CÔNG NGH SCADA - GII PHÁP HIN ĐẠI HOÁ CÔNG TÁC QUN LÝ,
ĐIU HÀNH TƯỚI TIÊU VIT NAM
KS. Nguyn Quc Hip - PGĐ - Trung tâm Công ngh Phn mm TL - Vin Khoa hc
Thu li cùng các cng s; KS. Nguyn Đăng Hà - PGĐ Ban Qun lý và Đầu tư xây
dng Thu li 3.
Tóm tt ni dung:
Hin nay hiu qu khai thác ca các công trình thu li rt thp. Công ngh
SCADA (Superisory Control And Data Acquisition) là công ngh rt phù hp để nâng
cao hiu qu khai thác công trình thu li. Tuy nhiên vic trin khai ng dng rng rãi
công ngh này trên các h thng thu nông gp rt nhiu khó khăn. Gii pháp chính để
đưa công ngh SCADA áp dng rng rãi trên các h thng thu nông mà Trung tâm công
ngh Phn mm Thu li đưa ra là: Nghiên cu sn xut các thiết b chính trong h
thng SCADA, xây dng phn mm giám sát h thng thu nông để gim giá thành, ch
động trong vic bo hành, bo trì h thng. Nếu thiết b hng có th sa cha được vi
kinh phí ch bng 5-10% so vi kinh phí phi mua mi.
1. Gii thiu h thng SCADA
H thng SCADA gm 2 phn chính: Phn mm giám sát h thng thu nông và
các thiết b phn cng theo hình 1.
1.1. Phn mm giám sát h thng thu nông
Phn mm giám sát h thng thu nông được xây dng vi mc đích cung cp
thông tin kp thi v tình trng phân phi nước trên h thng thu nông để giúp cán b
qun lý điu hành phân phi nước hp lý nhm cung cp nước đủđồng đều trên các
khu vc ca h thng và phát hin nhng v trí ly nhiu hoc tha nước. Như vy, phn
mm giám sát H thng thu nông là mt công c tin ích đối vi các công ty Khai thác
công trình thu li để tng bước hin đại hoá và nâng cao hiu qu khai thác các h thng
thu nông, gim chi phí vn hành.
Khi s dng, phn mm được cài đặt ti tr s công ty Khai thác công trình thu
li và tu điu kin cơ s vt cht sn có, phn mm s t động kết ni và nhn s liu t
ngoài hin trường v Trung tâm (nếu có h thng thiết b đầu đo t động) hoc phi nhp
bng bàn phím các s liu báo v t hin trường (nếu chưa có thiết b mà phi đo đạc
bng th công- bng cc thu chí). Nếu h thng giám sát bng các thiết b t động thì
người qun lý có th điu khin giám sát h thng thy nông ti bt c máy tính nào được
cài đặt phn mm và có kh năng kết ni qua đường đin thoi.
Giao din ca phn mm được xây dng trên nn tng đối tượng bn đồ (Map
Objects) ca hãng ESRI. Như vy, phn mm làm vic vi mt đối tượng bn đồ địa lý
(đã được s hoá) vi đầy đủ các tính năng qun lý v mt địa lý. Nó va giúp cho người
s dng d dàng điu hành h thng quan trc, đồng thi có th hình dung c th v h
thng thu nông đang điu hành. Trong báo cáo này xin gii thiu chi tiết v phn mm
trong điu kin s dng đồng b vi h thng thiết b đo nước t đông, t xa.
Hình 1 - Mô hình h thng SCADA phc v hin đại hoá điu hành tưới, tiêu
Tính năng ca phn mm giám sát h thng thu nông:
- Thu thp d liu tc thi: Phn mm cho phép người s dng có th quan sát s liu
các trm bt k thi đim nào bng cách quay s cưỡng bc ti trm. Ví d ti
mt thi đim nào đó cán b qun lý mun biết mc nước, độ m cng và lưu lượng
ti các đim trên h thng, có th chuyn chế độ đo đạc và ghi vào tp d liu theo
chu k (hang gi hay hàng vài gi..) sang chế độ giám sát tc thi.
