là 5 phút

- Truyền về trung tâm tín hiệu báo động khả năng xẩy ra lũ quét

- Số liệu đo được lưu trữ 5 phút một lần liên tục trong 3.5 tháng

2.2.2.2 Tính năng kỹ thuật ở chế độ làm việc độc lập

- Số liệu đo và các tham số làm việc được hiển thị trên LCD

- Báo động kịp thời bằng cả âm thanh và ánh sáng khi xuất hiện các ngưỡng mưa có khả năng xẩy ra lũ quét

- Có thể đặt chu kỳ quan trắc số liệu tại chỗ theo các giá trị : 30, 60, 180,

360 phút bằng công tắc gạt

- Ngưỡng báo động có thễ thay đổi theo các giá trị: 0.8, 1.0, 1.2 hoặc off tương ứng với tắt báo động nhờ các công tắc gạt

- Có đồng hồ làm việc độc lập, có thể chỉnh lại giờ bằng tay

- Chế độ làm việc độc lâp và chế độ làm việc trong mạng là hai chế độ làm việc độc lập hoàn toàn không phụ thuộc và ảnh hưởng đến nhau

- Thiết bị được nuôi từ nguồn Ăc quy 6V cho phép thiết bị làm việc liên tục trong 5 ngày nếu mất nguồn điện lưới

2.2 Trung tâm quản lý mạng đo mưa thời gian thực

2.3.1 Cấu trúc trạm trung tâm:

Trạm trung tâm gồm:

- Máy tính được cài phần mềm điều khiển mạng quan trắc

- Thiết bị điều khiển trung tâm

hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý trung tâm điều khiển mạng

Máy tính được cài phần mềm KTM_NET5 là phần mềm điều khiển mạng, thông qua khối điều khiển trung tâm quản lý toàn bộ quá trình làm việc và phân phối lệnh cho hai Modul

- Các Modul có vai trò và cấu trúc hoàn toàn giống nhau, tiếp nhận lệnh, lệnh từ trung tâm điều khiển thông qua các Modem quay số, kết nối và trao đổi thông tin với các trạm lẻ, tiếp nhận và gửi số liệu về khối điều khiển trung tâm

Modul 2Modul 1

trung tâm quản lý mạng

modem

- Modem hữu tuyến ghép nối các Modul qua giao diện RS-232, quay số

và kết nối số liệu với các trạm lẻ

- Đường Line là các thuê bao điện thoại, được cắm trực tiếp vào các Modem

Dựa vào danh sách các trạm đo mà phần mềm quản lý, máy tính sẽ tự

động truyền lệnh tới khối điều khiển trung tâm Sau khi xem xét tình trạng làm việc (bận/rỗi) của các Modul mà nó quản lý, khối điều khiển trung tâm sẽ phân phối lệnh cho Modul đang rỗi Nhiệm vụ của các Modul là tiếp nhận lệnh,

định hướng nhiệm vụ, quay số, kết nối và trao đổi thông tin với các trạm đo (được chỉ sẵn trong dòng lệnh mà nó tiếp nhận) Sau khi thực hiện xong lệnh, khối Modul sẽ báo kết quả thực hiện lệnh cho máy tính thông qua khối điều khiển trung tâm.Tùy theo yêu cầu và chế độ làm việc của phần mềm máy tính, các lệnh khác nhau có thể được truyền tới thiết bị điều khiển:

- Đăt đồng hồ cho các trạm lẻ đồng bộ theo đồng hồ máy tính

- Lấy số liệu lượng mưa của các trạm lẻ tại các thời điểm khác nhau

- Kiểm tra trạng thái làm việc của trạm lẻ

- Định dạng lại bộ nhớ của trạm lẻ

2.3.2 Mô tả kỹ thuật thiết bị điều khiển trung tâm

Khối điều khiển trung tâm được thiết kế dựa trên cơ sở một hệ Onechip 89C51 được cài đặt chương trình điều khiển và các mạch phối ghép Chức năng của nó là:

- Tiếp nhận các lệnh từ máy tính trung tâm

- Phân phối lệnh cho các Modul rỗi, quản lý kết nối với các trạm lẻ

- Tiếp nhận kết quả, kết nối số liệu của các Modul

- Truyền các kết quả thực hiện lệnh về cho máy tính

Lưu đồ thuật toán chương trình điều khiển thiết bị trung tâm được thể hiện trên các hình 2.6a, 2.6b, 2.6c

