Nghiên cứu xây dựng phần mềm trợ giúp vận hành hệ thống tưới trên nền tảng internet

Tác gi Nguy n Th Vân... ngh SCADA trên các h th ng thu nông là không hi u qu.. Công ngh này.

B GIÁO D C VÀ ÀO T O B NÔNG NGHI P VÀ PTNT

Sau m t quá trình h c t p và nghiên c u, đ n nay lu n v n th c s v i đ tài:

“Nghiên c u xây d ng ph n m m tr giúp v n hành h th ng t i trên n n t ng internet” đã đ c hoàn thành v i s n l c c a b n thân và s giúp đ c a các

th y, cô giáo, b n bè và đ ng nghi p

Tôi xin trân tr ng c m n các th y, cô giáo Tr ng i h c Thu l i cùng toàn th các th y cô giáo trong khoa K thu t Tài nguyên n c đã giúp đ tôi r t nhi u trong su t th i gian h c t p t i tr ng

Tôi xin bày t lòng bi t n sâu s c t i th y giáo PGS.TS Ph m Ng c H i và th y giáo PGS.TS Nghiêm Ti n Lam là nh ng ng i đã tr c ti p h ng d n, ch b o tôi trong

su t quá trình làm lu n v n đ tôi có th hoàn thành lu n v n này

Tôi xin chân thành c m n lãnh đ o Vi n Khoa h c Khí t ng Th y v n và

Bi n đ i Khí h u đã t o m i đi u ki n thu n l i đ tôi có đi u ki n h c t p, nghiên

c u chuyên sâu, nâng cao trình đ chuyên môn nghi p v nh m hoàn thành t t h n

n a nhi m v trong l nh v c đang công tác

Cu i cùng, tôi xin chân thành c m n gia đình, b n bè và đ ng nghi p đã luôn

đ ng viên, giúp đ tôi trong quá trình làm lu n v n

ây là l n đ u tiên nghiên c u khoa h c, v i th i gian và ki n th c có h n,

ch c ch n không tránh kh i nh ng khi m khuy t, tôi r t mong nh n đ c nhi u ý

ki n góp ý c a các th y cô giáo, các cán b khoa h c và đ ng nghi p đ lu n v n

đ c hoàn thi n h n

Xin chân thành c m n!

Hà N i, ngày tháng n m 2015

Tác gi Nguy n Th Vân

Tên tôi là Nguy n Th Vân, tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên c u

c a riêng tôi Nh ng n i dung và k t qu trình bày trong Lu n v n là trung th c và

ch a đ c ai công b trong b t k công trình khoa h c nào, n u vi ph m tôi xin

ch u hoàn toàn trách nhi m

Tác gi

Nguy n Th Vân

M U

1 Tính c p thi t c a tài

N c ta là m t n c có n n kinh t ph thu c ch y u vào nông nghi p T

n m 1955 đ n nay, công tác th y l i phát tri n ngày càng m nh m nh t là sau gi i phóng mi n Nam n m 1975 Tính đ n nay, c n c đã có trên 110 h th ng th y nông v a và l n, hàng nghìn h th ng th y l i nh , bao g m trên 650 h đ p l n có dung tích t 1 tri u m³ tr lên, trên 2000 tr m b m l n và v a, g n 5000 c ng t i tiêu l n và đ c xây d ng trên các sông su i và đê bi n

Nhìn chung các h th ng th y l i ch a đ c xây d ng đ ng b và hoàn ch nh

t đ u m i đ n m t ru ng H n n a, các thi t b ph c v cho qu n lý khai thác không đ c trang b đ y đ do đó gây khó kh n cho qu n lý s d ng Chính vì v y

đã làm gi m hi u qu c a các công trình th y l i

Vi c qu n lý khai thác các h th ng th y l i nói chung chú ý v m t ch t

l ng, tính khoa h c mà n ng v quy trình, th t c m t cách lý thuy t th hi n các

đi m:

• Ch a l p và th c hi n k ho ch dùng n c và phân ph i n c m t cách khoa

h c và h p lý

• Ch a theo dõi đánh giá hi u qu các ho t đ ng t i, tiêu, c p và thoát n c

th ng xuyên qua các n m khai thác

• Các công trình đi u ti t n c trên h th ng kênh không đ c trang b hoàn

ch nh và các thi t b đi u khi n hi n đ i, không l p và th c hi n quy trình qu n lý

đ phân ph i n c theo k ho ch

• Vi c đóng m c ng l y n c, phân ph i n c còn tùy ti n do đó gây lãng phí

n c trong qu n lý s d ng, nhi u c ng b ng vì h h ng không đ c s a ch a

• Ch a v n d ng, khai thác h th ng d li u thông tin có liên quan đ s d ng chúng m t cách hi u qu trong qu n lý khai thác h th ng Th y l i

Nh ng v n đ trên cho th y vi c qu n lý các công trình th y l i còn y u kém, thách th c m i đ t ra là ph i có bi n pháp qu n lý phù h p nh m mang l i hi u qu cao

tr giúp cho công tác qu n lý v n hành các công trình th y l i nh m nâng cao hi u qu qu n lý và khai thác c a các công trình, đ tài lu n v n Th c s

“Nghiên c u xây d ng ph n m m tr giúp v n hành h th ng t i trên n n

t ng internet” đ c th c hi n v i nhi m v ng d ng các ti n b c a công ngh thông tin đ xây d ng m t b công c tr c tuy n tr giúp cho công tác qu n lý v n hành các h th ng t i thông qua m ng internet V i vi c s d ng công ngh l u

tr và x lý d li u tr c tuy n, các đ n v qu n lý v n hành h th ng có th truy c p qua internet đ c p nh t s li u, tính toán nhu c u n c t i và đ a ra các ph ng

