Trong những năm qua, nhà nước đã đầu tư hàng tỷ đồng để lắp đặt các hệ thống thu thập số liệu tự động (SCADA) cho các hệ thống thủy lợi trong toàn quốc. Song, thực tế cho thấy các hệ thống SCADA tại một số hệ thống thủy lợi ở Việt Nam do tư vấn quốc tế dự án ADB5 thực hiện tháng 11/2014 thì các thiết bị đo mực nước tự động đã lắp đặt theo các dự án hầu như không phát huy hiệu quả; bộc lộ nhiều hạn chế, trong đó nguyên nhân chính là do các đầu đo mực nước tự động không phù hợp.
Gần đây nhất là tháng 5/2014, Chính phủ Hàn Quốc tài chợ theo chương trình hợp tác của Bộ Nông nghiệp và PTNT lắp 2 trạm đo mực nước cho hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải tại cống An Thổ, huyệnTứ Kỳ (dùng sensor áp suất) và công trình đầu mối Xuân Quan – Châu Giang - Hưng Yên (dùng sensor siêu âm) chi phí khoảng 20.000USD/trạm do chính chuyên gia Hàn Quốc lắp đặt, các thiết bị chỉ hoạt động chính xác trong thời gian 3 tháng, sau đó bị sai số vượt mức cho phép và không sử dụng được, chuyên gia đã hiệu chỉnh song chỉ sau thời gian ngắn lại sai số, hiện các thiết bị vẫn đặt tại hiện trường song không hoạt động được.
Từ thực tiễn nêu trên, ông Đặng Duy Hiển cùng 4 cộng sự của công ty TNHH Một thành viên Khai thác công trình thủy lợi Bắc Hưng Hải đã nghiên cứu chế tạo thiết bị đo mực nước tự động BHH – H01 với tiêu chí là bền bỉ ít chịu tác động của môi trường, độ chính xác cao và giá thành rẻ, dễ thi công, phù hợp với các vùng miền ở Việt Nam, lựa chọn công nghệ truyền dẫn tiên tiến để có thể đo ở những nơi ở vùng sâu vùng xa.
Nguyên lý thiết kế, chế tạo: Sử dụng động cơ điện giảm tốc để thả phao xuống, khi xuống đến mặt nước nhờ vào lực đẩy Acsimet của nước kết hợp với kết cấu cơ khí , công tắc hành trình để ngắt điện dừng động cơ, sử dụng Encoder tự chế đếm số vòng dây được thả ra, từ đó xác định được khoảng cách (h) từ vị trí đặt máy đến mặt nước, căn cứ vào cao độ đặt máy H0 sẽ xác định được cao độ mực nước tại thời điểm đo (H=H0-h). Sử dụng vi điều khiển AVR để vận hành các tiến trình đo, tính toán và truyền thông (truyền số liệu về máy chủ).
Thiết bị được bố trí một cánh tay đòn ngang, một bên treo quả phao nước (nặng khoảng 300 gram) và bên kia treo vật đối trọng có trọng lượng tương đương quả phao (tức khoảng 300 gram). Do hai bên lực cân bằng nên cánh tay đòn nằm ngang. Tiếp theo sử dụng động cơ điện giảm tốc 12 - 24V thả dây để cho phao di chuyển xuống, khi phao chạm vào mặt nước quả phao bị lực acsimet đẩy lên làm cánh tay đòn mất cân bằng lực và có xu thế lệch về bên treo đối trọng. Như vậy khi cánh tay đòn bị mất thăng bằng chính là thời điểm quả phao đến mặt nước (vị trí cần đo). Tính toán khoảng cách phao đi từ lúc di chuyển ban đầu đến khi cánh tay đòn mất thăng bằng sẽ xác định được cao trình mực nước H=H0-h (m;cm).
Điều khiển các tiến trình đo bằng vi điều khiển AVR kết hợp đảo triều dòng điện bằng role điện thế thấp, nên cho kết quả thực hiện chính xác và an toàn, không bị nhiễu bởi các sóng điện từ hoặc nguồn gây nhiễu khác. Ngoài ra, bảng điện tử còn sử dụng công nghệ sim900a truyền tin bằng sóng GPRS và giao thức TCP/IP nên kết quả ổn định.
Vật liệu sử dụng để sản xuất máy gồm fomex và mica, đây là các loại vật liệu thông dụng, không bị biến dạng hoặc hư hỏng khi nắng nóng lớn hoặc mưa ẩm và đặc biệt không làm ảnh hưởng đến môi trường (nước, không khí, máy hoạt động không gây tiếng ồn). Kết cấu máy đơn giản, dễ dàng lắp đặt, không đòi hỏi kỹ thuật phức tạp nên phạm vi giải quyết việc làm lớn.
Có thể áp dụng để đo được trong mọi nguồn nước (nước sạch, nước bùn, nước thải, nước biển...), không bị ảnh hưởng bởi vật cản (bèo, túi bóng, nilong, cây cối...) và áp dụng đo đối với nhiều loại hình công trình (hồ chứa, đập dâng, trạm bơm, cống, giếng khoan, giếng đào, ao chứa nước sinh hoạt...)
Kết quả đo đạc được thể hiện đa dạng: Thể hiện bằng LED ngay tại nhà trạm phục vụ theo dõi tại chỗ; Qua website đã được lập trình tổng thể, thu thập quản lý thông tin đo đạc theo ID của thiết bị, sử dụng website để cung cấp thông tin cho người dùng các thông tin đo đạc theo yêu cầu và như vậy ở nơi nào có kế nối internet và bất kỳ thời điểm nào chỉ cần có điện thoại, máy tính bảng, PC… duyệt được web là ta cũng biết được diễn biến mực nước tại các điểm đo. Quản lý số liệu đo đạc bằng cơ sở dữ liệu SQL tập trung phục vụ bất kỳ yêu cầu nào khai thác về thống kê, truy xuất, cảnh báo… Nếu trong trường hợp không có internet, sử dụng tin nhắn, nhắn tin theo cú pháp đến số phone của máy, tùy theo cú pháp sẽ nhận được các thông tin tương ứng.
Máy đo có chi phí sản xuất thấp, vật liệu sản xuất có tính năng chịu nhiệt độ, độ ẩm và không bị tác động khi thời tiết, thiên nhiên biến động. Phù hợp với điều kiện khí hậu của Việt Nam với giá thành chỉ 1.800.000 đồng/ sản phẩm. Nếu đầu tư lắp đặt mỗi công trình tiết kiệm 60 triệu đồng (so với thiết bị nhập ngoại), thì có thể tiết kiệm được hàng ngàn tỷ đồng cho ngân sách quốc gia. Hiện tại máy đo mực nước đã được lắp đặt và đưa vào sử dụng tại 12 điểm tại khu vực tỉnh Hải Dương, trên các kênh trục chính hệ thống Bắc Hưng Hải; 9 điểm tại các công trình chính của hệ thống thủ lợi Bắc Hưng Hải…
Hiện các đơn vị KTCTTL như Liễn Sơn (Vĩnh Phúc), Sông Đáy, Phù Sa (Hà Nội), Bắc Cạn, Lạng Sơn, TIền Giang, Bình Định, Đắc Nông, Long An, Huế… cũng liên hệ với công ty Bắc Hưng Hải để đề nghị hợp tác chuyển giao công nghệ.
Nguồn do Liên hiệp các Hội KHKT tỉnh cung cấp
Hải Ninh