Sau khi được cấp nguồn, tất cả các khối mạch và các Modul thành phần được thiết lập và khởi tạo chế độ làm việc Bằng các chức năng quét và ngắt sự kiện, On-chip của khối trung tâm sẽ đồng thời kiểm soát các yêu cầu làm việc của máy tính và các Modul Việc thiết kế trung tâm điều khiển mạng với hai Modul nhằm tăng nhanh tốc độ lấy số liệu từ các trạm đo mà trung tâm quản

lý thông qua hai đường thuê bao điện thoại độc lập

Khi có yêu cầu gửi lệnh từ máy tính, trạng thái bận/rỗi của CPU sẽ được báo về máy tính Nếu CPU đang ở trạng thái rỗi, lệnh từ máy tính sẽ được tiếp nhận, đưa vào hàng đợi (bộ nhớ đệm) và chờ thực hiện lệnh (lúc này đường giao tiếp với máy tính của CPU được đặt trong tình trạng bận) Tùy tình trạng làm việc của các Modul mà lệnh trong bộ nhớ đệm sẽ được giao cho Modul nào rỗi, nếu các Modul đều đang bận lệnh sẽ tiếp tục được duy trì và đợi thực hiện Trên thực tế việc truyền lệnh cho các Modul rất nhanh so với việc thực hiện lệnh của các Modul này, vì vậy nếu máy tính cần gửi một chuỗi lệnh thì thao tác bắt tay với máy tính (cơ chế cho/nhận nhiệm vụ) sẽ thường xuyên

được thực hiện Việc này bảo đảm nếu có lệnh gửi ra thì phải chắc chắn được thực hiện

Sau khi hoàn thành việc thực hiện lệnh, các Modul sẽ đưa ra tín hiệu yêu cầu giao tiếp số liệu Việc này sẽ được CPU chấp nhận nếu các thao tác

số liệu khác đã thực hiện xong, lúc đó CPU sẽ đưa ra tín hiệu chấp nhận giao tiếp số liệu và kết quả thực hiện lệnh sẽ được CPU tiếp nhận, phân loại lệnh

và báo về cho máy tính trung tâm, kết thúc một chu trình thực hiện lệnh

Do trạm trung tâm được cấu trúc gồm nhiều Modul, nên các chu trình lệnh sẽ

được đan xen thực hiện Điều này rất có ý nghĩa trong trường hợp cần thực hiện nhiều lệnh cho nhiều trạm lẻ và trong một chu trình ngắn

Việc xây dựng thiết bị có cấu trúc dạng Modul có ý nghĩa rất lớn không chỉ về tính mở của hệ thống mà nó còn tối ưu hóa việc thực hiện các nhiệm vụ kết nối số liệu Quá trình vận hành của khối Modul thực hiên theo đúng trình

tự của chương trình điều khiển được cài đặt trong On-chip Sau khi được cấp nguồn,CPU sẽ thực hiện các bước khởi tạo, kiểm tra và thiết lập các tham số làm việc cho Modem và các thành phần khác Nếu chưa có lệnh nào được khối trung tâm gửi tới thì tín hiệu rỗi được báo tới trung tâm và vòng đợi sẽ

được thực hiện cho tới khi có tín hiệu yêu cầu thực hiện lệnh của trung tâm CPU sẽ bắt tay với khối trung tâm và tiếp nhận lệnh, phân loại và bắt đầu chu trình thực hiện lệnh và chuyển sang trạng thái bận

Để khởi đầu một chu trình, CPU sẽ lệnh cho Modem quay số tới số máy của trạm lẻ nằm trong chuỗi lệnh thực hiện Nếu một kết nối thành công, CPU

sẽ gửi gói lệnh yêu cầu trạm lẻ thực hiện và báo kết quả Sau khi thực hiện xong lệnh, trạm lẻ sẽ gửi một gói số liệu kết quả thực hiện CPU tiếp nhận kết quả và thực hiện lệnh tiếp theo trong chuỗi lệnh Nếu chuỗi lệnh đã thực hiện xong, CPU thực hiện các công việc sau:

- Lệnh cho Modem kết thúc kết nối, giải phóng kênh truyền

- Tổng hợp các số liệu kết quả thực hiện lệnh với trạm lẻ

- Tạo gói và gửi số liệu về cho khối điều khiển trung tâm

Sau khi hoàn tất công việc, CPU chuyển về trạng thái rỗi và thông báo kết thúc một chu trình thực hiện lệnh, sẵn sàng tiếp nhận và thực hiện các lệnh tiếp theo.Thiết kế kỹ thuật thiết bị điều khiển trung tâm tại phụ lục 1 hình 1.2