án đi u ti t c p n c tr c tuy n mà không c n mua và cài đ t ph n m m Ngoài ra,

h th ng ph n m m tr c tuy n v i giao di n hoàn toàn b ng Ti ng Vi t c ng s t o

đi u ki n thu n ti n cho ng i s d ng Do đó, vi c th c hi n đ tài nghiên c u có

ý ngh a khoa h c và th c ti n

2 M c đích c a tài

M c đích chính c a đ tài là nghiên c u c s ph ng pháp lu n và xây d ng

m t h th ng ph n m m tr c tuy n tr giúp công tác qu n lý v n hành các h th ng

t i d a trên n n t ng internet và áp d ng thí đi m cho h th ng t i Phú Ninh t nh

Qu ng Nam Ph n m m tr c tuy n s tr giúp cho vi c tính toán nhu c u n c cho cây tr ng, nhu c u n c h th ng, đi u ti t c p n c nh m nâng cao hi u qu qu n

- Ph ng pháp th c nghi m, th c t đ ki m tra tính u vi t c a công c

- Ph ng pháp chuyên gia đ phân tích, đánh giá ki m đ nh k t qu

4 K t qu d ki n đ t đ c

- B công c ph n m m tr giúp qu n lý v n hành d a trên n n t ng internet

- K t qu th nghi m cho h th ng Phú Ninh Xác đ nh đ c nhu c u n c

c a cây tr ng và c a h th ng, dòng ch y đ n công trình và ch đ đi u ti t c p

CH NG 1: T NG QUAN CÁC PH N M M ANG C NG D NG 1.1 Tình hình nghiên c u trên th gi i

1.1.1 Các công ngh th ng đ c s d ng

Các h th ng tr giúp qu n lý v n hành c p n c t i đã đ c phát tri n và

ng d ng r t nhi u n c trên th gi i, trong đó đi n hình là các h th ng c a Úc,

M , Canada Trong vòng 20 n m qua, nhi u công ngh đã đ c ng d ng trong các

h th ng tr giúp qu n lý v n hành t i, m t s công ngh hi n đ i, mang l i hi u

qu cao có th k đ n nh các công ngh SCADA, WebGis…

1.1.2 Công ngh SCADA

SCADA là ch vi t t t c a Supervising Control and Data Acquisition, có ngh là đi u khi n giám sát và thu th p s li u ây là m t công ngh cho phép thu th p thông tin d li u t nh ng c m bi n t xa liên t c, là công ngh r t phù h p đ nâng cao hi u qu khai thác công trình thu l i Nh ng thi t b này

đ c k t n i v i nh ng liên k t tín hi u ho c đ ng truy n v i b ng truy n t

th p đ n cao truy n đ n các trung tâm d li u giúp cho các chuyên gia giám sát

và đi u khi n h th ng Công ngh SCADA là m t h th ng m ng m và m ng đóng, có th ph n h i tr c ti p trong h th ng Công ngh này đ c áp d ng cho vùng t i Orange Cove c a M t đ ng đi u hành qu n lý t i thông qua h

th ng thông tin là m t h th ng đ c hi n đ i hóa trong công tác qu n lý các

tr m b m t i và h th ng cung c p n c b ng công ngh giám sát, đo đ c và quy t đ nh đi u hành t đ ng H th ng này đã giúp cho vùng h ng l i gi m

đ c n ng l ng đi n dùng, chí phí s d ng đi n trong v n hành, mang l i

hi u qu cho vi c t i, đáp ng nhu c u các ch s s d ng n c

1.1.3 Công ngh WebGis

WebGIS là m t h th ng ph c t p cung c p truy c p trên m ng v i nh ng

ch c n ng nh là l u tr hình nh, h p nh t d li u, thao tác d li u, phân tích và

hi n th d li u không gian Công ngh này đ c dùng đ qu n lý h đ p và h th ng

t i Kwater c a Hàn Qu c, đ c phát tri n đ giám sát an toàn h đ p và k thu t

d báo nhu c u n c trong th i gian ng n Phát tri n k thu t v n hành t i u đ p

và d báo ch t l ng n c Qu n lý thông tin sông ngòi và c s h t ng th y l i

v i GIS

1.2 Tình hình nghiên c u Vi t Nam

Tr c s phát tri n c a công ngh thông tin, ngành th y l i c ng có các trung tâm tin h c có các ng d ng r t h u ích vào th c t Các trung tâm này

th ng tr c thu c các tr ng, vi n nghiên c u ng th i, d i s tài tr c a

n c ngoài, c ng có m t vài h th ng thông tin đang t n t i và ho t đ ng trên đ a bàn c n c Trong đó ph i k đ n m t s s n ph m khoa h c công ngh n i b t

nh sau

1.2.1 Công ngh SCADA

Công ngh SCADA đã đ c áp d ng khá ph bi n trong công tác qu n lý

h th ng t i c mi n B c và mi n Nam Mi n B c, Tr ng i h c Th y l i

và Trung tâm Công ngh ph n m m Th y l i thu c Vi n KHTL Vi t Nam đã có

nh ng ng d ng r t đáng trân tr ng phía Nam, có Phòng H p tác và Qu c T ,

Vi n Khoa h c Th y l i mi n Nam c ng ng d ng công ngh này đ áp d ng cho

vi c qu n lý thông tin th y l i cho nhi u h th ng

H th ng SCADA g m 2 ph n chính: Ph n m m giám sát h th ng thu nông và các thi t b ph n c ng

