Nghiên cứu xây dựng hệ thống thu thập dữ liệu và cảnh báo môi trường từ xa

Mục tiêu chính của đề tài là nghiên cứu đề xuất mô hình tổng thể hệ thống thu thập dữ liệu và cảnh báo môi trường từ xa nhằm theo dõi, giám sát chất lượng môi trường nước mặt trên các lư

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên tác giả luận văn : Nguyễn Tiến Đức

Đề tài luận văn: Nghiên cứu xây dựng hệ thống thu thập dữ liệu và cảnh

báo môi trường từ xa

Chuyên ngành: Kỹ thuật truyền thông

Mã số SV: CB120682

Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 11/4/2015 với các nội dung sau:

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

………

Ngày 16 tháng 4 năm 2015

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

L ỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật này là do tôi nghiên cứu và được

thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS Trần Văn Cúc Các kết quả tham khảo từ các nguồn tài liệu cũng như các công trình nghiên cứu khoa học khác được trích dẫn đầy đủ Nếu có vấn đề về sai phạm bản quyền, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước nhà trường

Hà Nội, tháng 3 năm 2015

Học viên

Nguyễn Tiến Đức

L ỜI CÁM ƠN

Lời đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới TS Trần Văn Cúc, thầy là người tận tình hướng dẫn về mặt khoa học cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu

và hoàn thanh luận văn

Xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo Viện Điện tử - Viễn thông đã chỉ dẫn, đóng góp nhiều ý kiến bổ ích trong quá trình hoàn thành luận văn

Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn đến cán bộ, lãnh đạo Viện Khoa học kỹ thuật Bưu điện, nơi tôi làm việc đã tạo điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thiện luận văn

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè đã thường xuyên động viên, giúp đỡ để tôi hoàn thành luận văn này

MỤC LỤC

M ỤC LỤC 3

DANH M ỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 5

DANH M ỤC HÌNH VẼ 6

DANH M ỤC BẢNG BIỂU 8

M Ở ĐẦU 9

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ GIÁM SÁT MÔI TRƯỜNG 11

1.1 Thực trạng ô nhiễm môi trường tại Việt Nam 11

1.2 Khái quát về giám sát môi trường [5] 17

1.2.1 Khái niệm giám sát môi trường 17

1.2.2 Phân loại giám sát môi trường 18

1.3 Các thông số chính để đánh giá chất lượng của môi trường nước mặt [4] 23

1.3.1 pH 24

1.3.2 Nhiệt độ 24

1.3.3 Hàm lượng chất rắn 24

1.3.4 Độ đục (Tur – Turbidity) 25

1.3.5 Độ dẫn điện (EC – electrical conductivity) 26

1.3.6 Oxy hòa tan (DO – Dissolved Oxygen) 26

1.3.7 Nhu cầu oxy hóa học (COD – Chemical Oxygen Demand) 26

1.3.8 Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD – Biochemical Oxygen Demand) 27

1.3.9 Độ muối (S‰ - Salinity) 27

1.3.10 Kim loại và kim loại nặng 28

CHƯƠNG 2 : NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH HỆ THỐNGTHU THẬP DỮ LIỆU VÀ CẢNH BÁO MÔI TRƯỜNG TỪ XA 29

2.1 Mô hình tổng thể hệ thống thu thập dữ liệu và cảnh báo môi trường từ xa 29

2.2 Phân hệ thu thập dữ liệu tại trạm quan trắc 30

2.2.1 Yêu cầu chức năng của phân hệ thu thập dữ liệu tại trạm quan trắc 30

2.2.2 Sơ đồ khối thiết kế bộ thu thập dữ liệu Datalogger 31

2.2.3 Giải pháp nguồn cấp cho thiết bị thu thập dữ liệu Datalogger 34

2.3 Phân hệ giám sát và điều khiển tại trung tâm quan trắc 35

2.3.1 Yêu cầu chức năng của phân hệ giám sát và điều khiển tại trung tâm 35

3

2.3.2 Tổ chức lưu trữ dữ liệu trong các file 36

2.4 Phân hệ quản lý thông tin quan trắc tích hợp trên cổng thông tin điện tử 37

2.4.1 Yêu cầu chức năng của phân hệ quản lý thông tin quan trắc 37

2.4.2 Mô tả kiến trúc hệ thống [7] 38

2.4.3 Đặc tả hệ thống 39

2.4.4 Thiết kế giao diện người sử dụng 47

CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ XÂY DỰNG HỆ THỐNG 52

3.1 Thiết bị thu thập dữ liệu Datalogger 52

3.1.1 Cấu tạo thiết bị thu thập dữ liệu Datalogger: 52

3.1.2 Các tính năng và đặc tính kỹ thuật 53

3.1.3 Kết quả đo đạc thử nghiệm thiết bị thu thập dữ liệu datalogger 54

3.2 Phần mềm thu thập dữ liệu và cảnh báo tại trung tâm 56

3.2.1 Các chức năng chính của phần mềm 56

3.2.2 Kết quả đánh giá thử nghiệm phần mềm: 62

CHƯƠNG 4 : TRIỂN KHAI THỬ NGHIỆM THỰC TẾ TẠI ĐỊA BÀN TỈNH LÂM ĐỒNG 65

4.1 Kịch bản triển khai thử nghiệm tại Hồ Xuân Hương 65

4.2 Kịch bản triển khai thử nghiệm tạiđập tràn hồ Tuyền Lâm 75

4.3 Nhận xét kết quả thử nghiệm 79

K ẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 81

TÀI LI ỆU THAM KHẢO 83

PH Ụ LỤC: 84

4

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

GEMS/AIR

Global Environmental Monitoring System/ Air

Hệ thống trạm giám sát môi trường không khí toàn cầu

TS Total Solid Chất rắn tổng

TSS Total Suspended Solid Tổng chất rắn lơ lửng

Tur Turbidity Độ đục

EC Electrical conductivity Độ dẫn điện

DO Dissolved Oxygen Oxy hòa tan

COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa học

BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh hóa

GSM

Global System for Mobile communication

Hệ thống thông tin di động toàn cầu

LCD Liquid crystal display Màn hình tinh thể lỏng MCU Micro Controller Unit Khối vi điều khiển

5

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1 : Mô hình hệ thống thu thập dữ liệu và cảnh báo môi trường từ xa 29

Hình 2 : Sơ đồ khối thiết kế bộ thu thập dữ liệu Datalogger 32

Hình 3 : Sơ đồ giải pháp cung cấp nguồn cho các thiết bị đầu thu 35

Hình 4 : Dữ liệu quan trắc được lưu trữ binary tại trung tâm 36

Hình 5 : Định dạng dữ liệu được lưu trữ theo ngày, tháng, năm ở log file tại trung tâm dữ liệu 37

Hình 6 : Mô hình tổng thể kiến trúc hệ thống 38

Hình 7 : Tác nhân phần mềm Hệ thống 39

Hình 8 : Mô hình usecase nhóm chng:năng qunh usecase nhóm 40

Hình 9 : Mô hình usecase nhóm chức năng quản lý thông tin quan trắc 43

Hình 10 : Cấu tạo mặt ngoài vỏ thiết bị thu thập dữ liệu Datalogger 52

Hình 11 : Cấu tạo bên trong thiết bị thu thập dữ liệu Datalogger 53

Hình 12 : Giao diện đăng nhập của phần mềm 56

Hình 13 : Chức năng phân quyền người sử dụng 57

Hình 14 : Chức năng thiết lập cấu hình hệ thống 59

Hình 15 : Chức năng cấu hình kỹ thuật 59

Hình 16 : Chức năng quản lý mức độ nghiêm trọng của cảnh báo 60

Hình 17 : Chức năng cấu hình tham số trạm 61

Hình 18 : Đánh giá độ chiếm dụng của phần mềm quản lý giám sát 63

Hình 19 : Server hoạt động với 100 thiết bị và khả năng tiêu thụ tài nguyên 64

Hình 20 : Sơ đồ nguyên lý các thành phần thiết bị thử nghiệm lắp đặt tại trạm Hồ Xuân Hương 66

Hình 21 :Thử nghiệm thiết bị thu thập dữ liệutại Hồ Xuân Hương 67

Hình 22 : Mặt bằng vị trí lắp đặt thử nghiệm thiết bị thu thập dữ liệu Datalogger tại Hồ Xuân Hương 68

Hình 23 : Sơ đồ lắp đặt thiết bị thu thập dữ liệu tại trạm Hồ Xuân Hương 68

Hình 24 : Mặt trước và kích thước tủ thiết bị thu thập dữ liệu (Datalogger) 69

Hình 25 : Tổng thể cột đỡ giàn Pin mặt trời trạm Hồ Xuân Hương 70

6

Hình 26 : Thiết kế, chế tạo lắp đặt giá đỡ giàn Pin trên cột đỡ 72

Hình 27 : Chế tạo, lắp đặt cọc định vị, bảo vệ Sensor quan trắc môi trường nước 73

Hình 28 : Cấu tạo Sensor quan trắc môi trường nước 73

Hình 29 : Các tham số môi trường thu thập tại trạm Hồ Xuân Hương 74

Hình 30 : Đồ thị giám sát online các tham số tại trạm Hồ Xuân Hương 74

Hình 31 : Thống kê chỉ tiêu Do tại trạm Hồ Xuân Hương trong tháng 2/2015 75

Hình 32 : Sơ đồ nguyên lý các thành phần thiết bị thử nghiệm tại đập tràn hồ Tuyền Lâm 76