2.3 Phần mềm điều khiển mạng đo mưa

Phần mềm KTM_NET5 được cài trên máy tính là trung tâm điều khiển của toàn mạng đo với các chức năng sau:

- Quản lý, điều hành sự làm việc của các trạm đo trong mạng

- Là nơi duy nhất để cài đặt các tham số làm việc của mạng

- Thu nhận, lưu trữ số liệu mưa và trạng thái làm việc của các trạm đo trong mạng

- Lưu trữ số liệu đo ở dạng thuận tiện cho người sử dụng

Hình.2.7 Màn hình hiển thị số liệu mưa thời gian thực tại trung tâm điều hành

2.4.1 Chế độ làm việc

Phần mềm KTN_NET5 có hai chế độ làm việc, tùy theo thực đơn “ lựa chọn->

chế độ kết nối” nào được chọn: Tự động hoặc Nhân công khi mới khởi động

máy, chế độ mặc định là nhân công Trong chế độ tự động kết nối, các thao tác

trong chế độ Nhân công sẽ bị cấm

Chế độ Nhân công thường được dùng trong trường hợp cần theo dõi liên

tục, không định kỳ tới một số trạm nào đó trong mạng; hoặc khi cần kiểm tra sự hoạt động của các trạm Với chế độ này, người điều hành có thể kết nối với bất

kỳ trạm đo nào có trong danh sách quản lý, tại bất cứ thời điểm nào và thực hiện

“kết nối” bao gồm:

- Thiết lập lại đồng hồ làm việc cho trạm đo

- Đọc lượng mưa từ bộ nhớ lưu trữ của trạm đo

- Kiểm tra trạng thái làm việc của trạm đo

- Xóa và định dạng lại bộ nhớ của trạm đo

Nếu chọn chế độ kết nối tự động, phần mềm điều khiển sẽ tự động quay

và kết nối với các thuê bao của các trạm đo có tham số tự động kết nối theo chu

kỳ nằm trong danh sách quản lý của phần mềm điều khiển, các trạm còn lại trong danh sách sẽ bị bỏ qua

Số liệu đo mưa tự động tại các trạm được phân chia theo ngày làm việc (từ 7:00 đến 7:00 ngày hôm sau), mỗi ngày lại chia làm hai nửa ngày: từ 7:00

đến 19:00 và từ 19:00 đến 7:00 ngày hôm sau Tại mỗi thời điểm cập nhật số liệu, ngoài số liệu mưa của chu kỳ đang đo, tổng lượng mưa từ đầu nửa ngày hiện tại đến thời điểm của chu kỳ đang đo cũng được cập nhật về máy tính trung tâm Việc cập nhật cả hai số liệu đo mưa này cho phép người sử dụng kiểm tra

độ tin cậy của số liệu đo, ngoài ra trong trường hợp do sự cố đường truyền hoặc

do nguyên nhân khách quan nào đó mà không nhận được số liệu của một vài chu kỳ đo, người sử dụng số liệu có thể dựa trên các số liệu thu được để suy ra những số liệu đo của các chu kỳ còn thiếu Trên màn hình hiển thị số liệu mưa thời gian thực tại trung tâm điều hành, các tín hiệu cảnh báo khi xuất hiện ngưỡng mưa nguy hiểm có khả năng xẩy ra lũ quét ở bất kỳ trạm đo nào trong mạng cũng được đưa về, đèn đỏ sẽ nháy liên tục tại cột số liệu của trạm nơi có báo động và kèm theo âm thanh phát ra từ máy tính.(xem hình 2.7) Tại các thời

điểm 7:00 và 19:00 hàng ngày phần mềm KTM_NET5 sẽ tiến hành đồng bộ lại thời gian cho toàn mạng theo đồng hồ của máy tính trung tâm

2.4.2 Tham số làm việc của mạng

Trạm điều khiển trung tâm làm việc với các tham số sau:

- Cổng COM: là cổng kết nối với Modem

- Chu kỳ kết nối

Thời gian thực của mạng đo: là thời gian của máy tính trạm trung tâm

- Chu kỳ đo và kết nối hiện hành

- Chu kỳ đo và kết nối mới (nếu có thay đổi)