• Ph n m m giám sát h th ng th y nông

Ph m m m giám sát h th ng th y nông đ c xây d ng v i m c đích cung

c p thông tin k p th i v tình tr ng phân ph i n c trên h th ng thu nông đ giúp cán b qu n lý đi u hành phân ph i n c h p lý nh m cung c p n c đ và đ ng

đ u trên các khu v c c a h th ng và phát hi n nh ng v trí l y nhi u ho c th a

n c Nh v y, ph n m m giám sát H th ng thu nông là m t công c ti n ích đ i

v i các công ty Khai thác công trình thu l i đ t ng b c hi n đ i hoá và nâng cao

hi u qu khai thác các h th ng thu nông, gi m chi phí v n hành

Khi s d ng, ph n m m đ c cài đ t t i tr s công ty Khai thác công trình thu l i và tu đi u ki n c s v t ch t s n có, ph n m m s t đ ng k t n i

và nh n s li u t ngoài hi n tr ng v Trung tâm (n u có h th ng thi t b đ u đo

t đ ng) ho c ph i nh p b ng bàn phím các s li u báo v t hi n tr ng (n u

ch a có thi t b mà ph i đo đ c b ng th công- b ng c c thu chí) N u h th ng giám sát b ng các thi t b t đ ng thì ng i qu n lý có th đi u khi n giám sát h

th ng th y nông t i b t c máy tính nào đ c cài đ t ph n m m và có kh n ng

k t n i qua đ ng đi n tho i

Giao di n c a ph n m m đ c xây d ng trên n n t ng đ i t ng b n đ (MapObjects) c a hãng ESRI Nh v y, ph n m m làm vi c v i m t đ i t ng

b n đ đ a lý (đã đ c s hoá) v i đ y đ các tính n ng qu n lý v m t đ a lý Nó

v a giúp cho ng i s d ng d dàng đi u hành h th ng quan tr c, đ ng th i có

th hình dung c th v h th ng thu nông đang đi u hành Trong báo cáo này xin

gi i thi u chi ti t v ph n m m trong đi u ki n s d ng đ ng b v i h th ng thi t

b đo n c t đông, t xa

• Tính n ng c a ph n m m giám sát h th ng thu nông:

- Thu th p d li u t c th i: Ph n m m cho phép ng i s d ng có th quan sát s li u các tr m, b t k th i đi m nào b ng cách quay s c ng b c t i

tr m Ví d t i m t th i đi m nào đó cán b qu n lý mu n bi t m c n c, đ m

c ng và l u l ng t i các đi m trên h th ng, có th chuy n ch đ đo đ c và ghi vào t p d li u theo chu k (hàng gi hay hàng vài gi ) sang ch đ giám sát

t c th i

- Thu th p theo chu k : Sau khi đã đ nh chu k thu th p d li u cho ph n

m m, máy tính s t đ ng quay s xu ng các tr m, thu th p s li u quan tr c và ghi vào c s d li u Tu theo m c đ chính xác mà ng i qu n lý mu n, có th cài đ t quan tr c s li u theo t ng gi hay m i ngày 4 l n nh ch đ quan tr c khí t ng thu v n ho c có th theo phút Tính toán l u l ng, l ng n c (m3

) theo ngày, theo đ t t i ho c c v qua công trình đo n c t các s li u đo

- Hi n th d li u: Các s li u thu th p, l u l ng, l ng n c qua công trình đo n c đ c hi n th d i d ng b ng, d ng đ th theo th i gian và theo yêu

c u c a ng i s d ng

- i u khi n t xa: ch đ quay s c ng b c, ph n m m cho phép v n

hành đóng m c a c ng (n u c ng v n hành b ng đ ng c ) ho c t t m máy b m

- i u khi n giám sát t i nhi u n i: Ng i s d ng có th cài đ t ph n m m

t i nhà, t i máy tính xách tay và k t n i t i các tr m đo qua đ ng đi n tho i

Nh v y, có th đi u khi n giám sát h th ng th y nông c a h t i b t c n i nào trên th gi i mi n là đó có đi u ki n k t n i v i m ng đi n tho i công c ng

- Thi t b ngoài hi n tr ng (t i các đi m đo):

 Thi t b thu th p s li u (RTU);

- Thi t b t i Trung tâm đi u hành:

 Máy tính; Thuê bao đ ng đi n tho i ho c thi t b thu phát vô tuy n;

 Modem đi n tho i (ho c modem vô tuy n trong tr ng h p thu phát b ng vô tuy n);

 Ch ng sét đ ng đi n tho i ho c vô tuy n

Nguyên lý ho t đ ng c a các thi t b

Các tín hi u c a các thi t b đo m c n c, đ m c ng, đo m a đ c đ a

đ n h p k thu t, trong đó có thi t b RTU (Remote Terminal Unit) đ t t i hi n

tr ng M c đích h p k thu t là chuy n đ i, chu n hóa các tín hi u đi n t các thi t b đo ra các thông tin đo đ c m c n c, đ m c ng, l ng m a d i d ng s

đ cán b qu n lý s d ng cho m c đích qu n lý đi u hành công trình Thi t b RTU còn có ch c n ng l u tr s li u, hi n th s li u t i ch , có th giao ti p và truy n thông tin v i các máy tính kho ng cách không gi i h n qua đ ng đi n

th ai công c ng ho c thi t b truy n vô tuy n thông qua ph n m m giám sát h

th ng thu nông đã trình bày trên

• u nh c đi m c a công ngh SCADA

 u đi m:

Công ngh này là có kh n ng đ a ra đ c giao di n thân thi n ng i dùng,

có kh n ng k t n i v i các c m bi n t đ ng đo các thông tin v n c (m c n c,

ch t l ng n c) Vi c ng d ng công ngh SCADA mang hi u qu cao trong vi c

ki m soát m c n c, l ng n c c p qua đ u các kênh là r t c n thi t

 Nh c đi m:

Công ngh này ch đi u khi n và giám sát m t cách t p trung

Công ngh này ch a đ c ng d ng r ng rãi mà ch mang tính ch t ng d ng thí đi m Công ngh này không đ c ng d ng r ng rãi là do:

 Các thi t b ch y u là nh p ngo i, nên giá thành cho m t tr m đo t ng đ i

đ t

 Các thi t b khi b h ng là ph i thay th hoàn toàn không th s a đ c ây

s là gánh n ng r t l n cho các công ty KTCTTL trong quá trình s d ng h

th ng, hi n t i khó có công ty nào có th gi i quy t đ c;

 Các h th ng đ c đ u t tr c đây nh h th ng B c H ng H i, B c Ngh

An, Sông Chu, đã không chú ý đ n v n đ ch ng sét lan truy n qua đ ng đi n tho i, đ ng đi n và tín hi u t đ u đo mà ch quan tâm đ n ch ng sét tr c ti p

Vì v y các h th ng ch ho t đ ng trong th i gian ng n là h ng không ho t đ ng

đ c Vi c này đã làm cho lãnh đ o B , ngân hàng ADB cho r ng vi c đ u t công

ngh SCADA trên các h th ng thu nông là không hi u qu

 Nhà n c ch a có chính sách khuy n khích rõ ràng đ các công ty KTCTTL nâng cao hi u qu công tác qu n lý đi u hành t i, tiêu;

 Các công ty KTCTTL và các h dùng n c ch a có khái ni m c p n c theo m3 Hi n t i các công ty KTCTTL và các h dùng n c ký h p đ ng c p n c theo ha, các h dùng n c yêu c u t i là công ty KTCTTL ph i đáp ng

1.2.2 Công ngh WebGIS

Hi n nay công ngh này đ c áp d ng thí đi m vào m t s h ch a Vi t Nam Khi ng i dùng s d ng trình duy t Web vào đ a ch

ch n t nh c n xem thông tin b ng danh sách các t nh bên trái màn hình, ph n

m m s hi n th danh sách toàn b các h ch a trong tnh Ng i dùng ch n h nào

c n xem thông tin, ph m m m s d ch chuy n b n đ đ n h đó Ng i dùng ch

c n kích chu t vào h c n xem thông tin là ph n m m s hi n th :

- Thông tin t c th i và l u tr : M c n c h , dung tích h , đ m c a tràn,

l u l ng đang x qua tràn, đ m c a c ng l y n c, l u l ng đang ch y qua

n c h , đ m c a tràn, l u l ng đang x qua tràn m i lúc m i n i thông qua

m ng internet Trong tr ng h p kh n c p lãnh đ o có quy n có th đi u khi n v n hành c a tràn x l t xa

So sánh v i công ngh SCADA cho th y công ngh WebGIS có u đi m nhi u h n kh c ph c đ c các nh c đi m c a công ngh SCADA Công ngh này

c i ti n h n b i tính n ng c p nh t các thông tin t đ ng, có kh n ng trích xu t thông tin, đ ng th i có kh n ng d báo đ n gi n Công ngh WebGIS này c ng đang đ c áp d ng r ng rãi Vi t Nam

1.2.3 Công ngh Siemes

Công ngh Siemes s d ng h đi u khi n phân tán DCS DCS là vi t t t c a Distributed Control System, h th ng đi u khi n phân tán DCS là m t h th ng

đi u khi n th ng cho m t h th ng s n xu t, m t quá trình ho c b t c m t h

th ng đ ng h c nào, trong đó các b đi u khi n không t p trung t i m t n i (nh b não) mà đ c phân tán trên toàn h th ng v i m i h th ng con đ c đi u khi n b i

m t ho c nhi u b đi u khi n Toàn b h th ng các b đi u khi n đ c n i m ng

v i nhau đ có th truy n thông và giám sát

C u trúc c a h th ng DCS bao g m các thi t b giao di n d li u tr ng, h

th ng truy n thông, các máy ch trung tâm và t p h p các ph n m m Toàn b h

th ng đi u khi n đ c k t n i v i nhau thành m t m ng truy n thông công nghi p H th ng đi u khi n phân tán d a trên các ph n c ng và ph n m m đi u khi n - thu th p d li u trên c s m t đ ng truy n thông tin t c đ cao, các module đ c phân tán và t ch c theo 01 c u trúc nh t đ nh v i m t ch c n ng

và nhi m v riêng Các thi t b giao ti p trên đ ng truy n t c đ cao này cho phép ghép n i d dàng v i các b PLC, Controller, các máy tính đi u khi n giám sát khác Các ch c n ng đi u khi n đ c phân b kh p h th ng thay vì x lý t p trung trên m t máy tính đ n l Kh n ng x lý tín hi u t ng t và ch y các trình

t ph c t p là th m nh c a h th ng

Công ngh Siemens đã đ c áp d ng thí đi m vào h th ng thông tin h Bình nh, t nh Bình nh đ qu n lý và xây d ng b c s d li u cho đ p T i h Bình nh s d ng h th ng DCS trong công ngh ghép n i h th ng m ng Profibus, đây là m t trong nh ng m ng truy n thông công nghi p t c đ cao, t c

đ truy n nh n ch đ ng sau Internet tính đ n th i đi m h t i T i trung tâm qu n

lý h nh Bình đ c đ t m t máy tính ch và bàn đi u khi n trung tâm Vi c

đi u hành và giám sát h th ng đ c phân ra nhi u c p khác nhau:

- i u khi n giám sát h th ng t i ch ;

- i u khi n giám sát h th ng t i trung tâm;