Hình 33 : Thử nghiệm thiết bị dữ liệu Datalogger tại Hồ Tuyền Lâm 76

Hình 34 : Mặt bằng vị trí lắp đặt thiết bị thử nghiệm tại trạm Hồ Tuyền Lâm 77

Hình 35 : Sơ đồ lắp đặt thiết bị thu thập dữ liệu (Datalogger) tại Hồ Tuyền Lâm 77

Hình 36 : Các tham số môi trường thu thập tại trạm hồ Tuyền Lâm 78

Hình 37 :Đồ thị giám sát online các tham số tại trạm hồ Tuyền Lâm 78

Hình 38 :Đồ thị giám sát online các tham số tại trạm hồ Tuyền Lâm 79

7

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 : Bảng thử nghiệm kênh đo nhiệt độ 55Bảng 2 : Bảng thử nghiệm kênh đo độ ẩm 55Bảng 3 : Bảng phân quyền người sử dụng 57

8

MỞ ĐẦU

Tài nguyên thiên nhiên có vai trò quan trọng trong sự phát triển kinh tế - xã hội của một quốc gia Tuy nhiên, hiện nay nhiều nguồn tài nguyên thiên nhiên như tài nguyên nước nói chung và tài nguyên nước mặt nói riêng đang bị khai thác, sử dụng lãng phí, kém hiệu quả Điều này khiến môi trường nước mặt đang bị phá hoại nghiêm trọng, ô nhiễm và suy thoái đến mức báo động Sự ô nhiễm môi trường nước mặt có ảnh hưởng rất lớn đến các hoạt động kinh tế cũng như sức khỏe của người dân Để góp phần bảo vệ môi trường nước mặt, ngay từ đầu những năm 2000, Tổng cục Môi trường đã tiến hành xây dựng mạng lưới quan trắc môi trường nước mặt ở các lưu vực sông lớn như: sông Nhuệ - Đáy, sông Cầu và sông Đồng Nai… Tuy nhiên, hoạt động quan trắc chủ yếu là quan trắc bán tự động có tần suất 3 - 4 lần/ năm Dữ liệu thu thập được từ các hoạt động quan trắc này là dữ liệu không liên tục và chỉ góp phần đánh giá hiện trạng chất lượng môi trường nước tại thời điểm tiến hành quan trắc

Ngày nay, với sự phát triển của khoa học công nghệ nhiều quốc gia trên thế giới

đã đưa vào sử dụng hệ thống quan trắc môi trường nước tự động, liên tục nhằm khai thác và sử dụng có hiệu quả nguồn tài nguyên nước mặt Ở nước ta, hiện số lượng trạm quan trắc môi trường nước tự động vẫn còn hạn chế Theo “Quy hoạch tổng thể mạng lưới quan trắc tài nguyên và môi trường quốc gia đến năm 2020”, đến năm 2020 số lượng trạm quan trắc nước mặt phải đạt 348 trạm, trong đó có 270 trạm quan trắc lượng nước sông, 116 trạm quan trắc chất lượng nước sông, hồ và

1580 điểm đo mưa

Vì vậy cần thiết phải tăng cường đầu tư lắp đặt rất nhiều trạm quan trắc môi trường nước trong thời gian tới Những trạm quan trắc môi trường nước mặt hiện nay đều do nước ngoài cung cấp Các trạm quan trắc môi trường nước tự động, liên tục ngoại nhập giá thành cao, chi phí duy trì hoạt động lớn, khả năng nâng cấp mở rộng rất khó, cụ thể như một số trạm quan trắc môi trường nước mới được Tổng cục

Môi trường bàn giao cho địa phương sử dụng các thiết bị của các hãng HACH (Mỹ), Aqualytic (Đức), … khi hỏng đều phải mua module thay thế chính hãng và

9

thuê chuyên gia xác định sai hỏng với kinh phí lớn, thời gian sửa chữa cũng không kịp thời làm gián đoạn công việc quan trắc trong thời gian dài Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó luận văn đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu xây dựng hệ thống thu thập dữ liệu và cảnh báo môi trường từ xa”

Mục tiêu chính của đề tài là nghiên cứu đề xuất mô hình tổng thể hệ thống thu thập dữ liệu và cảnh báo môi trường từ xa nhằm theo dõi, giám sát chất lượng môi trường nước mặt trên các lưu vực sông hồ ở nước ta Hệ thống phải có khả năng

cung cấp số liệu, thông tin cần thiết về hiện trạng và diễn biến chất lượng môi trường nước làm cơ sở để đưa ra chiến lược kế hoạch bảo vệ, khai thác và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước mặt phục vụ cho đời sống và các hoạt động kinh tế xã hội, góp phần hoàn thiện cơ sở dữ liệu về hiện trạng và diễn biến môi trường nước mặt ở Việt Nam

Luận văn chỉ tập trung vào xây dựng mô hình hệ thống thu thập dữ liệu và cảnh báo môi trường từ xa đặc biệt là thiết kế phân hệ quản lý thông tin quan trắc có khả năng tích hợp lên các cổng thông tin điện tử hiện tại Ngoài ra, luận văn còn đánh giá hiệu quả sử dụng hệ thống thông qua việc triển khai thử nghiệm thực tế tại địa bàn tỉnh Lâm Đồng

Với mục tiêu đặt ra như vậy, những nội dung và kết quả nghiên cứu chính của luận văn được trình bày trong 4 chương:

− Chương 1: Tổng quan về giám sát môi trường

− Chương 2: Nghiên cứu đề xuất mô hình tổng thể hệ thống thu thập dữ liệu và cảnh báo môi trường từ xa

− Chương 3: Kết quả xây dựng hệ thống

− Chương 4: Triển khai thừ nghiệm thực tế tại địa bàn tỉnh Lâm Đồng

10

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ GIÁM SÁT MÔI TRƯỜNG

Trong những năm đầu thực hiện đường lối đổi mới, vì tập trung ưu tiên phát triển kinh tế và cũng một phần do nhận thức hạn chế nên việc gắn phát triển kinh tế với bảo vệ môi trường chưa chú trọng đúng mức Tình trạng tách rời công tác bảo

vệ môi trường với sự phát triển kinh tế - xã hội diễn ra phổ biến ở nhiều ngành, nhiều cấp, dẫn đến tình trạng gây ô nhiễm môi trường diễn ra phổ biến và ngày càng nghiêm trọng Đối tượng gây ô nhiễm môi trường chủ yếu là hoạt động sản xuất của nhà máy trong các khu công nghiệp, hoạt động làng nghề và sinh hoạt tại các đô thị lớn Ô nhiễm môi trường bao gồm 3 loại chính là: ô nhiễm đất, ô nhiễm nước và ô nhiễm không khí Trong ba loại ô nhiễm đó thì ô nhiễm không khí tại các đô thị lớn, khu công nghiệp và làng nghề là nghiêm trọng nhất, mức độ ô nhiễm vượt nhiều lần tiêu chuẩn cho phép [1]

Theo Báo cáo của Bộ Tài nguyên và Môi trường, tính đến ngày 20/4/2008 cả nước có 185 khu công nghiệp được Thủ tướng Chính phủ quyết định thành lập trên địa bàn 56 tỉnh, thành phố trực thuộc trung ương Đến hết năm 2008, cả nước có khoảng trên 200 khu công nghiệp Ngoài ra, còn có hàng trăm cụm, điểm công nghiệp được uỷ ban nhân dân các tỉnh, thành phố trực thuộc trung ương quyết định thành lập Cũng theo báo cáo giám sát của Uỷ ban Khoa học, Công nghệ và Môi trường của Quốc hội, tỉ lệ các khu công nghiệp có hệ thống xử lý nước thải tập trung ở một số địa phương rất thấp, có nơi chỉ đạt 15 - 20%, như tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, Vĩnh Phúc Một số khu công nghiệp có xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung nhưng hầu như không vận hành vì để giảm chi phí Đến nay, mới có 60 khu công nghiệp đã hoạt động có trạm xử lí nước thải tập trung (chiếm 42% số khu công nghiệp đã vận hành) và 20 khu công nghiệp đang xây dựng trạm xử lý nước thải Tại Hội nghị triển khai Đề án bảo vệ môi trường lưu vực hệ thống sông Đồng Nai ngày 26/2/2008, các cơ quan chuyên môn đều có chung đánh giá: nguồn nước thuộc lưu vực sông Sài Gòn - Đồng Nai hiện đang bị ô nhiễm nặng, không đạt chất lượng nước dùng làm nguồn cấp nước sinh hoạt Theo số liệu khảo sát do Chi cục Bảo vệ

11

môi trường phối hợp với Công ty Cấp nước Sài Gòn thực hiện năm 2008 cho thấy, lượng NH3 (amoniac), chất rắn lơ lửng, ô nhiễm hữu cơ (đặc biệt là ô nhiễm dầu và

vi sinh) tăng cao tại hầu hết các rạch, cống và các điểm xả Có khu vực, hàm lượng nồng độ NH3 trong nước vượt gấp 30 lần tiêu chuẩn cho phép (như cửa sông Thị Tính); hàm lượng chì trong nước vượt tiêu chuẩn quy định nhiều lần; chất rắn lơ lửng vượt tiêu chuẩn từ 3 - 9 lần Tác nhân chủ yếu của tình trạng ô nhiễm này chính là trên 9.000 cơ sở sản xuất công nghiệp nằm phân tán, nằm xen kẽ trong khu dân cư trên lưu vực sông Đồng Nai Bình quân mỗi ngày, lưu vực sông phải tiếp nhận khoảng 48.000m3 nước thải từ các cơ sở sản xuất này Dọc lưu vực sông Đồng Nai, có 56 khu công nghiệp, khu chế xuất đang hoạt động nhưng chỉ có 21 khu có hệ thống xử lý nước thải tập trung, số còn lại đều xả trực tiếp vào nguồn nước, gây tác động xấu đến chất lượng nước của các nguồn tiếp nhận Có nơi, hoạt động của các nhà máy trong khu công nghiệp đã phá vỡ hệ thống thuỷ lợi, tạo ra những cánh đồng hạn hán, ngập úng và ô nhiễm nguồn nước tưới, gây trở ngại rất lớn cho sản xuất nông nghiệp của bà con nông dân [1]

