Hệ thống quan trắc mực nước và độ mặn tự động

Hệ thống quan trắc mực nước và độ mặn tự động, Giải pháp áp dụng các công nghệ dựa trên nền tảng IOT, công nghệ big Data, ứng dụng Clouds, tính mở cao phù hợp với xu thế phát triển công nghệ theo cuộc cách mạng công nghiệp 4.0.

 Hệ thống quan trắc mực nước và độ mặn tự động

1.MÔ HÌNH GIẢI PHÁP ĐỀ XUẤT

Mô hình giải pháp đề xuất:
Thành phần hệ thống bao gồm:
-Các đầu đo tích hợp online đa chỉ tiêu: các chỉ số cần quan trắc được tích hợp trên 1 đầu đo sensor thuận tiện cho quá trình triển khai, bảo trì.
-Bộ điều khiển và kết nối truyền nhận dữ liệu (Datalogger): giao tiếp với các sensor qua tín hiệu số giúp hệ thống hoạt động ổn định, ít bị tác động yếu tố ngoại cảnh.
-Bảng LED hiển thị dữ liệu tại trạm
-Pin mặt trời , bộ sạc, ắc quy và tủ bảo vệ, đèn cảnh báo an toàn giao thông đường thủy.
-Phần mềm tiếp nhận và quản lý, khai thác dữ liệu quan trắc tự động triển khai trên nền tảng ứng dụng clouds. Phần mềm được thiết kế chuyên dụng cho nghiệp vụ quan trắc tự động nên đầy đủ các mô đun chức năng từ quản lý, giám sát, cảnh báo, chia sẻ, công bố dữ liệu quan trắc tự động và luôn được thiết kế mở để có thể nâng cấp, mở rộng.

Ưu điểm giải pháp

Về công nghệ:
-Giải pháp áp dụng các công nghệ dựa trên nền tảng IOT, công nghệ big Data, ứng dụng Clouds, tính mở cao phù hợp với xu thế phát triển công nghệ theo cuộc cách mạng công nghiệp 4.0.
Về Sensor đo
-Giải pháp lựa chọn công nghệ đo tích hợp đa chỉ tiêu trên 1 đầu sensor, mô hình thiết kế đơn giản, dễ dàng lắp đặt kết hợp phần mềm quản lý môi trường thông minh Pam Cems được triển khai sẵn sàng trên nền tảng điện toán đám mây, chỉ cần cắm là chạy. Với thiết kế này thuận tiện cho công tác triển khai và giảm thiểu tần suất bảo trì hệ thống.
-Cảm biến đo mực nước sử dụng phương pháp đo áp suất giúp đảm bảo độ ổn định và độ chính xác của giá trị đo phù hợp với đặc thù các tỉnh miền tây mực nước biến động lớn theo ngày, mặt nước thường động nhiều sóng. 
-Sensor tích hợp đo đa chỉ tiêu trên 1 sensor giúp tiết kiệm năng lượng, giảm tiêu hao năng lượng trên đường dây.
-Sử dụng cảm biến số giúp nâng cao độ chính xác, giảm thiểu tác động nhiễu do các yếu tố bên ngoài.

Về phần mềm quản lý, khai thác, chia sẻ dữ liệu

-Giải pháp được triển khai tập trung trên ứng dụng điện toán đám mây nên việc triển khai ứng dụng khai thác dữ liệu tới cán bộ quản lý các tỉnh, các cơ quan liên quan, người dân dễ dàng chỉ cần qui định chính sách khai thác dữ liệu và tiến hành cấp tài khoản, phân quyền trên phần mềm. Các cán bộ quản lý không phải lo lắng cho các vấn đề vận hành các hệ thống công nghệ thông tin mà chỉ tập trung vào việc khai thác dữ liệu phục vụ chuyên môn của mình.
-Giải pháp sẵn sàng và đáp ứng nhu cầu mở rộng các mạng lưới quan trắc lên đến hàng nghìn điểm và xuyên biên giới.
-Với giải pháp này chúng tôi đã xây dựng sẵn sàng toàn bộ các chức năng tương đương với các hệ thống Scada cũng như ứng dụng di động nên có thể không cần trang bị thêm các hạng mục này. Trường hợp các hệ thống Scada đã được trang bị, Pam Cems dễ dàng  đồng bộ dữ liệu sang hệ thống Scada. Dữ liệu dễ dàng được công bố trên các ứng dụng di động hay thông qua các màn hình quảng bá thông tin đặt tại trung tâm Tỉnh.
-Giải pháp tích hợp các chức năng giám sát, cảnh báo hỗ trợ cán bộ vận hành phát hiện sớm các sự cố đảm bảo vận hành trạm ổn định.
-Giải pháp cung cấp các công cụ tùy biến xây dựng các báo cáo chuyên môn dựa trên dữ liệu thu thập được giúp cán cơ quan quản lý khai thác dữ liệu hiệu quả.