- i u khi n giám sát h th ng qua m ng internet

T i máy tính trung tâm đ c cài đ t ph n m m Wincc là m t ph n m m chuyên d ng đ xây d ng giao di n đi u khi n HMI (Human Machine Interface)

c ng nh ph c v vi c x lý và l u tr d li u trong m t h th ng SCADA

u đi m c a công ngh Siemens là công ngh đi u khi n phân tán kh c ph c

đ c nh c đi m c a công ngh SCADA

1.2.4 H th ng thông tin WISDOM

H th ng thông tin WISDOM (Water Information System for the Sustainable Development of the Mekong Delta), đ c b t đ u tri n khai xây d ng

t n m 2007, d i s h p tác r t nhi u nhà khoa h c và các đ n v khoa h c trong n c và n c ngoài H th ng thông tin đ c xây d ng d a trên n n t ng v

s trao đ i gi a ng i s d ng và h th ng, b ng vi c đ t câu h i, đi u tra, đ ng

th i có th c p nh t, t i c s d li u v đ ph c v cho nhi u m c đích, nghiên

c u khoa h c, tài li u nh vi n thám, tài li u s d ng đ t, phân b dân c ,… đây là

h th ng thông tin có kh n ng trao đ i c v d li u t nh và đ ng Trong quá trình xây d ng h th ng thông tin, nhóm th c hi n đã s d ng r t nhi u c m bi n đ đo

đ c các tham s v l nh m c n c, phù sa, pH, đ d n đi n, đ có đ c chu i

s li u hi n tr ng r t t t

Nh c đi m c a công ngh này là h th ng v n ch a có s k t n i đo

tr c tuy n Bên c nh đó u đi m c a h th ng thông tin này là mã ngu n m và thông tin đ c xây d ng d a trên các t ng c u trúc khác nhau, có tính liên k t ch t

K T LU N CH NG 1

Các h th ng thông tin trong n c đã đ c áp d ng bên c nh đó m i h

th ng thông tin có nh ng u, nh c đi m khác nhau

- Công ngh SCADA: có giao di n thân thi n v i ng i s d ng nh ng ch áp

d ng mang tính t p trung, các b ph n c a công ngh ch y u nh p t n c ngoài giá thành cao, h ng ph i thay m i nên công ngh này ch a đ c áp d ng nhi u

- Công ngh WebGIS: đã kh c ph c đ c nh c đi m c a công ngh SCADA Công ngh này đã c p nh t các thông tin t đ ng, có kh n ng trích xu t thông tin, đ ng th i có kh n ng d báo đ n gi n

- Công ngh Siemens: công ngh này c ng kh c ph c đ c nh c đi m c a công ngh SCADA

- H th ng WISDOW: h th ng này v n ch a có s k t n i đo tr c tuy n nh các công ngh SCADA và WebGIS đã trao đ i trên Bên c nh đó u đi m c a

h th ng thông tin này là mã ngu n m và thông tin đ c xây d ng d a trên các

t ng c u trúc khác nhau, có tính liên k t ch t ch và logic

Nhìn chung các h th ng này c ng có nh ng u đi m t t nh ng nó ch a

kh c ph c đ c nh c đi m v giao di n và tính c p nh n Vì v y, lu n v n này s

đ a ra m t c s ph n m m kh c ph c đ c nh ng nh c đi m trên

Khi áp d ng công ngh thông tin vào qu n lý mang l i hi u qu cao trong nhi u ph n nh :

- Xây d ng các bi u m u, các quy cách b n đ , hình nh, các b thông s

c a các công trình trên h th ng công trình, đ các c p, các ngành trong c n c,

th ng kê đ y đ các c s d li u, thông tin v n hành lên h th ng thông tin

- i u tra, đánh giá nhu c u v s d ng tài li u, thông tin trong công tác ch

đ o đi u hành các c p t trung ng đ n đ a ph ng

- Xác đ nh h th ng h t ng k thu t, bao g m ph n c ng (thi t b , máy ch , liên k t truy n thông,…) và các ph n m m (các ph n m m xây d ng, các công

c đ l u tr , phân tích, đánh giá, d báo, t o d ng các c s d li u, thông tin

ph c v cho công tác ch đ o, đi u hành và t o thông tin cho ng i s d ng

CH NG 2

C S KHOA H C C A VI C NGHIÊN C U XÂY D NG PH N M M

TR GIÚP V N HÀNH H TH NG T I TR N N N T NG INTERNET 2.1 T ng quan c s khoa h c v vi c xây d ng ph n m m

phân ph i n c m t cách h p lý trên h th ng t i và làm c s cho

h ch a Các công trình này ph i bi t đ c quá trình l u l ng đ u ngu n, kh

n ng ngu n n c và các y u t này ch u nh h ng tr c ti p t đi u ki n khí t ng

th y v n

- H th ng c ng chia n c g m các c ng l y n c đ u các kênh chính đ

l y n c t công trình đ u m i vào h th ng theo yêu c u c p n c Các c ng này

có nhi m v kh ng ch l u l ng và m c n c vào các kênh theo yêu c u c a di n tích mà kênh ph trách L u l ng và m c n c này không nh ng ph thu c vào yêu c u n c mà còn ph thu c vào kh n ng c p n c c a h th ng Chính vì v y

v trí c ng, quy mô kích th c c ng c a các công trình này nói lên ch c n ng nhi m

v c a chúng trong vi c phân ph i ngu n n c m t cách h p lý b ng vi c s d ng các tài li u đ u vào có th c p nh t tr c ti p trên internet

- Các h th ng công trình đi u ti t: nh m đi u ti t l u l ng, m c n c yêu

• Bên c nh các c ng đi u ti t và h th ng kênh m ng còn có các công trình

đi u ti t khác nh : c u máng, xi phông, tràn bên, b c n c và d c n c Các công trình này c ng nh h ng đ n l u l ng và m c n c yêu c u t i cá khu v c t i