Nhìn chung, hầu hết các khu, cụm, điểm công nghiệp trên cả nước chưa đáp ứng được những tiêu chuẩn về môi trường theo quy định Thực trạng đó làm cho môi trường sinh thái ở một số địa phương bị ô nhiễm nghiêm trọng Cộng đồng dân

cư, nhất là các cộng đồng dân cư lân cận với các khu công nghiệp, đang phải đối mặt với thảm hoạ về môi trường Họ phải sống chung với khói bụi, uống nước từ nguồn ô nhiễm chất thải công nghiệp Từ đó, gây bất bình, dẫn đến những phản ứng, đấu tranh quyết liệt của người dân đối với những hoạt động gây ô nhiễm môi trường, có khi bùng phát thành các xung đột xã hội gay gắt [1]

Cùng với sự ra đời ồ ạt các khu, cụm, điểm công nghiệp, các làng nghề thủ công truyền thống cũng có sự phục hồi và phát triển mạnh mẽ Việc phát triển các làng nghề có vai trò quan trọng đối với sự phát triển kinh tế - xã hội và giải quyết việc làm ở các địa phương Tuy nhiên, hậu quả về môi trường do các hoạt động sản xuất làng nghề đưa lại cũng ngày càng nghiêm trọng Tình trạng ô nhiễm không khí, chủ yếu là do nhiên liệu sử dụng trong các làng nghề là than, lượng bụi và khí CO, CO2,

12

SO2 và NOx thải ra trong quá trình sản xuất khá cao Theo thống kê của Hiệp hội Làng nghề Việt Nam, hiện nay cả nước có 2.790 làng nghề, trong đó có 240 làng nghề truyền thống, đang giải quyết việc làm cho khoảng 11 triệu lao động, bao gồm

cả lao động thường xuyên và lao động không thường xuyên Các làng nghề được phân bố rộng khắp cả nước, trong đó các khu vực tập trung phát triển nhất là đồng bằng sông Hồng, Bắc Trung Bộ, Tây Bắc Bộ, đồng bằng sông Cửu Long Riêng ở đồng bằng sông Hồng có 866 làng nghề, chiếm 42,9% cả nước Hình thức các đơn

vị sản xuất của làng nghề rất đa dạng, có thể là gia đình, hợp tác xã hoặc doanh nghiệp Tuy nhiên, do sản xuất mang tính tự phát, sử dụng công nghệ thủ công lạc hậu, chắp vá, mặt bằng sản xuất chật chội, việc đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải ít được quan tâm, ý thức bảo vệ môi trường sinh thái của người dân làng nghề còn kém, bên cạnh đó lại thiếu một cơ chế quản lý, giám sát của các cơ quan chức năng của Nhà nước, chưa có những chế tài đủ mạnh đối với những hộ làm nghề thủ công gây ô nhiễm môi trường và cũng chưa kiên quyết loại bỏ những làng nghề gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, nên tình trạng ô nhiễm môi trường tại các làng nghề ngày càng trầm trọng và hiện nay đã ở mức “báo động đỏ” Hoạt động gây ô nhiễm môi trường sinh thái tại các làng nghề không chỉ ảnh hưởng trực tiếp đến cuộc sống, sinh hoạt và sức khoẻ của những người dân làng nghề mà còn ảnh hưởng đến cả những người dân sống ở vùng lân cận, gây phản ứng quyết liệt của bộ phận dân cư này, làm nảy sinh các xung đột xã hội gay gắt [1]

Bên cạnh các khu công nghiệp và các làng nghề gây ô nhiễm môi trường, tại các đô thị lớn, tình trạng ô nhiễm cũng ở mức báo động Đó là các ô nhiễm về nước thải, rác thải sinh hoạt, rác thải y tế, không khí, tiếng ồn Những năm gần đây, dân

số ở các đô thị tăng nhanh khiến hệ thống cấp thoát nước không đáp ứng nổi và xuống cấp nhanh chóng Nước thải, rác thải sinh hoạt (vô cơ và hữu cơ) ở đô thị hầu hết đều trực tiếp xả ra môi trường mà không có bất kỳ một biện pháp xử lý nào ngoài việc rác thải được vận chuyển đến bãi chôn lấp Theo thống kê của cơ quan chức năng, mỗi ngày người dân ở các thành phố lớn thải ra hàng nghìn tấn rác; các

cơ sở sản xuất thải ra hàng trăm nghìn mét khối nước thải độc hại; các phương tiện

13

giao thông thải ra hàng trăm tấn bụi, khí độc Trong tổng số khoảng 34 tấn rác thải rắn y tế mỗi ngày, thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh chiếm đến 1/3; bầu khí quyển của thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh có mức benzen và sunfua đioxit đáng báo động Theo một kết quả nghiên cứu mới công bố năm 2008 của Ngân hàng Thế giới (WB), trên 10 tỉnh thành phố Việt Nam, xếp theo thứ hạng

về ô nhiễm đất, nước, không khí, thành phố Hồ Chí Minh và Hà Nội là những địa bàn ô nhiễm đất nặng nhất Theo báo cáo của Chương trình môi trường của Liên hợp quốc, thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh đứng đầu châu Á về mức

độ ô nhiễm bụi [1]

Quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa nông nghiệp, nông thôn ở nước ta hiện nay đã và đang trở thành một xu thế phát triển tất yếu Tuy nhiên, trong quá trình phát triển, tại nhiều khu vực nông thôn đang phải đối mặt với tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, ảnh hưởng không nhỏ đến sức khỏe của người dân

Bộ mặt nhiều vùng nông thôn ở Việt Nam đã có nhiều thay đổi trong quá trình công nghiệp hóa, đô thị hóa đang diễn ra nhanh chóng Tại các vùng nông thôn, các khu công nghiệp, khu chế xuất được xây dựng, các làng ghề thủ công, làng nghề truyền thống phát triển một cách nhanh chóng, qua đó góp phần không nhỏ cho sự phát triển kinh tế - xã hội của các địa phương, cũng như giải quyết việc làm, tăng thu nhập và nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân ở khu vực này Tuy nhiên, tình trạng ô nhiễm môi trường đang diễn ra hết sức nghiêm trọng Nguyên nhân dẫn đến tình trạng nêu trên là do tốc độ công nghiệp hóa và đô thị hóa tăng nhanh; sự gia tăng dân số gây áp lực ngày càng nặng nề đối với nguồn tài nguyên nước trong vùng lãnh thổ Môi trường nước ở nhiều khu đô thị, khu công nghiệp, làng nghề ngày càng bị ô nhiễm bởi khí thải, chất rắn do không có công trình và thiết bị xử lý chất thải đồng bộ [3]

Trong sản xuất nông nghiệp, do việc lạm dụng các loại thuốc bảo vệ thực vật, các nguồn nước ở sông, hồ, kênh mương bị ô nhiễm đã ảnh hưởng lớn đến môi trường nước và sức khỏe người dân Việc nuôi trồng thủy sản ồ ạt, thiếu quy hoạch, không tuân theo quy trình kỹ thuật cho nên đã gây nhiều tác động tiêu cực tới môi

14

trường nước Cùng với việc sử dụng nhiều và không đúng cách các loại hóa chất trong nuôi trồng thủy sản khiến các thức ăn lắng xuống đáy ao, hồ, lòng sông làm cho môi trường nước bị ô nhiễm các chất hữu cơ, dẫn đến phát triển một số loài sinh vật gây bệnh và xuất hiện một số tảo độ, thậm chí đã xuất hiện thủy triều đỏ ở một

số vùng ven biển Việt Nam [3]

Bên cạnh đó, nhận thức của cộng đồng đang làm việc, sinh sống tại các khu vực nông thôn về vấn đề môi trường còn chưa cao, người dân ở nông thôn chưa có ý thức bảo vệ môi trường (BVMT) Việc lạm dụng thuốc bảo vệ thực vật trong sản xuất, việc xả nước, xả rác thải; sử dụng nước không hợp vệ sinh, việc đầu tư các công trình phục vụ đời sống và sức khỏe (bể nước, cống rãnh thoát nước, nhà vệ sinh ); việc tham gia công tác BVMT cộng đồng còn rất nhiều hạn chế, nhất là trong hoạt động quản lý, BVMT còn bất cập Nhận thức của nhiều cấp chính quyền,

cơ quan quản lý tổ chức, cá nhân có trách nhiệm về nhiệm vụ BVMT chưa đầy đủ, chưa thấy rõ được nguy cơ ô nhiễm môi trường ở khu vực nông thôn sẽ có những tác động tiêu cực đến đời sống kinh tế - xã hội và sức khỏe người dân như thế nào Ðội ngũ cán bộ quản lý môi trường vừa thiếu, vừa yếu về chuyên môn, nghiệp vụ;

cơ sở pháp lý, nguồn ngân sách đầu tư cho BVMT chưa đáp ứng được yêu cầu, còn đầu tư dàn trải và thiếu hiệu quả; cơ chế phân công và phối hợp giữa các cơ quan, các ngành và địa phương chưa đồng bộ, còn chồng chéo, chưa quy định trách nhiệm một cách rõ ràng [3]