- Thời điểm chu kỳ mới có hiệu lực

Các tham số này được thể hiện và

đặt tại thực đơn “Lựa chọn->Đặt tham số

kết nối” (phím tắt F4) thông qua cửa sổ

“Đặt cấu hình làm việc”.Cổng COM cần

chọn phù hợp với cổng đang kết nối với

Modem Phần mềm sẽ tự động lưu trữ tham

số này cho lần khởi động sau Do đó nếu

không có sự thay đổi về kết nối, tham số

này không cần đặt lại.Việc đồng bộ về thời gian trong toàn mạng có ý nghĩa hết sức quan trọng, phản ánh tính xác thực và thống nhất khi báo về trung tâm Với mỗi mạng đo, chu kỳ kết nối số liệu là một tham số làm việc rất quan trọng Nếu có sự thay đổi, chu kỳ mới sẽ tự động cập nhật tại “thời điểm hiệu lực” tính theo đồng hồ máy tính Tham số này do phần mềm máy tính quản lý,

có ý nghĩa thể hiện tính chi tiết của số liệu, nếu chu kỳ lớn, việc quay số kết nối sẽ thưa hơn và lượng mưa báo về là tổng lượng mưa của cả chu kỳ như vậy chúng ta không biết được tình trạng mưa tại các thời điểm trong chu kỳ đó Tuy nhiên, nếu chu kỳ quá nhỏ trạm trung tâm sẽ phải quay số và kết nối liên tục nhưng chúng ta lại có thể kiểm soát được tình trạng mưa một cách chi tiết

và kịp thời Do vậy, tùy điều kiện thời tiết và mục đích sử dụng số liệu mà ta lựa chọn tham số này một cách hợp lý nhất Tuy nhiên khi chọn chu kỳ kết nối, quan trắc viên cần tính toán sao cho thời gian quay số và kết nối để lấy số

liệu từ tất cả các trạm đo trong mạng phải nhỏ hơn một chu kỳ đo

2.4.3 Quản lý danh sách trạm đo

Thực đơn “Quản lý->Danh sách trạm đo” kích hoạt sẽ mở cửa sổ quản

lý danh sách các trạm đo mà phần mềm đang quản lý:

Các thuộc tính của các trạm đo mà phần mềm quản lý bao gồm:

- Tên của trạm đo

- Số điện thoại của trạm đo

- Tự động kết nối số liệu theo chu kỳ

- Các thông số phụ

Các trạm được coi là khác nhau khi cả tên trạm và số điện thoại khác nhau Nếu 1 trong 2 tham số này giống nhau, phần mềm sẽ coi đó là 1 trạm Núm “Thêm/Sửa” nếu được ấn, phần mềm sẽ dựa trên so sánh này để quyết

định thêm trạm mới hoặc thay đổi thuộc tính của trạm Nếu cần thay đổi các

thuộc tính khác của trạm, chỉ cần chọn thuộc tính phù hợp và kích núm này

Tham số “Tự động kết nối theo chu kỳ” của trạm nào được chọn, trạm

đó sẽ nằm trong danh sách mà phần mềm tự động theo dõi và kết nối theo chu

kỳ đã đặt Các tham số phụ chỉ là những thông tin gợi nhớ, liên quan đến trạm

đo, không có tác dụng về mặt kết nối số liệu

Núm “Xoá bỏ” sẽ loại trạm đang đo ra khỏi danh sách Núm này chỉ nên sử dụng khi cần giảm bớt số lượng trạm đo trong mạng Mọi thay đổi chỉ

được lưu lại khi kích núm “Chấp nhận”

Tuy nhiên, có một điểm lưu ý, sự thay đổi về danh sách trạm đo chỉ

được phần mềm cập nhật lại trong 2 trường hợp sau:

- File số liệu lưu trữ (*.xls) của ngày hiện tại chưa có

- Chuyển sang một ngày làm việc mới

Sở dĩ có những yêu cầu trên là do, nếu phần mềm đang làm việc và lưu trữ số liệu trong 1 file Excel, tên file chính là ngày-tháng-năm hiện tại (ddmmyyyy.xls), số liệu đang được lưu theo danh sách cũ, danh sách mới chỉ

có hiệu lực khi số liệu lưu trữ được chuyển đổi sang file khác

Để phần mềm làm việc tức thời với danh sách trạm đo mới trong khi đã tồn tại file số liệu lưu trữ của ngày, cần làm các bước sau:

Chương 3

Mạng đo và truyền số liệu mưa thời gian thực lắp đặt

tại lưu vực ngàn phố –ngàn sâu

3.1 Khảo sát thực địa, lắp đặt thiết bị và vận hành mạng

Sau khi đề tài được duyệt, cùng với việc thiết kế chế tạo thiết bị, nhóm thực hiện đề tài đã tiến hành khảo sát thực địa để chọn địa điểm lắp đặt thiết

bị, các địa điểm lựa chọn cần đáp ứng các điều kiện kỹ thuật cần thiết phục vụ cho đề tài cụ thể là:

- Vị trí đo mưa đặc trưng cho lưu vực

- Có đường điện thoại riêng phục vụ thiết bị

- Số liệu quan trắc có thể phục vụ cho công tác nghiên cứu và dự báo KTTV

- Có điện lưới quốc gia và nhân viên trực thiết bị

Sơ đồ lưu vực xem Phụ lục 2

Việc lựa chọn các địa điểm hội đủ các điều kiện trên theo lưu vực sông Ngàn Phố- Ngàn sâu cũng rất khó khăn vì các tổng đài điện thoại ở một số nơi

quá cũ và dung lượng nhỏ không còn thuê bao Tuy nhiên với mục tiêu thử

nghiệm hệ thống, trước tiên việc lựa chọn ưu tiên thỏa mãn các đòi hỏi về kỹ thuật phục vụ cho việc truyền số liệu quan trắc về trung tâm Sau khi cân nhắc các địa điểm đã khảo sát chúng tôi đã lựa chọn các địa điểm lắp đặt thiết bị như sau:

6- Trạm khí tượng Hà Tĩnh

7-Một địa điểm được chọn tại Thị Xã Hồng Lĩnh

Trung tâm điều hành mạng được đặt tại Trung tâm dự báo KTTV Hà Tĩnh

Sau khi thống nhất với lãnh đạo đài KTTV khu vực Bắc Trung Bộ, chúng tôi bắt đầu tiến hành lắp đặt thiết bị Mạng đo được lắp đặt và đưa vào vận hành từ tháng 5/2006 dự kiến mạng sẽ vận hành và lấy số liệu trong mùa mưa 2006 các số liệu quan trắc của các trạm đo và số liệu lưu trữ tại trung tâm

sẽ là những kết quả để đánh giá hiệu quả của hệ thống Việc lắp đặt được tiến hành theo các quy trình kỹ thuật đã đặt ra, việc chống sét cho thiết bị được quan tâm đặc biệt do những địa điểm lắp đặt thiết bị đều nằm trong vùng có mật độ dông sét cao, các thiết bị quan trắc lắp đặt tại đây thường xuyên bị hỏng do tác động của sét Các ổ tiếp đất được thực hiện bằng các vật liệu chuyên dụng ngoài ra việc sử dụng thêm phụ gia trong những trường hợp cần thiết cho phép chúng tôi đạt được mức điện trở tiếp đất cần thiết Tất cả các

đường truyền tín hiệu từ sensor về khối xử lý đều được đi ngầm trong ống nhựa và vỏ bọc kim được nối đất ở cả hai đầu Sau khi lắp đặt xong thiết bị tại các điểm đã chọn, chúng tôi đã cho vận hành thử hệ thống mạng lưới

Trong suốt thời gian vận hành, thiết bị điều khiển mạng làm việc ổn

định, số liệu được truyền về trung tâm chính xác Tuy nhiên do đường điện thoại chất lượng không ổn định, đặc biệt ở các trạm đo nằm cách xa các tổng

đài điện thoại do cáp đã cũ, lão hoá khi có mưa gây chập cáp không lấy được

số liệu Trong thời kỳ dông bão đường dây điện thoại quá dài chạy trần ngoài trời rất dễ bị tác động của sét làm gián đoạn đường truyền số liệu và gây hỏng thiết bị Để giảm thiểu tác hại của sét theo đường điện thoại lên thiết bị, chúng tôi đã thiết kế mạch bảo vệ đa tầng bằng các linh kiện với các thông số phù hợp nhất nhằm bảo vệ tối đa cho thiết bị và không gây suy giảm tín hiệu