- K ho ch t i c a h th ng: đ u m i v , c n c vào s li u di n tích gieo

tr ng, l ch th i v , tình hình ngu n n c và d báo c a trung tâm khí t ng th y

v n c a t nh mà đ ra ph ng án v n hành công trình và đi u ti t n c trong h

th ng

- K ho ch tu b , s a ch a th ng xuyên các công trình đ tránh tình tr ng công trình b h h ng, làm gi m kh n ng c p n c c a h th ng

- C n c vào công su t ho t đ ng c a các h th ng c p n c nh máy b m,

c ng l y n c t ch y…

D a vào đi u ki n c a h th ng mà các công ty th y nông đ a ra k ho ch khai thác và s d ng ngu n n c m t cách h p lý Ngày nay, nh công ngh phát tri n giúp qu n lý hi u qu và theo h ng t đ ng hóa đi u ti t n c Vi c t đ ng hóa bao g m:

- T đ ng đi u ti t n c b ng ph ng pháp th y l i th ng xây d ng các

c ng l y n c đóng m t đ ng, c ng l y n c t ch y…

- T đ ng đi u ti t b ng đi n và đi n t Áp d ng ti n b khoa h c b ng cách

s d ng máy tính đ qu n lý tr c ti p, vi c s d ng ph ng pháp c b n này trong

qu n lý t đ ng hóa các h th ng th y l i ngày càng phát tri n

Trong lu n v n này, tôi s đi nghiên c u vi c t đ ng hóa b ng đi n t và xây d ng ph n m m giúp qu n lý v n hành trên n n t ng internet đ qu n lý, v n hành m t cách tr c ti p

Vi c áp d ng máy tính trong qu n lý nh m phát huy t i đa kh n ng phát tri n và ng d ng trong qu n lý dùng n c theo quan đi m h th ng, th c hi n d n

n c h p lý, tr n c, dùng n c và phân ph i nh m nâng cao giá tr s d ng n c Thi t l p và hoàn thi n kho d li u, l u tr tài li u làm c s cho vi c qu n lý h

th ng, cung c p nh ng c n c cho vi c quy t đ nh Có th phân khu v c đ thi t l p

h th ng d báo nh d báo tình hình khí t ng, th y v n (ngu n n c, l ng

m a), đo đ c đ ng thái n c ng m, đ ng thái m n c a n c trong đ t, tài li u thí nghi m t i và phân tích tình hình dùng n c D n d n thi t l p h th ng t đ ng hóa b ph n qu n lý t i, c n c vào đ c đi m và n ng l c đ u t cho khu t i, u tiên nh ng đi m th c nghi m quan tr ng và k thu t ph c t p, ti n t i phát tri n

m t s h th ng t đ ng đo n c đ n gi n, hay h th ng kh ng ch t đ ng hóa

qu n lý c a c ng

D i đây là s đ v h th ng qu n lý k t h p gi a máy tính và ng i qu n

lý (hình 2.1):

H

th ng

th a hành phân khu 1

H th ng n i thông tin

(2)

Tr m

H th ng qu n lý do ba b ph n t o thành:

- Trung tâm kh ng ch : có nhi m v phê chu n và quy đ nh quy trình v n hành, phân tích và ch nh lý s li u th ng ngày c ng nh m t kho ng th i gian dài và l p

ph ng án v n hành;

- B ph n thông tin: có nhi m v duy trì liên h các đ n v th c hành trong h

th ng v i trung tâm kh ng ch , l i d ng m ng l i thông tin đã có c a khu t i đi n đài đ hoàn thành;

- B ph n th a hành: nhi m v c a b ph n này là theo l nh c a trung tâm kh ng

ch , đo đ c và thao tác v n hành các công trình kh ng ch (các lo i c ng, thi t b và công trình đo n c) đ ng th i ph n ánh k t qu v n hành đ n trung tâm kh ng ch Công vi c này do nhân viên k thu t c a khu t i, nhân viên qu n lý n c th c hi n

Trong lu n này, chúng tôi s d ng máy tính k t h p v i m ng internet đ qu n

lý tr c ti p h th ng t i Vi c k t h p này s mang l i hi u qu cao h n trong qu n lý

Các y u t này đ c thu th p t i các tr m đo khí t ng, th y v n Các tài li u này đ c dùng đ tính toán ch đ dòng ch y đ n c a h , ch đ t i, l ng n c

t i…

2.3.2 Dòng ch y đ n

Dòng ch y đ n g m dòng ch y m t và dòng ch y ng m

Dòng ch y m t hình thành trên b m t l u v c sinh ra do m a ho c tuy t tan và

t p trung v tuy n c a ra Dòng ch y m t g m m a, dòng ch y t các sông su i, áo h

2.4 Yêu c u n c c a khu t i

phân ph i và đ nh đ c l u l ng n c yêu c u c a các lo i cây tr ng trên

h th ng, t i m t ru ng và t i các kênh c n ph i tính toán các đ i l ng sau:

- Tính toán yêu c u n c c a cây tr ng

- Tính toán yêu c u n c m t ru ng

- Tính toán yêu c u n c các đ u kênh

D a vào các công th c tính v i tài li u thu th p tr c ti p trên internet g m m a,

b c h i, b c x ánh sáng, s gi chi u n ng, t đó tính đ c ch đ t i c a cây tr ng

đ l p k ho ch s d ng n c

2.4.1 Yêu c u n c c a cây tr ng

Ch đ t i cho các lo i cây tr ng ph thu c vào nhi u y u t ph c t p nh : các

y u t khí h u, th nh ng đ t đai, lo i cây tr ng, th i gian sinh tr ng c a cây tr ng, quy mô c a h th ng t i Các y u t này l i luôn luôn thay đ i theo không gian và