Kết quả "Nghiên cứu ảnh hưởng của ô nhiễm a-sen trong nguồn nước ăn uống, sinh hoạt tới sức khỏe, bệnh tật của cộng đồng dân cư vùng đồng bằng sông Hồng

và biện pháp khắc phục", do Viện Y học lao động và Vệ sinh môi trường thực hiện cho thấy: Trong số hơn bốn nghìn đối tượng (nam, nữ) đã sử dụng nước giếng khoan trong hơn ba năm (có nhiễm chất a-sen) để ăn, uống và tắm giặt đã phát hiện được 60 trường hợp nhiễm độc a-sen mãn tính (chiếm tỷ lệ 1,62%), trong tổng số người sử dụng nước ô nhiễm a-sen và chủ yếu phân bố ở các tỉnh, thành phố như Hà Nội (7,25%), Vĩnh Phúc (4,98%), Nam Ðịnh (4,5%) Một số bệnh có tính chất di truyền, tại các khu vực nông thôn hiện nay ở nước ta đã và đang xuất hiện nhiều

15

loại bệnh tật có tính chất lây lan, đe dọa đến sức khỏe và tính mạng của người dân như dịch tả, uốn ván, bệnh ngoài da, ung thư [3]

Ô nhiễm môi trường không những gây tác động xấu tới các hệ sinh thái tự nhiên

mà còn ảnh hưởng đến sức khỏe của con người và các sinh vật khác trên trái đất Để giải quyết vấn đề này, cần thực hiện đồng bộ nhiều giải pháp Trong đó, việc giám sát môi trường thường xuyên và tuân thủ theo các quy định có sẵn sẽ góp phần hạn chế và thay đổi những biến chuyển tiêu cực tình trạng ô nhiễm môi trường trên phạm vi ngày càng mở rộng

Các quy trình giám sát môi trường sẽ tiến hành theo dõi thường xuyên chất lượng môi trường tại một vài nơi cố định có vị trí trọng tâm, trọng điểm được dùng

là nơi phục vụ các hoạt động bảo vệ môi trường và phát triển bền vững Ngày nay,

vị trí này đã được mở rộng tại nhiều nơi trên mỗi khu vực, đặc biệt là các khu vực

có khu công nghiệp gần môi trường sống của con người hay nguồn tài nguyên quý giá cần quản lý nghiêm ngặt Giám sát môi trường với việc phân tích nước thải, phân tích nước hiện trường, phân tích nước mặt… để tìm ra các loại chất và hàm lượng chất với mức độ cho phép nhằm đảm bảo cho sự an toàn của con người và môi trường

Để quy trình này mang giá trị thực tiễn và lâu dài, các bước thực hiện phải được đảm bảo tuân thủ theo những tiêu chuẩn kỹ thuật cao, nhằm đạt được mục tiêu cụ thể bao gồm:

− Cung cấp các đánh giá về diễn biến chất lượng môi trường trên quy mô quốc gia, phục vụ việc xây dựng báo cáo hiện trạng môi trường

− Cung cấp các đánh giá về diễn biến chất lượng môi trường của từng vùng trọng điểm được quan trắc để phục vụ các yêu cầu tức thời của các cấp quản

lý nhà nước về bảo vệ môi trường

− Cảnh báo kịp thời các diễn biến bất thường hay các nguy cơ ô nhiễm, suy thoái môi trường

− Xây dựng cơ sở dữ liệu về chất lượng môi trường phục vụ việc lưu trữ, cung cấp và trao đổi thông tin trong phạm vi quốc gia và quốc tế

16

Hiện nay, có rất nhiều cơ sở sản xuất và nuôi trồng thủy sản, khu công nghiệp, khai thác tài nguyên lắp đặt hệ thống giám sát môi trường thường xuyên và liên tục,

sử dụng các loại thiết bị phân tích nước, test-kit để cho ra những kết quả chính xác

về mức độ các chất trong môi trường nước, môi trường khí nhằm đảm bảo mọi sự thay đổi về môi trường đều được cập nhật và xử lý kịp thời Điều này không chỉ giúp con người yên tâm cho quá trình sản xuất được tiến hành thuận lợi, mang hiệu quả cao mà đồng thời bảo vệ môi trường sống dài lâu

1.2 Khái quát về giám sát môi trường [5]

1.2.1.Khái niệm giám sát môi trường

Giám sát môi trường bao gồm việc ghi nhận (theo dõi) các hiện tượng thủy văn

và các hiện tượng tự nhiên khác, các loại hình và nguồn ô nhiễm, kiểm tra việc tuân thủ các tiêu chuẩn vệ sinh, xác định lượng thải tối ưu, dự báo tiềm năng và các nguồn gây ô nhiễm Trong đó, kiểm tra việc thực hiện các điều luật, kế hoạch và các quyết định có liên quan đến sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường rất quan trọng

Kết quả của giám sát môi trường là cơ sở đề phân tích các dữ liệu về chất lượng môi trường phục vụ cho việc quy hoạch và phát triển bền vững kinh tế xã hội của từng vùng cũng như trên phạm vi toàn lãnh thổ Trong đánh giá tác động môi trường, giám sát là quá trình không thể thiếu được, nó giúp cho việc quản lý chặt chẽ các nguồn thải gây ô nhiễm môi trường, chủ động điều chỉnh kế hoạch sản xuất, giảm chi phí cho việc xử lý chất thải Vì vậy, thuật ngữ giám sát môi trường được hiểu là sự giám sát bao gồm đo đạc, quan trắc, ghi nhận , xử lý , phân tích và kiểm soát môi trường thường xuyên, liên tục và đồng bộ các yếu tố về chất lượng môi trường Hệ thống giám sát môi trường là công cụ cơ bản kiểm soát chất lượng và ô nhiễm môi trường Nói cách khác, giám sát môi trường giúp cho những người quản

lý quyết định, các nhà lập chính sách, kế hoạch và quản lý điều chỉnh các chương trình, kế hoạch phát triển sao cho nguồn tài nguyên được sử dụng một cách có hiệu quả nhất phù hợp với sự phát triển bền vững về mặt kinh tế xã hội và bảo vệ môi trường Tóm lại, giám sát môi trường là công cụ cơ bản để kiểm soát môi trường, là

17

chìa khóa để quản lý chất lượng môi trường và là mắt xích quan trọng trong quá trình đánh giá tác động môi trường

Ban đầu hệ thống giám sát môi trường được triển khai để kiểm soát một cách tổng thể chất lượng môi trường thiên nhiên, đặc biệt là môi trường nước và không khí Sau này trong quá trình hoàn thiện, cần thiết phải làm rõ mối quan hệ giữa nguồn tạo ra chất thải và chất lượng môi trường, cho nên dẫn đến việc phải thiết lập các trạm kiểm soát môi trường tại các xí nghiệp, các khu công nghiệp và đô thị, hau còn gọi là giám sát các nguồn thải

Thực tế, việc đo đạc một cách thuần túy sự ô nhiễm phát sinh tại các nguồn thải

là bước đầu hướng tới việc hoàn thiện công nghệ sản xuất sạch, không hoặc ít tạo ra chất gây ô nhiễm môi trường Việc giám sát cho phép các nhà quản lý giám sát một cách chặt chẽ các nguồn thải và các định mức thải, buộc các nhà sản xuất tuân thủ các quy chế hiện hành về bảo vệ môi trường Do đó, giám sát môi trường là việc làm hết sức cần thiết để kiểm soát, ngăn ngừa và hạn chế các sự cố môi trường có thể xảy ra

1.2.2.Phân loại giám sát môi trường

Các nguồn gốc phát thải ô nhiễm có thể do hoạt động con người hoặc có thể do các hoạt động thiên nhiên làm tổn hại đến môi trường cũng như đến chất lượng cuộc sống của con người Sự phân loại thể loại giám sát môi trường cũng vì thế được chia ra làm hai loại khác nhau, đó là:

− Giám sát nguồn thải

− Giám sát chất lượng môi trường

Mục tiêu chính của chương trình giám sát chất lượng môi trường không bao gồm kiểm soát các nguồn thải do đó trong cuốn sách này chương trình giám sát nguồn thải chỉ liệt kê một số thông tin chính để tham khảo

1.2.2.1 Giám sát nguồn thải

Mục tiêu của việc giám sát nguồn thải:

18

− Để xác định lượng thải hoặc tốc độ thải của các chất ô nhiễm vào môi trường

từ những nguồn thải cụ thể nhằm phục vụ cho một hay nhiều mục đích đã nêu ở các sơ đồ nói trên

− Để đánh giá hiệu quả xử lý của trạm xử lý chất thải

− Để đánh giá sự tuân thủ pháp luật hoặc tiêu chuẩn thải vào môi trường …

Để phục vụ mục đích này người ta có thể giám sát bằng hệ thống giám sát cố định hoặc di động cho cả ba loại chất thải: rắn, lỏng và khí Một số thể loại giám sát này được vắn tắt như sau:

− Giám sát cố định nguồn thải điểm (ví dụ như ống khói nhà máy)