2.KẾT QUẢ DỰ ÁN

Quản lý tập trung dữ liệu quan trắc tự động: Hiện nay các hệ thống quan trắc tự động đã và đang được đầu tư bởi nhiều cơ quan, bộ ban ngành khác nhau tuy nhiên việc khai thác dữ liệu chưa được liên thông, chia sẻ dẫn tới việc khai thác thông tin còn hạn chế. Bản thân trong 1 tỉnh, thậm chí 1 hệ thống cụ thể về quan trắc mặn đôi khi còn sử dụng nhiều nền tảng riêng biệt khác nhau. Với PAM CEMS chúng tôi đưa ra 1 nền tảng mở giúp khách hàng dễ dàng tích hợp các hệ thống cũ đã đầu tư vào chung 1 nền tảng hay tích hợp dữ liệu từ PAM CEMS sang ứng dụng thứ 3 rất linh hoạt để hợp nhất quản lý dữ liệu.
Hỗ trợ vận hành mạng lưới quan trắc: Đối với 1 mạng lưới quan trắc tự động việc đảm bảo các thiết bị quan trắc tự động vận hành liên tục và chính xác giữ vai trò rất quan trọng trong việc khai thác dữ liệu quan trắc. Nếu một hệ thống quan trắc đưa ra các giá trị đo đạc không đảm bảo thì không có ý nghĩa ứng dụng. Với PAM CEMS chúng tôi đưa vào các công cụ giám sát, cảnh báo hỗ trợ các cán bộ vận hành giám sát hoạt động liên tục của toàn mạng lưới, phát hiện sớm các bất thường để có biện pháp khắc phục, điều chỉnh. Bên cạnh đó với mạng lưới các đơn vị thành viên phủ khắp 63 tỉnh thành của Mobifone Global và nhờ kinh nghiệm triển khai nhiều dự án quan trắc tự động trên khắp cả nước, chúng tôi sẽ đồng hành giúp khách hàng xây dựng các quy trình vận hành, bảo trì thường xuyên đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và chính xác nhất.
Tăng cường chia sẻ, khai thác dữ liệu: Với PAM CEMS tùy thuộc vào chính sách chia sẻ dữ liệu của khách hàng mà có thể triển khai việc chia sẻ, quảng bá thông tin đến các đối tượng khác nhau. Việc khai thác dữ liệu có thể thực hiện trực tiếp trên hệ thống PAM CEMS hay thông qua các API kết nối chia sẻ dữ liệu sang hệ thống bên ngoài. Các nhóm quản lý, khai thác dữ liệu có thế bao gồm nhưng không giới hạn bởi:
Sở NN & PTNN đơn vị quản lý, vận hành trực tiếp hệ thống quan trắc mặn trên địa bàn tỉnh.
Các cơ quan quan liên quan: Sở TNMT, Chi cục thủy lợi, Cục quản lý tài nguyên nước, Smart City, nhà máy nước, cơ quan nghiên cứu, trường đại học….
Người dân: thông tin thu thập từ hệ thống quan trắc mặn giữ vai trò quan trọng với người dân giúp người dân chủ động kế hoạch tích trữ nguồn nước trong các hoạt động sản xuất nông nghiệp của mình. Với PAM CEMS người dân hoàn toàn có thể khai thác các thông tin trên cổng thông tin của Sở NN&PTNN (nếu kết nối hiển thị dữ liệu từ PAM CEMS), trên ứng dụng mobile hay qua các hệ thống tin nhắn chủ động. Khách hàng cũng có thể kết nối dữ liệu từ PAM CEMS qua các hệ thống thông báo trên loa như một số tỉnh miền tây đang làm. 
Tính mở của hệ thống: PAM CEMS được thiết kế có tính mở giúp khách hàng hoàn toàn làm chủ các dữ liệu mình thu thập được. Khi tập hợp được bộ dữ liệu đủ lớn chúng ta có thể sử dụng cho các bài toán về mô hình lan truyền mặn, cảnh báo sớm tình trạng xâm mặn
 Phần mềm dự báo xâm nhập mặn tại Đồng Bằng Sông Cửu Long 

3.THUYẾT MINH KỸ THUẬT CHI TIẾT GIẢI PHÁP 

3.1.Mô hình kỹ thuật tổng thể
PAM CEMS là giải pháp quan trắc môi trường thông minh cho phép quản lý, tích hợp tất cả các thành phần quan trắc môi trường tự động từ nước mặt, nước ngầm, nước thải, không khí xung quanh trên môi trường cloud. 