- Thu thp theo chu k: Sau khi đã định chu k thu thp d liu cho phn mm, máy
tính s t động quay s xung các trm, thu thp s liu quan trc và ghi vào cơ s d
liu. Tu theo mc độ chính xác mà người qun lý mun, có th cài đặt quan trc s
liu theo tng gi hay mi ngày 4 ln như chế độ quan trc khí tượng thu văn hoc
có th theo phút.
- Tính toán lưu lượng, lượng nước (m3) theo ngày, theo đợt tưới hoc c v qua công
trình đo nước t các s liu đo.
- Hin th d liu: Các s liu thu thp, lưu lượng, lượng nước qua công trình đo nước
được hin th dưới dng bng, dng đồ th theo thi gian và theo yêu cu ca người s
dng.
- Điu khin t xa: chế độ quay s cưỡng bc, phn mm cho phép vn hành đóng
m ca cng (nếu cng vn hành bng động cơ) hoc tt m máy bơm.
- Điu khin giám sát ti nhiu nơi: Người s dng có th cài đặt phn mm ti nhà, ti
máy tính xách tay và kết ni ti các trm đo qua đường đin thoi, như vy, có th
điu khin giám sát h thng thy nông ca h ti bt c nơi nào trên thế gii min là
đó có điu kin kết ni vi mng đin thoi công cng.
- Qun lý thi gian lưu gi s liu ca các RTU ti các trm: Đối vi mi trm đo
người s dng có th thay đổi thi gian cp nht s liu ca RTU ti các trm tu theo
yêu cu c th.
- Tính m ca h thng: Phn mm có phép người s dng có th thêm, bt hay thay
đổi thông tin ca các trm đo trên phn mm để phù hp vi điu kin thc tế.
1.2. Các thiết b phn cng và nguyên lý hot động ca thiết b.
1.2.1 Các thiết b phn cng:
H thng SCADA áp dng trong công tác điu hành tưới tiêu bao gm các thiết b
chính sau:
+ Thiết b ngoài hin trường (ti các đim đo):
- Thiết b thu thp s liu (RTU);
- Thiết b đo mc nước;
- Thiết b đo độ m cng; Động cơ đóng m cng ;
- Thiết b đo mưa;
- Modem đin thoi (hoc modem vô tuyến trong trường hp thu phát bng vô
tuyến);
- Thuê bao đường đin thoi hoc thiết b thu phát vô tuyến;
- Thiết b chng sét.
+ Thiết b ti Trung tâm điu hành:
- Máy tính; Thuê bao đường đin thoi hoc thiết b thu phát vô tuyến;
- Modem đin thoi (hoc modem vô tuyến trong trường hp thu phát bng vô
tuyến);
- Chng sét đường đin thoi hoc vô tuyến.
1.2.2 Nguyên lý hot động ca các thiết b:
Các tín hiu ca các thiết b đo mc nước, độ m cng, đo mưa được đưa đến hp
k thut, trong đó có thiết b RTU (Remote Terminal Unit) đặt ti hin trường. Mc đích
hp k thut là chuyn đổi, chun hóa các tín hiu đin t các thiết b đo ra các thông tin
đo đạc mc nước, độ m cng, lượng mưa dưới dng s để cán b qun lý s dng cho
mc đích qun lý điu hành công trình. Thiết b RTU còn có chc năng lưu tr s liu,
hin th s liu ti ch, có th giao tiếp và truyn thông tin vi các máy tính khong
cách không gii hn qua đường đin thai công cng hoc thiết b truyn vô tuyến thông
qua phn mm giám sát h thng thu nông đã trình bày trên.