− Giám sát lưu động nguồn thải khí, lỏng trên một diện rộng

− Giám sát cố định nguồn thải lỏng

1.2.2.2 Giám sát chất lượng môi trường

Môi trường nước và môi trường không khí đều thuộc loại môi trường chất lưu (chất chảy), do vậy sự lan truyền các chất trong hai môi trường này có những nét giống nhau, quá trình vận chuyển vật chất dưới hai môi trường này đều xảy ra do quá trình khuyếch tán và vận tải Điều khác nhau chỉ ở chỗ cường độ của các quá trình trên không như nhau Thông thường quá trình lan truyền trong môi trường không khí rất mạnh mẽ còn trong môi trường nước xảy ra chậm hơn nhiều Do vậy, các chất ô nhiễm trong nước chỉ tồn tại trong khu vực gần nguồn thải chỉ trừ các chất bền vững và tồn tại lơ lửng trong nước lâu dài như bụi phóng xạ của các nguyên tố có chu kỳ bán phân hủy lớn

Mục tiêu giám sát chất lượng môi trường bao gồm sáu mục tiêu như đã trình bày

ở phần mục tiêu chiến lược giám sát môi trường Nhưng mục đích các xem xét khi thiết kế mạng lưới giám sát bao giờ cũng phải đảm bảo các kết quả đo lường đưa ra chính xác Có nghĩa là các mẫu phải là đại diện cho các điều kiện chủ đạo của môi trường về thời gian và không gian Như vậy, không chỉ không gian chọn đo đạc mà còn cả vị trí lấy mẫu tại không gian đã lựa chọn cũng có tầm quan trọng Để phục

vụ mục tiêu đã lựa chọn của cả hệ thống giám sát, sự lựa chọn một mạng lưới vị trí

đo đặc thù, việc xác định thể loại giám sát, sự xác định không gian địa lý nơi sẽ đặt

19

vị trí điểm đo và cuối cùng là vị trí sẽ lấy mẫu hoặc đo đạc đòi hỏi phải được kiểm tra qua bốn bước:

đã phải dùng một hệ thống bao gồm 1.200 trạm, mặc dù cho đến nay con số này đã được giảm đi nhiều Khi hệ thống trạm bao gồm quá ít số lượng trạm thì các vận chuyển chất thải thông qua các điều kiện thủy văn và khí tượng xảy ra ở giữa các trạm sẽ không được thể hiện ở dãy số liệu của hệ thống trạm và như vậy hệ thống trạm đó sẽ không phục vụ được mục tiêu đặt ra là hệ thống giám sát chất lượng môi trường

a) Giám sát chất lượng không khí

Các vấn đề ô nhiễm không khí biến động rất lớn từ vùng này sang vùng khác và

từ chất thải khí này sang chất khác Sự khác nhau về địa hình, khí hậu, đặc thù nguồn thải, bản chất nguồn thải, các qui chế hành chính và luật pháp khiến cho chương trình giám sát cũng sẽ thay đổi về mục đích, nội dung, độ dài và do đó sẽ thay đổi về cả thể lọai trạm giám sát Một số chuyên gia cho rằng vẫn có thể phân loại về các hệ thống giám sát chất lượng không khí như sau:

(1) Hệ thống trạm giám sát cho một nguồn hay một nhóm nguồn phát thải Loại này

có thể coi như giám sát phát thải địa phương

(2) Hệ thống trạm có thể được thiết lập bao gồm số lượng trạm rất lớn trên một diện tích rất lớn bao gồm cả vùng có ô nhiễm cao nhất đến vùng có ô nhiễm ít nhất (như

ở nông thôn) nhằm có một bức tranh toàn diện và dữ liệu rất cơ bản về thông số ô nhiễm cần quan tâm ví dụ như dự án đã nêu trên ở Anh

20

(3) Các hệ thống trạm cơ bản để theo dõi mức nền ô nhiễm thường được thiết lập ở các vị trí tiêu biểu cho đặc trưng điều kiện tự nhiên và ít có sự gia nhập trực tiếp các nguồn thải

 Hệ thống trạm giám sát địa phương

Loại hệ thống này thường đặt ra nhiệm vụ cụ thể theo dõi hoặc kiểm tra mức độ

ô nhiễm do một hay nhiều nguồn thải khí Mức độ ô nhiễm tại mặt đất được giám sát và sau đó được tính toán và dự báo bằng các mô hình dự báo Trong trường hợp này thông thường các vị trí đo đạc được phác thảo bằng các mô hình tính toán nồng

độ ô nhiễm

 Hệ thống trạm giám sát phạm vi lãnh thổ rộng

Các chất ô nhiễm sau khi được phát ra từ nguồn sẽ được lan truyền hoặc khuyếch tán đến các vị trí xa hơn nhiều so với nguồn phát ra chúng Để nhận biết mức độ lan bao xa các chất ô nhiễm, mức độ biến đổi về nồng độ giữa phát thải và nơi tiếp nhận, người ta cần phải thiết lập một hệ thống trạm giám sát trên phạm vi diện tích rất rộng để theo dõi Như đã nêu, tại nước Anh, một hệ thống có tên là Khảo sát Quốc gia về ô nhiễm không khí (National Survey of Air Pollution – NSAP) đã được triển khai với 1.200 trạm năm 1961, giám sát hàng ngày cho cả đô thị và nông thôn Năm 1981 hệ thống này được phê duyệt lại với 150 trạm cho mục tiêu giám sát dài hạn (long-term) và 400 trạm cho mục đích ngắn hạn tập trung ở các thành phố Các trạm thành phố hiện vẫn đang hoạt động ngoài mục đích phục vụ Quốc gia còn cho

cả khu vực khối Cộng đồng chung châu Âu

b) Giám sát chất lượng nước

21

Các chất ô nhiễm trong môi trường nước luôn luôn biến đổi cả về chất lẫn về lượng Trong môi trường không khí chúng biến đổi chủ yếu là do hai quá trình cơ học như ngưng tụ, lắng đọng và quá trình hóa học dưới tác động của các yếu tố vật

lý và hóa học như nhiệt độ, độ ẩm và bức xạ Mặt trời Trong môi trường nước, quá trình biến đổi của các chất phức tạp hơn nhiều Ngoài các quá trình biến đổi dưới tác dụng của các nhân tố vật lý và hóa học còn có biến đổi do các sinh vật gây ra mà

sự biến đổi này của các chất ô nhiễm lại phụ thuộc vào các yếu tố khác ví dụ như nhiệt độ nước Người ta thấy rằng, quá trình phân hủy dầu và các sản phẩm dầu do sinh vật sẽ tăng cường độ lên khoảng hai lần khi nhiệt độ nước tăng lên 10oC Quá trình biến đổi các chất trong môi trường nước có thể xảy ra theo hai chiều ngược nhau tùy theo các điều kiện cụ thể

Ô nhiễm nước bắt nguồn từ các chất ô nhiễm khí, ô nhiễm đất và trực tiếp từ các nguồn thải lỏng (đô thị, công, nông nghiệp) Các hậu quả của ô nhiễm nước sẽ dẫn đến:

− Kích thích sự phát triển của thủy thực vật dẫn đến phú dưỡng mà hậu quả của nó là dẫn đến sự phân hủy oxy sẽ mang lại sự thay đổi về sinh thái nước

− Các hậu quả trực tiếp hay gián tiếp về độc chất đến thủy sinh vật

− Làm biến mất giá trị thực tiễn của nước

− Giám sát chất lượng nước thiên nhiên có thể phục vụ cho mục đích sau:

− Thu thập các thông tin chung về chất lượng nước sông, hồ, cửa sông và biển

− Để đánh giá ảnh hưởng sự tham gia làm biến đổi chất lượng nước từ các nguồn thải khi chúng gia nhập

− Để kiểm tra chất lượng nước tại nơi mà chúng được khai thác sử dụng là nguồn nước cấp

− Để đánh giá như một chỉ thị ô nhiễm tích lũy (sử dụng trầm tích và sinh học)

Có hai lý do gây sự phân bố không đồng nhất chất lượng nước, đó là:

1) Nếu hệ thống nước được cấu tạo từ hai hoặc nhiều hơn loại nước làm cho chúng không xáo trộn được hoàn toàn, ví dụ như phân tầng nhiệt tại các hồ hay tại

vị trí thấp hơn nguồn xả nước thải ra sông

22

2) Nếu như chất ô nhiễm phân bố không đồng đều trong một hệ thống nước không đồng nhất (đa hệ), ví dụ như dầu mỡ có xu thế luôn nổi trong khi chất rắn lơ lửng luôn có xu thế chìm Những phản ứng hóa học hay sinh học cũng có thể xảy ra không đồng nhất tại những phần khác nhau ngay trong một hệ thống nước làm thay đổi hoặc biến đổi nồng độ chất ô nhiễm Khi mức độ xáo trộn là chưa biết, một khảo sát ngắn có thể cần phải tiến hành trước khi ra quyết định vị trí trạm lấy mẫu Các

số đo cần trong khảo sát này là: pH, độ dẫn điện, nhiệt độ, DO và một số chất ô nhiễm khác đặc thù của cửa thải

Tầm quan trọng của vị trí trạm lấy mẫu là rất lớn Nếu vị trí trạm lấy mẫu ở hạ lưu sông có nguồn thải đi qua, dãy số liệu lấy mẫu và đo lường cần phải thể hiện đủ cho chiều dài, chiều ngang và độ sâu của nơi lấy mẫu Nếu chất lượng nước trung bình được thiết lập cho mục tiêu dài hạn, trạm lấy mẫu nên lấy mẫu ở những nơi cuối nguồn (hạ lưu) để các khuyếch tán theo chiều dài và các xáo trộn đã diễn ra tương đối hoàn toàn Lấy mẫu vùng cửa sông có vai trò đưa ra những biến thiên không gian và thời gian cho toàn bộ dòng sông trước khi đổ ra biển Vị trí trạm lấy mẫu cửa sông phụ thuộc vào độ lớn và tầm quan trọng của cửa sông cũng như vào các thông số quan tâm Xác định nồng độ hay giám sát các kim loại vết trong chất lượng nước thiên nhiên là khâu cơ bản để tính toán trữ lượng hoặc chu trình của chúng