đường truyền Tuy nhiên các mạch chống sét chỉ có thể hồi phục khi có tác

động của sét với cường độ không quá lớn Trong những trường hợp do tác

động của sét cường độ lớn gây cháy mạch bảo vệ sét làm gián đoạn việc truyền số liệu, việc thay thế kịp thời khối bảo vệ sét sẽ bảo đảm việc truyền số liệu liên tục, đây là công việc khó thực hiện vì các thiết bị đầu cuối nằm rải rác trên diện rộng mà việc thay thế nó không thể giao cho các cơ sở nơi đặt thiết

bị mà phải do các chuyên viên kỹ thuật thực hiện Trong suốt 6 tháng vận hành

và thử nghiệm hệ thống, mạng vận hành tốt, các thiết bị đo mưa làm việc ổn

định Tại hai điểm lắp đặt thiết bị là Hồng Lĩnh và Hương Sơn do tác động của sét có cường độ lớn gây cháy mạch bảo vệ và chúng tôi đã tiến hành thay kịp thời thiết bị Sau một thời gian vận hành mạng, chúng tôi nhận thấy rằng nguyên nhân gây sự cố nhiều nhất cho thiết bị là do sét tác động theo đường truyền số liệu Để đảm bảo hệ thống làm việc liên tục chúng tôi đã thực hiện phương án chống sét cho thiết bị bằng hộp chống sét ngoài có thể thay thế dễ dàng và không đòi hỏi tay nghề kỹ thuật và việc thay hộp chống sét khi gặp sự

cố có thể giao cho quan trắc viên của các trạm nơi đặt thiết bị Theo chúng tôi

đây là phương án tối ưu nhất bảo đảm thiết bị có thể làm việc liên tục trong mùa mưa bão

3.2 Số liệu quan trắc mưa của mạng đo lắp đặt tại Hà Tĩnh

Sau khi vận hành trong một mùa mưa, chúng tôi đã tiến hành thu thập

số liệu tại các trạm đo và các file số liệu lưu trữ tại máy chủ điều khiển mạng Trong các file số liệu được trích dẫn trong phụ lục 3, chúng tôi chỉ đưa ra một

số file số liệu đặc trưng được lưu tại máy chủ và một phần số liệu được lưư tại

7 máy đo mưa của mạng Tại các trạm đo, số liệu được lưu trong máy đầy đủ với bước ghi là 5 phút ( lượng mưa đo được trong 5 phút ) tuy nhiên do yêu cầu của đề tài chỉ để kiểm chứng độ tin cậy của việc truyền số liệu về trung tâm

mà chúng tôi chỉ lấy một phần nhỏ số liệu có trong các máy đo để phục vụ cho

các mục đích của mình Trong quá trình xây dựng phương án truyền số liệu cho đề tài, việc bảo đảm lấy đủ số liệu từ các trạm và độ tin cậy truyền số liệu

về trung tâm là vấn đề được quan tâm hàng đầu Vì vậy trong gói số liệu được truyền từ thiết bị đo về trung tâm, ngoài số liệu mưa của chu kỳ đang đo, tổng lượng mưa của nửa ngày hiện tại cũng được truyền về Số liệu này không chỉ cho phép chúng ta kiểm tra độ tin cậy của đường truyền mà còn cho phép chúng ta xác định được những số liệu không truyền về được do đường truyền

bị gián đoạn (Xem các bản ghi số liệu ở Phụ lục 3)

Trên cơ sở các số liệu thu được chúng tôi đã tiến hành phân tích và so sánh số liệu thu được qua đường truyền về trung tâm và số liệu lưu tại các thiết

bị đo của mạng (xem hình 3.1) chúng tôi đã đi đến kết luận sau:

- Số liệu truyền từ các thiết bị đo về trung tâm bảo đảm độ tin cậy;

- Đường truyền tại một số địa điểm không ổn định trong thời tiết xấu vì vậy số liệu truyền về không đủ;

- Nếu số liệu truyền về đôi khi bị thiếu, nhờ việc truyền về trung tâm số liệu tổng mưa chúng ta có thể suy ra được các số liệu mưa bị mất