2- S cn thiết phi ng dng công ngh scada để hin đại hoá công tác điu hành
tưới, tiêu
Theo đánh giá gn đây thì tng giá tr tài sn hin có ca ngành Thu li ước
khong gn 100.000 t đồng. Các công trình chính gm khong 800 h cha va và ln,
2000 trm bơm đin tưới tiêu vi 10.000 máy bơm các loi... Đây là tài sn ln ca Quc
gia, th hin s quan tâm ca Đảng và Nhà nước đối vi công tác thu li. Trên thc tế
nh có các công trình Thu li, Nông nghip Vit Nam đã không ngng phát trin, không
nhng đáp ng yêu cu Quc gia v an ninh lương thc mà còn to nhiu hàng hoá phc
v xut khu. Tuy nhiên, cũng theo s liu thng kê cho thy hiu qu khai ca các công
trình Thu Li hin nay còn thp, bình quân c nước đạt 50-60% so vi thiết kế ban đầu.
Mt trong nhng nguyên nhân chính dn đến hiu qu khai thác công trình thu li còn
thp là do công tác qun lý, khai thác công trình còn nhiu hn chế, công ngh, phương
tin qun lý va thiếu va lc hu.
Theo quy định ca nhà nước, các công ty KTCTTL ch qun lý kênh chính, các
kênh cp 1 và cng đầu các kênh cp 2, còn các kênh cp 2 tr xung thì các hp tác xã
phi qun lý điu hành tưới. Tuy nhiên do không có công c để xác định lượng nước ly
qua các cng đầu kênh cp 2, nên hin tượng các hp tác xã ly tha nước ri chy xung
kênh tiêu là khá ph biến. Vic này cũng tương t như vic vào nhng năm 90, các h
nông dân nông thôn không có đồng đo đin, vic thu tin đin ly bình quân theo tháng
nên các h c dùng đin thoi mái cho các mc đích khác nhau như đun cám ln, đun
nước tm, thp sáng ba bãi,... nhưng ngày nay khi các h được lp công tơ đo đin thì
mi vic đã khác, mi người dân đều đã có ý thc dùng đin tiết kim; hay như vic ti
các thành ph, trước đây chưa lp đồng h đo nước sinh hot thì người dân dùng nước rt
lãng phí, nước chy lênh láng ra c ngoài đường, nhưng khi lp đồng h đo nước thì mi
người dân đều đã s dng tiết kim, không có hin tượng vn vòi nước chy sut ngày
đêm như trước na.
vy, vic ng dng công ngh SCADA để kim soát mc nước, lượng nước cp
qua đầu các kênh là rt cn thiết. Vic này s giúp cán b ca các công ty KTCTTL phi
thường xuyên kim tra hin trng các kênh do mình ph trách để tránh rò r, đóng các
cng đã ly đủ nước, m các cng cn ly nước để nâng cao cht lượng phc v ca các
công ty KTCTTL; Các hp tác xã phi quan tâm đến vic điu hành phân phi nước trên
các kênh mt rung, tránh hin tượng nước ly tha, chy xung kênh tiêu gây lãng phí.
3- Nhng khó khăn khi trin khai áp dng công ngh scada để hin đại hoá công
tác điu hành tưới, tiêu trên các h thng thu nông toàn quc
Mc dù công ngh SCADA đã được B quan tâm t lâu, nhưng đến nay vn ch
được đầu tư mang tính cht thí đim như h Sui Du, h Cam Ranh tnh Khánh Hoà, h
EaSoup H, h Buôn Joong tnh ĐăkLăk, h Tràng Vinh tnh Qung Ninh ch đưc đầu
tư lp đặt ti công trình đầu mi; H thng Nam Thái Bình ch được lp đặt ti Cng Lân;
H thng p Bc - Nam Hng đang được đầu tư lp đặt 4 đim trên h thng. Vic
không th trin khai rng rãi trên các h thng thu nông là do các nguyên nhân chính
sau:
+ Các thiết b ch yếu là nhp ngoi, nên giá thành cho mt trm đo tương đối đắt
(khong t 150 đến 300 triu tu thuc vào đo trên h thng kênh hay đầu mi h cha).