Thành phần giải pháp bao gồm:

 Hình 1: Sơ đồ tổng quan hệ thống
-Các thiết bị quan trắc và điều khiển có nhiệm vụ đo đạc các chỉ số môi trường nước, không khí tại hiện trường và truyền dữ liệu liên tục về hệ thống quản trị PAM CEMS qua internet.
-PAM CEMS: Dữ liệu quan trắc được lưu trữ, tính toán và khai thác, sử dụng trên phần mềm Pam Cems trên máy tính hay app mobile trên điện thoại.
-Dữ liệu quan trắc có thể được hiển thị, quản bá thông tin ra bên ngoài trên tivi hoặc màn hình led.
-Hệ thống cung cấp các API giúp kết nối đến các nền tảng khác để có thể gia tăng giá trị khai thác từ dữ liệu thu thập được như: truyền dữ liệu sang sở ban ngành liên quan, truyền dữ liệu đến các hệ thống mô hình hóa, dự báo lan truyền ô nhiễm…

Kiến trúc giải pháp

-Pam Cems được triển khai và vận hành dựa trên công nghệ điện toán đám mây (Cloud Solutions) cũng như các nền tảng Cloud (Cloud Platform). PAM Cems được kiến trúc với mục tiêu thúc đẩy hoạt động triển khai và ứng dụng công nghệ trong các giải pháp thông minh cho doanh nghiệp, cơ quan quản lý.
-Nền tảng PAM Cems cung cấp khả năng hỗ trợ các thiết bị thông minh IoT hoạt động và vận hành theo hướng dịch vụ (DaaS), nền tảng hỗ trợ ứng dụng (PaaS) và các ứng dụng, giải pháp thông minh hoạt động (SaaS) vận hành trên môi trường IoT (Internet of Things).

-Kiến trúc phần mềm Pam Cems:

 Hình 2: Kiến trúc PAM Cems
-Kiến trúc tổng thể của nền tảng PAM Cems giúp tổ chức triển khai các giải pháp thông minh, giải pháp chuyển đổi kỹ thuật số với tốc độ nhanh trong các giải pháp giám sát dữ liệu quan trắc môi trường. Kiến trúc chung của PAM Cems tạo ra sự chuyên biệt trong từng phân vùng dịch vụ, cho phép các tổ chức, doanh nghiệp cũng nắm bắt rõ nhu cầu và có thể nhanh chóng đưa ra được lựa chọn phù hợp cho hoạt động của mình. Kiến trúc Pam Cems bao gồm các thành phần:
Thiết bị: là các thiết bị quan trắc môi trường nước, không khí theo nhu cầu cùng các thiết bị điều khiển các cơ cấu chấp hành tại hiện trường như các công tắc điều khiển đèn, hệ thống điều hòa, hệ thống bơm, hệ thống đóng mở cửa cống…Các nhóm thiết bị có thể là thiết bị được sản xuất bởi Pam Cems hay bên thứ 3 miễn là tương thích về các giao thức truyền nhận dữ liệu. Các thiết bị quan trắc có thể là các hệ thống máy phân tích, hệ thống sensor đo nhanh hay các sensor phát triển trên công nghệ IOT.
Hạ tầng: hạ tầng máy chủ của Pam Cems được vận hành trên các trung tâm dữ liệu lớn có độ sẵn sàng cao. Việc ứng dụng các  công nghệ điện toán đám mây quản lý và chia sẻ tài nguyên giúp Pam Cems có thể xử lý các dữ liệu khổng lồ (Big Data) với tốc độ cao, khả năng mở rộng hệ thống theo nhu cầu linh hoạt, dễ dàng phát triển các ứng dụng dựa trên các dữ liệu thu thập được.
Nền tảng Cloud: Nền tảng Cloud của Pam Cems được thiết kế theo tiêu chuẩn của các môi trường IoT trên thế giới, tuân thủ theo quy chuẩn ISO27001 cũng như áp dung các thuật toán xử lý riêng để tối ưu về hiệu năng và hoạt động của nền tảng.
Các hoạt động lõi của nền tảng Cloud tập trung vào các việc xử lý toàn bộ các hoạt động của các thiết bị quan trắc và phân loại, tối ưu môi trường dữ liệu cung cấp cho các giải pháp ứng dụng phát triển trên môi trường Cloud.