Chương 4

Kết luận và kiến nghị của đề tài

Trước khi tiến hành lắp đặt thiết bị tại hiện trường, nhóm thực hiện

đề tài đã tiến hành thử nghiệm vận hành hệ thống tại chỗ Sau hai tháng thử

nghiệm, những lỗi được phát hiện đã được khắc phục, hệ thống mạng vận

hành tốt và ổn định, việc lấy số liệu được thực hiện qua tổng đài nội bộ và

qua mạng điện thoại của Hà Nội liên tục trong nhiều ngày số liệu từ các

trạm đo về máy tính trung tâm đầy đủ và chính xác, không có hiện tượng

mất số liệu Sau khi thử nghiệm xong chúng tôi đã tiến hành kiểm định thiết

bị tại trung tâm mạng lưới và tất cả các thiết bị đo đều đạt tiêu chuẩn ngành, tháng 5/2006 chúng tôi bắt đầu việc lắp đặt thiết bị tại Hà Tĩnh

Sau một mùa thử nghiệm, chúng tôi đã tiến hành kiểm tra lại toàn bộ

các thiết bị được lắp đặt và tiến hành lấy số liệu lưu trữ tại 7 thiết bị đo cùng

với nhật ký của thiết bị Trên cơ sở các số liệu lưu tại các trạm đo và số liệu

thu được tại máy tính trung tâm cùng với việc kiểm tra lại tình trạng kỹ

thuật của thiết bị cùng với việc đối chiếu với nhật ký thiết bị do các trạm

theo dõi và ghi lại, chúng tôi có những kết luận sau:

Về mặt kỹ thuật, hệ thống mạng vận hành liên tục chương trình điều

khiển mạng vận hành theo đúng các chức năng thiết kế, thiết bị điều khiển

trung tâm làm việc ổn định chưa xẩy ra bất kỳ sự cố kỹ thuật nào Các thiết

bị đo mưa làm việc ổn định và vận hành theo đúng các ý đồ thiết kế ban

đầu, số liệu được lưu trữ đầy đủ Trong tổng số 7 trạm đo có 3 trạm đã xảy

ra sự cố cụ thể như sau:

- Trạm Hồng Lĩnh mạch bảo vệ bị cháy do tác động của sét

- Trạm Hương Sơn hai lần phải thay mạch bảo vệ sét

- Trạm Chu Lễ mạch bảo vệ sét bị hỏng

Việc khắc phục những sự cố này được thực hiện ngay sau khi các trạm báo

về trung tâm điều hành tại Hà Tĩnh bằng cách thay thế thiết bị đo mới đã có

sẵn tại chỗ Với phương án bảo đảm kỹ thuật này, thời gian gián đoạn lấy

được đặc biệt đối với những thiết bị đo có đường truyền phải kéo quá xa hoặc đường truyền quá cũ dễ chập làm nhiễu đường truyền Tuy nhiên với việc truyền tổng lượng mưa nửa ngày cùng với lượng mưa hiện tại cho phép chúng ta có thể suy ra được lượng mưa của những chu kỳ còn thiếu Ngoài

ra trong trường hợp khẩn cấp cần xác định lượng mưa của chu kỳ không lấy

được số liệu ở một trạm nào đó trong mạng, quan trắc viên có thể chuyển sang chế độ nhân công để hỏi lượng mưa này

Với những kết quả thu được có thể khẳng định rằng: các thiết bị đo

và hệ thống mạng cùng các chương trình điều khiển đáp ứng đầy đủ các mục tiêu đề tài đã đề ra Đối với đường truyền số liệu qua mạng điện thoại

cố định cần có thêm các giải pháp kỹ thuật bổ sung nhằm nâng cao hơn nữa

độ tin cậy của đường truyền vì những hệ thống quan trắc và cảnh báo thường chỉ lắp đặt ở các vùng núi hoặc vùng sâu vùng xa với hạ tầng kém,

cũ kỹ và không bảo đảm kỹ thuật Giải pháp cụ thể theo chúng tôi có thể thực hiện như sau: đường điện thoại từ trạm điện thoại đến thiết bị cần sử dụng cáp riêng, chất lượng tốt, có bọc kim, phải chạy ngầm và được bảo vệ trong ống nước được nối đất bảo vệ Giải pháp này sẽ bảo đảm chất lượng

đường truyền và cho phép chúng ta bảo vệ đường truyền khi thời tiết xấu hạn chế đến mức thấp nhất tác động của sét và khả năng mất số liệu sẽ không đáng kể Ngoài ra cần nghiên cứu áp dụng các phương thức truyền số liệu khác như mobile, vô tuyến… để có thể xây dựng các hệ thống đo và truyền số liệu thời gian thực với các phương thức truyền số liệu khác nhau, cho các vùng với các hạ tầng cơ sở khác nhau