Nếu mt h thng thu nông có 20 đim cn đo thì kinh phí mt khong 3 t đồng. Đây
là mt vn đề ln rt khó gii quyết;
+ Các thiết b khi b hng là phi thay thế hoàn toàn không th sa được. Đây s
gánh nng rt ln cho các công ty KTCTTL trong quá trình s dng h thng, hin ti
khó có công ty nào có th gii quyết được;
+ Các h thng được đầu tư trước đây như h thng Bc Hưng Hi, Bc Ngh An,
Sông Chu,...đã không chú ý đến vn đề chng sét lan truyn qua đường đin thoi, đường
đin và tín hiu t đầu đo mà ch quan tâm đến chng sét trc tiếp. Vì vy các h thng
ch hot động trong thi gian ngn là hng không hot động được. Vic này đã làm cho
lãnh đạo B, ngân hàng ADB cho rng vic đầu tư công ngh SCADA trên các h thng
thu nông là không hiu qu.
+ Nhà nước chưa có chính sách khuyến khích rõ ràng để các công ty KTCTTL
nâng cao hiu qu công tác qun lý điu hành tưới, tiêu;
+ Các công ty KTCTTL và các h dùng nước chưa có khái nim cp nước theo
m3. Hin ti các công ty KTCTTL và các h dùng nước ký hp đồng cp nước theo ha,
các h dùng nước yêu cu tưới là công ty KTCTTL phi đáp ng.
4- Nhng gii pháp trin khai áp dng công ngh scada để hin đại hoá công tác
điu hành tưới, tiêu trên các h thng thu nông toàn quc
Vic làm thế nào để công ngh SCADA được ph biến rng rãi trên tt c các h
thng thu nông c nước đã và đang là vn đề trăn tr ca Trung tâm Công ngh Phn
mm Thu li - Vin Khoa hc Thu li. T năm 2001 đến nay Trung tâm đã tng bước
nghiên cu các gii pháp để công ngh này đi vào thc tế. Các gii pháp chính gm:
4.1. Gii pháp v công ngh, thiết b: Trung tâm đã nghiên cu t sn xut các thiết b
chính trong h thng SCADA, bao gm: Thiết b thu thp s liu (RTU), thiết b đo độ
m cng, thiết b đo mc nước nhm gim giá thành (gim t 20-30% so vi thiết b
nhp ngoi), ch động trong vic bo hành, bo trì sn phm, các thiết b b hng không
cn thay mi, mà ch cn thay thế hoc sa cha các linh kin bên trong, chi phí rt thp
(ch bng 5-10% so vi thay mi), c th như sau:
+ Thiết b thu thp s liu (RTU): Trong khuôn kh đề tài cp B “Nghiên cu tng bước
hin đại hoá công tác qun lý H thng thu nông p Bc – Nam Hng, Đông Anh, Hà
Ni" do Trung tâm Công ngh Phn mm thu li thc hin năm 2001-2003, Trung tâm
đã nghiên cu t chế to lp ráp Thiết b thu thp s liu RTU bng vi x lý. Sn phm
ca đề tài đã được áp dng lp cho 5 d án: D án Cng Lân, tnh Thái Bình; d án h
cha nước Tràng Vinh tnh Qung Ninh; d án Bc Sông Mã tnh Thanh Hóa; d án Sui
Du - Cam Ranh tnh Khánh Hóa;
+ Thiết b đo độ m cng: Trong khuôn kh đề tài cp B “Nghiên cu các gii pháp
công ngh, thiết b trong h thng Thu li nhm phân phi v s lượng nước hiu qu
cao” được thc hin t năm 2006 đến năm 2007 do Vin Khoa hc Thy li Min Nam
ch trì. Trong đó có ni dung nghiên cu sn xut thiết b đo độ m ca cng phng do
Trung tâm Công ngh Phn mm Thu li thc hin. Đến nay Trung tâm Công ngh
Phn mm Thy li đã thc hin xong ni dung này và sn phm ca đề tài đã được áp