Để đánh giá chất lượng nước, chúng ta có thể sử dụng nhiều thông số khác nhau

đó là các thông số về vật lý, hóa học và sinh học Tuy nhiên một nguồn nước tốt cho mục đích sử dụng này thì chưa chắc đã tốt cho mục đích sử dụng khác Vì vậy, không có một bộ số liệu nào đánh giá chất lượng của tất cả các nguồn nước, việc đánh giá chất lượng nước bao giờ cũng gắn liền với mục đích sử dụng Dù nước được sử dụng cho mục đích nào thì cũng cần phải có những yếu cầu nhất định với các đặc tính vật lý, hóa học và sinh học Do vậy, chất lượng nước có thể được xác định bằng một dải các biến số đặt giới hạn cho mục đích sử dụng Sau đây là một số

23

thông số chính về vật lý, hóa học và sinh học thường được sử dụng để đánh giá môi trường nước

và dễ dàng tách ra khỏi nước bằng biện pháp lắng lọc

1.3.2.Nhiệt độ

Nhiệt độ của nước là đại lượng phụ thuộc vào điều kiện môi trường và khí hậu Nhiệt độ có ảnh hưởng không nhỏ đến các quá trình xử lý nước và nhu cầu tiêu thụ Trong ao hồ, nhiệt độ nước chính là hàm số của độ sâu Hoạt động của con người cũng có thể làm tăng nhiệt độ của nước và có thể gây ra các tác động sinh thái nhất định

Thông số nhiệt độ dùng để tính các dạng độ kiềm, để nghiên cứu mức độ bão hòa của oxy, cacbonat, tính toán độ muối và các hoạt động thí nghiệm khác Thông số nhiệt rât cần thiết cho các chuyển đo đạc hiện trường về điều kiện tiêu chuẩn

1.3.3. Hàm lượng chất rắn

Chất rắn tồn tại trong nước có thể do:

− Các chất vô cơ có dạng hòa tan (các muối) hoặc các chất không hòa tan như đất đá ở dạng huyền phù

24

− Các chất hữu cơ như các vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, động vật nguyên sinh …)

và các chất hữu cơ tổng hợp như phân bón, chất thải công nghiệp …

a Chất rắn tổng (TS – Total Solid)

Hàm lượng chất rắn tổng là trọng lượng khô tính bằng mg của phần còn lại sau khi bay hơi 1 lít mẫu nước trên nồi cách thủy rồi sấy khô ở nhiệt độ 103oC - 105oC cho đến khi trọng lượng không đổi và có đơn vị là mg/l

b Tổng chất rắn lở lửng (TSS – Total Suspended Solid)

Hàm lượng chất răn lơ lửng là trọng lượng khô của phần rắn còn lại trên giấy lọc sởi thủy tinh khi lọc 1 lít mẫu nước qua phễu rồi sấy khô ở nhiệt độ 103oC - 105oC cho đến khi trọng lượng không đổi và có đơn vị là mg/l

Tổng chất rắn hay chất rắn lơ lửng đều ảnh hưởng đến chất lượng nước trên nhiều phương diện Chất rắn ảnh hưởng đến chất lượng nước khi sử dụng cho sinh hoạt, cho sản xuất hoặc tiêu tốn nhiều hóa chất trong quá trình sử lý Hàm lượng chất rắn trong nước thấp sẽ hạn chế sinh trưởng hoặc cản trở sự sống của thủy sinh,

ở hàm lượng các các chất rắn làm ức chế quá trình trao đổi chất của vi sinh vật do hiện tượng “khô cạn sinh lý” Phân tích chất răn lơ lửng hay tổng chất rắn để kiểm soát hoạt động sinh học, đánh giá quá trình xử lý vật lý nước thải, đánh giá sự phù hợp của nước thải với tiêu chuẩn giới hạn cho phép

1.3.4.Độ đục (Tur – Turbidity)

Độ đục của nước đặc trưng cho sự có mặt của các tạp chất phân tán dạng hữu cơ,

vô cơ không hòa tan hoặc kéo có nguồn gốc khác nhau Thông thường nước mặt bị đục do sự tồn tại các loại bùn, axit silic, hydroxit sắt, hydroxit nhôm, các loại keo hữu cơ, vi sinh vật và phù du Trong nước ngầm để đặc trung cho sự tồn tại các khoáng không hòa tan hoặc các chất hữu cơ từ chất thải xâm nhập vào đất và ngấm vào mạch nước ngầm

Độ đục làm giám khả năng truyền ánh sáng trong nước, ảnh hưởng tới quá trình quang hợp dưới nước, gây mất thẩm mỹ khi sử dụng nước, ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm Các vi khuẩn gây bệnh có thể xâm nhập vào các hạt rắn sẽ không được khử trùng và có thể trở thành vi khuẩn gây bệnh trong nước Có nhiều phương

25

pháp để xác định độ đục của nước vì vậy kết quả có thể được biểu diễn bằng các đơn vị đo khác nhau.Đơn vị đo đục thường được sử dụng là mg SiO2/l, NTU, FTU; trong đó đơn vị NTU và FTU là tương đương nhau Nước mặt thường có độ đục 20

-100 NTU, mùa lũ có khi cao đến 500 – 600 NTU Nước cấp cho ăn uống thường

có độ đục không vượt quá 5 NTU

1.3.5.Độ dẫn điện (EC – electrical conductivity)

Độ dẫn điện là đại lượng phản ánh khả năng dẫn điện của nước Độ dẫn điện phụ thuộc vào sự có mặt của các ion, nồng độ, độ linh động, hóa trị của chúng và nhiệt

độ của nước Nước chứa nhiều các hợp chất vô cơ hòa tan sẽ có độ dẫn điện cao Trái lại nước có chứa các chất hữu cơ sẽ có độ dẫn điện thấp Thông số này thường được dùng để đánh giá tổng hàm lượng chất khoáng hoà tan trong nước

1.3.6. Oxy hòa tan (DO – Dissolved Oxygen)

Do là hàm lượng oxy hòa tan có trong một lít nước (đơn vị mg/l hay ppm) ở điều kiện nhiệt độ và áp suất xác định Hàm lượng oxy hòa tan là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất của nước mặt Oxy có mặt trong nước do được hòa tan từ oxy không khí, đồng thời oxy cũng sinh ra từ phản ứng tổng hợp quang hóa của tảo và các thủy thực vật trong nước Để hòa tan oxy phụ thuộc vào các yếu tố: nhiệt độ, áp suất khí quyển, đặc tính của nước, đặc điểm địa hình … Phân tích DO cho ta đánh giá mức độ ô nhiễm nước do các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học và kiểm tra quá trình xử lý nước thải

Hàm lượng oxy hòa tan trong nước ảnh hưởng trực tiếp tới đởi sống thủy sinh Khi DO tring nước thấp làm giảm khả năng sinh trưởng của động vật thủy sinh thậm chí làm biến mất một số loài hoặc có thể gây chết một số loài nếu DO giảm đột ngột Nguyên nhân làm giảm DO là do nước thải công nghiệp, nước mưa chảy tràn kéo theo các chất thải chứa nhiều chất hữu cơ, lá cây rụng … Vi sinh vật sử dụng oxy để tiêu thụ các chất hữu cơ làm cho lượng oxy hòa tan trong nước giảm

Nhu cầu oxy hóa học (COD) là lượng oxy cần thiết để oxy hóa hoàn toàn các hợp chất hữu cơ và vô cơ trong nước bằng các chất oxy hóa mạnh COD có đơn vị là

26

mg/l Thông thường hàm lượng các chất hữu cơ (bị oxy hóa học) lớn hơn nhiều lần

so với các chất vô cơ, nên COD được xem là chỉ tiêu để đánh giá mức độ ô nhiễm

do các hợp chất hữu cơ (kể cả các chất hữu cơ dễ phân hủy và khó phân hủy sinh học) của nước và nước thải

Chất hữu cơ + O2 => CO2 + H2O

Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) là lượng oxy cần thiết cho vi sính vật để oxy hóa các hợp chất hữu cơ và vô cơ trong nước ở điều kiện xác định BOD có đơn vị là mg/l BOD gián tiếp chỉ ra mức độ ô nhiễm do các chất có khả năng bị oxy hóa sinh học mà đặc biệt là các chất hữu cơ BOD là một trong những chỉ tiêu quan trong của nước mặt và nước thải

BOD5 là thông số được sử dụng phổ biến nhất, đó chính là lượng oxy cần thiết để oxy hóa sinh học trong 5 ngày ở nhiệt độ 20oC Ngoài ra theo yêu cầu người ta có thể xác định BOD sau 3 ngày, 7 ngày, 10 ngày hoặc sau 20 ngày

1.3.9.Độ muối (S‰ - Salinity)

Độ mặn hay độ muố được ký hiệu S‰ Độ mặn hay độ muối được định nghĩa là tổng lương (tính theo Gram) các chất hòa tan chứa trong 1 kg nước Căn cứ vào độ muối đã phân chia giới hạn các loại nước tự nhiên như sau:

− Nước ngọt: S‰ = 0,02 -0,5 ppt

− Nước lợ: S‰ = 0,5 - 16 ppt

− Nước mặn: S‰ = 16 - 47 ppt

− Nước quá mặn: S‰ = trên 47 ppt

Sau này được bổ sung và chi tiết hóa như sau:

− Nước ngọt: S‰ = 0,01 - 0,5 ppt (các sông hồ, hồ chứa)

- Nước lợ mặn: S‰ = 18–30 ppt

- Nước mặn: S‰ = trên 30 ppt

- Nước biển: S‰ = 30 - 40 ppt (Đạ dương, biển nội địa, vịnh vũng, cửa sông)

- Nước quá mặn: S‰ = 40 - 300 ppt

1.3.10. Kim loại và kim loại nặng

Kim loại có mặt trong nước do nhiều nguyên nhân như: quá trình hòa tan các khoáng sản, các thành phần kim loại có sẵn trong tự nhiên hoặc được sử dụng trong các công trinh xây dựng, các chất thải công nghiệp Ảnh hưởng cảu kim loại thay đổi phụ thuộc vào tính chất và nồng độ của chúng Một số kim loại có ích khi nồng

độ thấp và rất độc hại nếu ở nồng độ cao

Kim loại nặng trong nước thường được hấp thụ bởi các hạt sét, phù xa lơ lửng Các chất lơ lửng này dần đân lắng đọng làm cho nồng độ kim loại nặng trong trầm tích cao hơn rất nhiều so với nước Các loại động vật thủy sinh đặc biệt là động vật đáy sẽ tích lũy lượng lớn các kim loại nặng này trong cở thể Thông qua dây truyền thực phẩm, kim loại nặng được tích lũy trong cơ thể con người và gây độc với tính chất bệnh lý rất phức tạp

Hiện nay việc lấy mẫu để kiểm tra chất lượng nước, cũng như để xác định các chỉ tiêu chất lượng nước của nó được thực hiện tự động hóa Chức năng hóa các hệ thống kiểm tra nguyên tử tự động chất lượng nước cả định kỳ lẫn thường xuyên Nhờ các hệ thống giám sát tự động và liên tục đố không cần có sự tham gia của con người có thể lấy mẫu, tiến hành phân tích nhanh, đưa thông tin lên máy tính điện tử

Sử dụng mô hình như thế cho phép thu nhận nhanh chóng một lượng thông tin lớn

về các tính chất vật lý và thành phần hóa học của nước sông và hồ Tuy nhiên không phải tất mà chỉ có một số thông số chất lượng nước có thể giám sát tự động

và liên tục được Các thông số chất lượng nước có khả năng giám sát tự động và liên tục phổ biến nhất hiện này là: nhiệt độ, pH, độ dẫn điện (EC), độ đục (Tur), chất rắn hòa tan (TDS) và DO

28

CHƯƠNG 2 : NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH HỆ THỐNGTHU

THẬP DỮ LIỆU VÀ CẢNH BÁO MÔI TRƯỜNG TỪ XA

Với mục đích thu thập và cảnh báo môi trường từ xa, sau khi tìm hiểu các hệ thống quan trắc môi trường nước tự động, liên tục đang triển khai thực tế tại Việt Nam; tác giả đề xuất mô hình tổng thể hệ thống như sau:

Portal

Hình 1 : Mô hình hệ thống thu thập dữ liệu và cảnh báo môi trường từ xa

Hệ thống bao gồm 3 phân hệ chính:

liệu Datalogger, các sensor riêng lẻ Các sensor tiến hành đo đạc các tham số môi trường và đưa vể thiết bị Datalogger được đặt tại trạm quan trắc Datalogger có nhiệm vụ xử lý tín hiệu nhận được từ các sensor, lưu trữ và truyền dữ liệu đến máy tính hiển thị tại trạm trung tâm Trên Datalogger có màn hình LCD có chức năng hiển thị tại chỗ các thông số đo lường Các tín hiệu của sensor đo lường có thể ở dạng số hoặc tương tự Tín hiệu dạng số thường được truyền nối tiếp qua các cổng giao tiếp RS232, RS485, SDI-12

29

Đường truyền từ sensor đến Datalogger sử dụng cáp tín hiệu có lớp chống nhiễu, với cự ly đấu nối từ 5-10 mét

các máy tính và thiết mạng để thu thập và xử lý các số liệu truyền về Các số liệu này được lưu vào CSDL và tiến hành giám sát online Khi gặp sự cố hoặc thông số môi trường vượt ngưỡng cho phép, hệ thống sẽ đưa ra các cảnh báo

lên portal Hệ thống CSDL quản lý ngành Tài nguyên Môi trường đề phục vụ công tác thống kê báo cáo về môi trường

2.2.1.Yêu cầu chức năng của phân hệ thu thập dữ liệu tại trạm quan trắc

Theo yêu cầu cơ bản và đặc tính kỹ thuật cho trạm quan trắc môi trường nước tự động, liên tục của Bộ Tài nguyên Môi trường ban hành, một trạm quan trắc môi trường nước mặt tự động phải đáp ứng các yêu cầu sau:

vực quan trắc để xác định các thông số môi trường cần quan trắc cho phù hợp Các thông số quan trắc của Trạm quan trắc nước mặt tự động được quy định như sau:

− Các thông số bắt buộc: Nhiệt độ (t0C), pH, tổng chất rắn hoà tan (TDS), độ dẫn điện (EC), ôxy hoà tan (DO), độ đục (Tur)

− Ngoài ra có thể bổ sung thêm các thông số cần quan trắc khác như: thế oxy hóa khử (ORP), tổng chất rắn lơ lửng (TSS), nhu cầu oxy hóa học (COD), Amôni (NH4+-N), Nitrat (NO32 N), tổng Nitơ (TN), tổng phốtpho (TP), kim loại nặng

trắc nước mặt tự động để xác định phương pháp quan trắc cho phù hợp, cụ thể là:

− Phương pháp đo gián tiếp: Các thiết bị quan trắc và hệ thống lưu trữ, truyền,

nhận dữ liệu được đặt trên bờ, bên trong nhà trạm cố định Mẫu nước được hút ở vị trí dưới mặt nước 0,5 m được bơm vào trong bể điều hòa Thiết bị

30

quan trắc được nhúng trong bể điều hòa để quan trắc các thông số môi trường Đối với một số thông số môi trường, mẫu nước sẽ được bơm trực tiếp vào thiết bị phân tích mà không qua bể điều hòa

- Phương pháp đo trực tiếp: Các thiết bị quan trắc được đặt cố định tại vị trí

đo và được nhúng trực tiếp xuống nước và ở vị trí dưới mặt nước 0,5 m

động, liên tục với thời gian truyền dữ liệu chậm nhất là mỗi 5 phút, sau khi thiết bị trả kết quả

thiểu là 02 tháng dữ liệu Dữ liệu phải được sao lưu định kỳ dưới dạng có cấu trúc, không mã hóa

đảm bảo cho hệ thống vận hành ổn định và an toàn Cụ thể là:

- Có hệ thống nối đất an toàn cho người và thiết bị;

- Có các thiết bị đóng cắt và chống quá dòng, quá áp;

- Có thiết bị ổn áp và bộ lưu điện (UPS) với công suất phù hợp với hệ thống các thiết bị (tối thiểu 2000VA)

Từ những yêu cầu trên, thiết bị thu thập dữ liệu Datalogger tại trạm quan trắccần đáp ứng các yêu cầu chức năng sau đây:

- Thiết bị phải có khả năng thu thập 6 đầu vào và có thể phát triển đến 13 hoặc

18 đầu vào một cách dễ dàng

- Đầu vào bộ thu thập có thể là dòng một chiều 4-20 mA hoặc đầu vào số theo chuẩn RS485 hoặc SDI-12 Có nghĩa là có thể đáp ứng được nhiều loại đầu

do sensor của các hãng khác nhau

- Truyền thông sử dụng thông qua giao diện Ethernet và giao diện GSM hoặc phối hợp cả hai phương pháp

- Thiết bị phải có khả năng lưu dữ liệu vào bộ nhớ

- Có khả năng cập nhật và hiển thị các thông số thông qua màn hình LCD

2.2.2.Sơ đồ khối thiết kế bộ thu thập dữ liệu Datalogger

31

Với các yêu cầu chức năng của phân hệ thu thập dữ liệu tại trạm quan trắc, bộ thu thập dữ liệu Datalogger được thiết kế để thực hiện các nhiệm vụ sau:

- Nhận các giá trị đo từ các sensor và các đầu vào dưới dạng xung;

- Xử lý số liệu, các tham số đo được;

- Cập nhật từ bàn phím và hiển thị số liệu các thông số lên màn hình LCD;

- Lưu trữ dữ liệu vào bộ nhớ;

- Truyền dữ liệu về trung tâm và xử lý yêu cầu của servergửi đến thông qua mạng di động và mạng Internet

Sơ đồ nguyên lý thiết kế chung của thiết bị thu thập dữ liệu Datalogger tại trạm quan trắc được xây dựng dựa trên sự kết hợp tính năng xử lý và truyền số liệu dựa trên công nghệ truyền thông qua mạng internet bao gồm: khối nguồn, khối truyền thông, thẻ nhớ, khối giao diện đầu đo thu thập đữ liệuvà khối vi xử lý đóng vai trò điểu khiển và liên kết giữa các khối chức năng

Adaptor AC/DC

Power

MCU

(Main conntroler Unit)

Solar Controller

Ắc quy

Power controller

LCD

Keyboard

GSM Data

Ethernet TCP/IP

 K hối cấp nguồn (Power):