Các phân hệ chính của nền tảng cloud bao gồm:

Quản lý thiết bị: quản lý các giao tiếp theo tiêu chuẩn của thiết bị hiện nay với các công nghệ trao đổi MQTT, CoAP, HTTP. Các kết nối này thông qua IoT Device Gateway để có thể kết nối đến hệ thống. Nền tảng Cloud quản lý toàn bộ các thông tin và hoạt động của thiết bị như phương thức truyền nhận, ứng dụng, firmware phần cứng, nội dung giao tiếp, nội dung điều khiển, mã hóa và bảo mật.
Điều khiến: Cung cấp khả năng thực hiện thực hiện các lệnh, bộ lệnh điều khiển giữa ứng dụng, nền tảng với thiết bị thông qua các kênh bảo mật đã được định nghĩa. Hệ thống cho phép điều khiển các thiết bị hiện trường (đèn, điều hòa không khí, bơm, hệ thống đóng mở cửa cống….) thông qua các công tắc thông minh. Hệ thống cho phép đặt lịch điều khiển đặt trước dạng timmer hay đặt các luật điều khiển thông qua các giá trị chỉ số môi trường đo được.
Quản lý dữ liệu: phân loại các loại hình dữ liệu, tổ chức lưu trữ thành các chuỗi dữ liệu (time-series) theo quy tắc và quản lý phân vùng các dữ liệu khác nhau phục vụ truy cập, khai thác hay xử lý tính toán. 
Các Engine xử lý: cho phép tổ chức hoạt động xử lý dựa trên các engine hoạt động độc lập liên tục. Các engine này có thể thực hiện sàng lọc, tổng hợp, tính toán, cấu trúc dữ liệu tùy theo cơ chế thiết lập cho từng loại hình dữ liệu khác
nhau được định nghĩa.

 Hệ thống quan trắc mực nước và độ mặn tự động
Quản lý đối tác: quản lý các ứng dụng được khai thác sử dung trên nền tảng Cloud cũng như các phân quyền đối với tài khoản của từng ứng dụng có khả năng tiếp cận đến các nguồn dữ liệu như thế nào. Hệ thống cho phép phân quyền khai thác dữ liệu theo các cấp độ khác nhau phù hợp với các mô hình quản lý đa điểm, phân tán với số lượng điểm cần quản lý lớn và nhiều đơn vị cùng khai thác.
Ứng dụng Pam Cems: là ứng dụng quản lý môi trường thông minh được xây dựng và khai thác dựa trên các dữ liệu thu thập được trên nền tảng Cloud. Ứng dụng giúp người sử dụng thu thập, lưu trữ, giám sát, tra cứu dữ liệu thu thập được từ các thiết bị quan trắc được lắp tại đối tượng cần giám sát. Bên cạnh đó ứng dụng có các chức năng hỗ trợ cán bộ quản lý, vận hành đảm bảo và nâng cao hiệu suất hoạt động của toàn bộ hệ thống dựa trên các chức năng cảnh báo sớm và báo cáo dữ liệu. Tính ưu việt của ứng dụng bao gồm:
+Ứng dụng đa nền tảng: Ứng dụng có thể được triển khai trên môi trường Web base chạy trên máy tính và môi trường đi động (IOS, Androi).
+Khả năng mở: cho phép cung cấp nhiều giải pháp tích hợp thông qua APIs cho nhiều loại hình đối tác, khách hàng, giao diện khác nhau cũng như khả năng kiểm soát tốt giúp đỡ các doanh nghiệp khi triển khai ứng dụng có thể linh hoạt tạo ra nhiều dịch vụ. 

Trên các thiết bị hiển thị như màn hình LED, TV, biển quảng cáo…

Đầu vào cho các ứng dụng khác
Các loại hình dịch vụ báo cáo, hình ảnh, dữ liệu  
+Bảo mật: Cung cấp các nguyên lý bảo mật End-to-End cho toàn bộ thiết bị thông minh vận hành với ứng dụng thông qua nền tảng Cloud bao gồm:
 Mã hóa dữ liệu trên đường truyền sử dụng TLS/SSL
Phân quyền cho các vai trò người dùng trên hệ thống
Quản lý phân quyền truy cập, dữ liệu truy cập cho các kênh đối tác được cấp phát qua ứng dụng
 Nhật ký hoạt động
Bảo mật các kênh giao tiếp giữa ứng dụng với thiết bị thông minh
Liên hệ với chúng tôi để tư vấn giải pháp phù hợp cho ứng dụng thực tế.
Đọc thêm Hệ thống cảnh báo sát lở ngập lụt qua camera và phần mềm AI
Còn tiếp ở bài 2.
Nhận báo giá dự án tốt nhất:
Hotline: (028) 22474 666 - 096 323 3838
Email: contact@anhoatech.vn

Lê Văn Dũng

An Hòa Tech

Bài khác

Bài viết mới