Trong đó:

Wy – l ng n c trong t ng canh tác đ u th i đo n tính toán;

Wo – l ng n c trong t ng canh tác cu i th i đo n tính toán;

Vy – l ng n c hay l p n c m t ru ng đ u th i đo n tính toán;

Vo – l ng n c hay l p n c m t ru ng cu i th i đo n tính toán;

ETc – l ng b c h i m t ru ng th c t theo th i gian tính toán (mm)

ETo – l ng b c h i cây tr ng tham kh o, tính theo các công th c kinh nghi m (mm)

Kc – h s cây tr ng, ph thu c vào lo i cây tr ng và giai đo n sinh tr ng, xác

đ nh qua th c nghi m

f(u): Hàm quan h v i t c đ gió :

(ea-ed): chênh l ch gi a áp su t h i bão hoà nhi t đ trung bình c a không khí

Peff: l ng m a hi u qu trong th i đo n tính toán (mm)

Pm a: l ng m a th c t trong th i đo n tính toán theo mô hình MTTK (mm) C: % l ng m a s d ng đ c trong th i đo n tính toán

 Tính m a hi u qu ph thu c theo c ng đ m a (FAO/AGLW):

Peff = 0.6*Pm a - 10 khi Pm a < 70 mm (2-6)

Peff = 0.8*Pm a - 24 khi Pm a > 70 mm (2-7)

2.4.2 Y u c u n c t i m t ru ng

tính toán đ c yêu c u n c t i m t ru ng c n ph i xác đ nh đ c ch đ

t i cho m i lo i cây tr ng

Ch đ n c đó ph i th a mãn các đi u ki n sau:

- m b o cung c p đ và k p th i n c vào ru ng theo đúng nhu c u c a ch đ

t i cho các lo i cây tr ng, th a mãn các nhu c u dùng n c trong các khu t i

- Phù h p v i đi u ki n kinh t khi thi t k m t h th ng m i và t o đi u ki n t t cho vi c qu n lý, khai thác

- Phù h p v i k ho ch s n xu t nông nghi p và t ch c lao đ ng trong khu t i

Tij - th i gian t i c a cây tr ng th i l n t i th j (ngày);

i - t l di n tích c a cây tr ng th i so v i di n tích c a toàn khu t i ;

i - di n tích c n t i c a cây trông th i (ha)

Ω - t ng di n tích t i c a toàn h th ng, bao g m nhi u lo i cây tr ng (ha)

Sau khi có h s t i c a h th ng t đó ti n hành tính toán l u l ng n c yêu

c u t i m t ru ng d a vào công th c sau:

Qnet = q CR 10-3 (m3/s) (2.9)

CR – di n tích kênh chân r t ph trách (ha);

2.4.3 Yêu c u n c đ u h th ng

tính l u l ng l y vào đ u h th ng ta d a vào h s t i thi t k sau đó tính

l u l ng d n t kênh c p d i lên kênh c p trên và t cu i kênh v đ u kênh theo công th c sau:

Qbr = Qnet + Qtt = Qnet + SL (2.10)

Trong đó:

S - t n th t tuy t đ i trên m t đ n v chi u dài kênh (l/s-km)

m net

m net

L – chi u dài kênh m ng (km)

Qbr – l u l ng c n l y vào đ u đo n kênh (m3

L u l ng c n l y vào đ u h th ng thay đ i khi h s t i thay đ i

Khi l u l ng th c c n thay đ i, h s s d ng n c c ng thay đ i Do đó c n

ph i tính l i h s s d ng n c c a h th ng

H s s d ng n c khi l u l ng th c c n thay đ i đ c tính theo công th c:

1 1

− +

=

m ht

m

αη

net

q

q q

q Q

, ,

=

=

(2-13)

2.5 C s khoa h c tính toán đi u ti t h ch a

Nguyên lý đi u ti t dòng ch y b ng h ch a d a vào ph ng trình cân b ng n c

Vi-1: dung tích h ch a th i đi m ti-1, đ u th i đo n tính toán l y Vi-1 = VDBT

Vi : dung tích h ch a th i đi m ti, cu i th i đo n tính toán c n tìm

ti: th i đo n tính toán cân b ng th i

Qvi: l u l ng n c ch y vào h trong th i đi m ti

qri: l u l ng n c ra kh i h ch a bình quân trong th i đo n ti g m l ng n c

2 + A H −h−B=

g b

Q h

c

h H g b

Q h

=> a

K T LU N CH NG 2

Xây d ng c s khoa h c c a vi c nghiên c u áp d ng ph n m m internet là

m t ph n quan tr ng đ thi t l p ph n m m Các c s trên nh ng tài li u quan tr ng

CH NG 3

GI I THI U C U TRÚC VÀ C S D LI U C A PH N M M 3.1 Thi t k c u trúc và xây d ng c s d li u

H th ng t i bao g m nhi u khu t i v i các công trình đ u m i khác nhau

n m phân b theo không gian M i khu t i có các lo i đ t khác nhau v i các ch

đ canh tác cây tr ng khác nhau tính toán nhu c u n c cây tr ng và yêu c u

n c c a c khu t i nh m tr giúp cho vi c qu n lý c n thu th p các lo i s li u c

b n đ đ a vào trong c s d li u C u trúc c a c s d li u ph c v cho qu n lý

và tính toán nhu c u n c t i bao g m các b ng d li u qu n lý v khu t i, th

nh ng, c c u cây tr ng, lo i cây tr ng, tr m khí t ng và s li u khí t ng M i

lo i s li u bao g m nhi u tr ng khác nhau, trong m i tr ng ch a các d ng s

li u khác nhau C u trúc c a c s d li u đ c th hi n trong hình 3.1:

Hình 3.1: C u trúc c a c s d li u qu n lý và tính toán nhu c u t i

C s d li u đ c xây d ng trên n n Microsoft SQL Server 2012 Các b ng

2 Name_VN nvarchar(50) Tên khu t i

3 Location nchar(10) V trí khu t i d c theo kênh chính

4 XsecId Int Mã s m t c t ngang kênh chính

7 PatternId Int Mã s c c u cây tr ng

9 FieldEff Float H s hi u ích khu t i

10 CanalEff Float H s hi u ích kênh m ng

11 ConveyEff Float H s v n chuy n n c trong kênh

12 IrrigatedArea Float Di n tích th c t i (ha)

13 IrrigatedFlow Float L u l ng n c t i (m/s³)

14 FieldLevel Float Cao đ khu t i (m)

15 IrrigatedDepth Float sâu t i (m)

16 FlowReq Float Yêu c u l u l ng n c t i (m/s³)

17 StageReq Float Yêu c u m c n c t i (m)

19 RequirementType Int nhu c u n c (m c n c hay l u l ng)

20 GateCount Int S c a c ng đ u kênh

21 GateLevel Float Cao đ đáy công đ u kênh (m)

22 GateWidth Float r ng c ng đ u kênh (m)

23 GateHeight Float cao c ng đ u kênh (m)

24 CanalWidth Float r ng đáy kênh (m)

B ng 3.2: C u trúc b ng d li u WRQ_Stations

2 Name_VN nvarchar(50) Tên tr m khí t ng

3 TempId Int Mã hi u t p s li u nhi t đ

4 WindId Int Mã hi u t p s li u gió

13 Anenometer Float cao đo gió (m)

14 RainA Float H s A c a công th c m a hi u qu

15 RainB Float H s B c a công th c m a hi u qu

16 RainC Float H s C c a công th c m a hi u qu

17 RainD Float H s D c a công th c m a hi u qu

18 RainX Float Ng ng l ng m a c a công th c m a hi u

qu

19 RainForm Int Mã công th c m a hi u qu

21 VapForm Int Mã công th c tính b c h i

22 RadForm Int Mã công th c tính b c x

5 InfiltrationRate float T c đ th m ban đ u

6 PercolationRate float T c đ th m n đ nh

8 SaturatedDepth float sâu t ng bão hòa

9 AvailableMoisture float m đ t ban đ u

10 InitialDepletion float thi u h t m ban đ u

B ng 3.5: C u trúc b ng d li u WRQ_Crops

2 Name_VN nvarchar(50) Tên cây tr ng

3 PlantDate smalldatetime Ngày gieo tr ng

17 DepletC float thi u h t m giai đo n gi a v

18 DepletD float thi u h t m giai đo n cu i v

20 YieldB float H s s n l ng giai đo n phát tri n

21 YieldC float H s s n l ng giai đo n gi a v

22 YieldD float H s s n l ng giai đo n cu i v

23 YieldT float H s s n l ng giai đo n toàn b

25 CultivationDepth float sâu n c gieo c y

TT Tên tr ng Ki u d li u Mô t

B ng 3.6: C u trúc b ng d li u WRQ_Patterns

2 Name_VN nvarchar(50) Tên c c u cây tr ng

3 PlantDate smalldatetime Ngày b t đ u gieo tr ng

4 HarvestDate smalldatetime Ngày thu ho ch

5 PlantDuration float Th i gian gieo tr ng

6 GrowthDuration float Th i gian sinh tr ng

15 IsRicePaddy Bit ây là lúa n c hay cây tr ng c n?

nh p các s li u vào c s d li u d a vào tr ng có s n đ đ a các thông tin m t cách tr c ti p b ng cách c p nh t tr c ti p thông qua các s li u đo

đ c ho c c p nh t b ng tay

truy xu t d li u t c s d li u, có th dùng các cây l nh truy v n SQL

M t s câu l nh truy v n nh sau:

/****** Câu l nh truy v n s li u khu t i ******/

[IrrigatedFlow],[FieldLevel],[IrrigatedDepth],[FlowReq],[StageReq],

[CanalLevel],[RequirementType],[X],[Y],[IsActive],[RunId]

FROM [VNWRDN.DB].[dbo].[WRQ_Fields]

Hình 3.2: Câu l nh và k t qu truy v n s li u khu t i

/****** Câu l nh truy v n s li u cây tr ng ******/

[StageF],[StageG],[KcA],[KcC],[KcD],[KcF],[RootB],[RootC],[DepletA],

[DepletC],[DepletD],[YieldA],[YieldB],[YieldC],[YieldD],[YieldT],

[NurseryArea],[CultivationDepth],[SoakTime],[PlantTime],[RunId]

FROM [VNWRDN.DB].[dbo].[WRQ_Crops]

Hình 3.3: Câu l nh và k t qu truy v n s li u cây tr ng

/****** Câu l nh truy v n s li u th nh ng ******/

[PercolationRate],[RootDepth],[SaturatedDepth],[AvailableMoisture],

[InitialDepletion],[RunId]

FROM [VNWRDN.DB].[dbo].[WRQ_Soils]

Hình 3.4: Câu l nh và k t qu truy v n s li u th nh ng

3.2 S đ tr giúp v n hành

Ph n m m đ c thi t k v i các môđun tính toán d a vào s đ tính toán

nh hình 3.5 đ tr giúp cho vi c v n hành:

Hình 3.5: S đ tr giúp v n hành