Khối này có nhiệm vụ làm sạch nguồn một chiều và tạo ra các nguồn có điện áp (13,8V DC; +5V DC; -5V DC; +3,3V DC), để cung cấp tới các khối của Datalogger

 Khối điều khiển nguồn (Power Controller):

Có nhiệm vụ điều khiển chuyển mạch nguồn cấp đầu vào phù hợp với các giải pháp cấp nguồn và giám sát, điều khiển nguồn nạp cho ắc quy dự phòng của module thiết bị

 Khối đồng hồ thời gian thực (RTC- Real time clock):

Hiển thị thời gian thực cho module thiết bị thu thập dữ liệu

Khối này sẽ lưu trữ các thông tin dữ liệu do Datalogger thu thập được, thẻ nhớ được định dạng giống như một ổ đĩa máy tính với một vùng (partition) duy nhất (Primary DOS partition)

 Màn hình hiển thị LCD:

Cho phép hiển thị các thông tin của thiết bị Datalogger, hoặc hiển thị các thông tin cài đặt cho thiết bị theo yêu cầu của người vận hành, sử dụng

 Khối vi điều khiển MCU:

Khối xử lý trung tâm có chức năng xử lý, điều khiển các hoạt động chung của Datalogger bao gồm:

- Điều khiển tắt mở nguồn;

- Điều khiển truyền dẫn thông tin, dữ liệu;

- Điều khiển kiểu đo, cổng đo;

- Điều khiển giao diện đo;

- Xử lý các thông tin, lênh từ bàn phím;

- Xử lý tín hiệu hiển thị trên LCD;

- Điều khiển cấp nguồn cho các khối của Datalogger

 Bàn phím (Keyboard):

Cho phép người sử dụng thao tác, nhập các câu lệnh theo yêu cầu, sử dụng để cài đặt (thời gian, thiết lập hệ thống ), lựa chọn các chế độ hoạt động cho thiết bị

33

 Khối Truyền thông (Transmission):

Truyền thông tin dữ liệu thu thập được tại trạm quan trắc về trạm trung tâm, dữ liệu có thể được truyền bằng sóng vô tuyến thông qua mạng vô tuyến GSM hoặc bằng cáp thông qua mạng hữu tuyến

 Khối Giao diện đầu đo thu thập dữ liệu (Interface Sensor)

Cung cấp các giao diện đầu đo thu thập dữ liệu bao gồm các giao diện tương tự (Analogue, như điện áp, dòng điện), các giao diện số (Digital, như SDI-12, RS485,

RS232, Modbus, I2C) Các giao diện tương tự thích hợp với các đầu đo đơn lẻ, còn đối với các đầu đo tương tự có đầu vào điện áp hoặc dòng điện thì bộ Datalogger cần phải thực hiện thêm chức năng căn chỉnh chuyển đổi tương tự sang số A/D tương ứng với các tham số môi trường để thuận tiện cho việc truyền dữ liệu, xử lý,

phân tích, so sánh, đánh giá và đưa ra thông tin cảnh báo

2.2.3.Giải pháp nguồn cấp cho thiết bị thu thập dữ liệu Datalogger

Do đặc điểm của các thiết bị thu thập dữ liệu Datalogger quan trắc môi trường nước mặt thường đặt tại hồ, sông, suối, nước thải, các nguồn nước… vì vậy ta dùng hai giải pháp đó là:

- Sử dụng nguồn năng lượng mặt trời và ắc quy để cung cấp điện cho thiết bị quan trắc hoạt động;

- Một giả thiết đặt ra nữa đó là thiết bị đặt những nơi có nguồn điện xoay chiều (AC) khi đó yêu cầu đầu đo điện áp từ 9-16V

Sơ đồ giải pháp cấp nguồn cung cấp cho các thiết bị thu thập dữ liệu từ xa :

34

DC_DC Converter +13.8V DC

AC- DC Converter

On board DC-DC Converter

+5V -5V +3,3V +13.8V

Bộ hạn dòng +13.8V DC

Hình 3 : Sơ đồ giải pháp cung cấp nguồn cho các thiết bị đầu thu

2.3.1.Yêu cầu chức năng của phân hệ giám sát và điều khiển tại trung tâm

Phân hệ giám sát và điều khiển tại trung tâm bao gồm các máy tình và thiết bị mạng, thực hiện nhiệm vụ phân tích và xử lý các số liệu môi trường thu thập được,

tự động đưa ra các cảnh báo tham số và lưu trữ các dữ liệu vào CSDL Các chức năng trên được thực hiện thông qua ứng dụng phần mềm thu thập dữ liệu và cảnh báo cài đặt tại trung tâm Phần mềm thu thập dữ liệu và cảnh báo cần đáp ứng các yêu cầu chức năng sau:

- Chức năng phân quyền người sử dụng;

- Chức năng cấu hình các tham số hệ thống:

- Bóc tách gói dữ liệu truyền về;

- Hiển thị trên nền bản đồ số, hoặc tọa độ tương đối;

- Phân tích cảnh báo môi trường;

- Chiết xuất dữ liệu, sang các dạng thống kê phổ thông Excel hoặc CSV; hoặc theo các khuôn dạng chuẩn của cục quan trắc môi trường

35

- Tính năng, tiện ích khác – Quản lý nạp ắc quy, quản lý giám sát nguồn điện,

quản lý kết nối truyền thông

2.3.2.Tổ chức lưu trữ dữ liệu trong các file

Để thuận tiện cho người quản trị trong việc lưu trữ và truy xuất lại dữ liệu trong những trường hợp cần thiết, tác giả đã thiết kế chức năng lưu lại những thông tin mà thiết bị trả về Dữ liệu quan trắc môi trường được lưu trữ tại server trung tâm, được sắp xếp theo các thư mục của ngày, tháng, năm Các dữ liệu được lưu dưới dạng file

*.csv thành các hàng, cột thuận tiện cho việc đọc trực tiếp dữ liệu từ chương trình Microsoft Office Excel

Hình 4 : Dữ liệu quan trắc được lưu trữ binary tại trung tâm

36

Trong Hình 4, tệp tin bắt đầu bằng số 1 là biểu thị cho tệp lưu trữ dữ liệu của trạm số 1; tệp tin bắt đầu bằng số 2 là biểu thị cho tệp lưu trữ dữ liệu của trạm số 2; tệp tin bắt đầu bằng số 3 là biểu thị cho tệp lưu trữ dữ liệu của trạm số 3

Trong một file log, dữ liệu quan trắc được sắp xếp theo tuần tự thời gian, số hiệu

ID của thiết bị giám sát theo định dạng bản tin chuẩn như thể hiện trên hình sau:

Hình 5 : Định dạng dữ liệu được lưu trữ theo ngày, tháng, năm ở log file tại

trung tâm dữ liệu

2.4.1.Yêu cầu chức năng của phân hệ quản lý thông tin quan trắc

Với mục đích hỗ trợ báo cáo thống kê môi trường phục vụ công tác quản lý của các cơ quan quản lý nhà nước, đồng thời giảm thiểu gánh nặng cho các đơn vị trong công tác thu thập, xử lý số liệu báo cáo thống kê Yêu cầu phân hệ xây dựng cần phải có các chức năng sau:

− Chức năng tự động cập nhật các tham số môi trường từ CSDL

− Chức năng phân quyền hệ thống

− Chức năng thống kê báo cáo theo bảng biểu và đồ thị

Phân hệ này là một module và được tích hợp vào cổng thông tin điện tử hệ thống CSDL quản lý thông tin thống kê

37

Thư viện dùng chung

Trình bày giao diện người dùng

Dịch vụ dữ liệu không gian

Hỗ trợ tra cứu thông tin, chồng xếp dịch vụ bản đồ

Cập nhật, quản lý dữ liệu chỉ tiêu TNMT

Quản lý thông tin quan trắc

WCS

Người dung cuối (End Users)

Tổ chức/cá nhân Chuyên viên xử lý nghiệp vụ phò ng/banLãnh đạo Người quản

trị hệ thống

Thống kê, báo cá o

Quản lý tin tức

Lãnh đạo đơn vị

CSDL Đất đại TN nước CSDL CSDL ……. Quan trắc CSDL

Hình 6 : Mô hình tổng thể kiến trúc hệ thống

Cổng thông tin điện tử được thiết kế theo mô hình kiến trúc 3 tầng:

Tầng ứng dụng: Tầng này có nhiệm vụ giao tiếp với người dùng cuối để thực

hiện các thao tác quản lý các chỉ tiêu KTXH, quản lý các thông tin quan trắc và các chức năng khác trên bản đồ thông qua các thành phần có trong giao diện người dùng Tầng này sẽ sử dụng các dịch vụ do tầng Công nghệ dịch vụ cung cấp

Tầng công nghệ dịch vụ: Tầng này cung cấp và thực hiện các nghiệp vụ chính

trong hệ thống, sử dụng các dịch vụ do tầng Dữ liệu cung cấp, sau đó cung cấp các dịch vụ cho tầng Ứng dụng Các dịch vụ do tầng công nghệ dịch vụ cung cấp bao gồm các dịch vụ cơ bản như Xác thực người dùng, Phân quyền người dùng, sao lưu/phục hồi dữ liệu, các dịch vụ khác như dịch vụ bản đồ,

38

Tầng dữ liệu: Thực hiện các nghiệp vụ liên quan đến lưu trữ và truy xuất dữ liệu

từ hệ thống CSDL quản lý kinh tế - xã hội vùng Tây Nguyên

Nguoi dung trong he thong

Nguoi dung ngoai he thong

Quan tri he thong

39