Theo quy định tại Thông tư số 35/2015/TT-BTNMT ngày 30/6/2015 và Thông tư số 31/2016/TT-BTNMT ngày 14/10/2016 của Bộ Tài nguyên và Môi trường thì tất cả các doanh nghiệp có xả nước thải trên 1000 m3/ngày đêm đều phải lắp trạm quan trắc tự động. Ngoài các đối tượng trên, nhiều cụm công nghiệp, làng nghề, hồ nuôi trồng thủy sản,... cũng là đối tượng cần quan trắc phục vụ yêu cầu bảo vệ môi trường để phát triển kinh tế. Nhiều doanh nghiệp thực hiện nghiêm túc quy định của các thông tư, tuy nhiên các số liệu này đều được trích xuất từ server máy tính của trạm quan trắc. Điều này có thể tạo một lỗ hổng về bảo mật dữ liệu, dữ liệu quan trắc có thể sẽ bị can thiệp và làm sai lệch. Vấn đề này đã đặt ra nhiệm vụ: cần phải thiết lập hệ thu thập dữ liệu trực tiếp từ cảm biến để các số liệu này tự động truyền về cơ quan quản lý môi trường.
Hiện nay, tất cả các trạm quan trắc tự động, bao gồm cả các hạng mục thu thập dữ liệu, truyền dữ liệu, phần mềm,... đều do các hãng công nghệ của nước ngoài cung cấp và chiếm lĩnh thị trường (GO, VEGA, EH,...), điều này gây nhiều bất lợi, cụ thể là:
- Phụ thuộc vào công nghệ quan trắc của các hãng công nghệ nước ngoài;
- Mỗi hãng có phần mềm đi kèm khác nhau, không đồng nhất, gây khó khăn trong công tác quản lý của các Sở TN&MT, Bộ Tài nguyên & Môi trường
- Có những lỗi về bảo mật, tính trung thực của dữ liệu báo cáo,...
Đứng trước những vấn đề cấp thiết nêu trên, năm 2016, UBND tỉnh Hải Dương đã cho phép Sở Tài nguyên Môi trường tỉnhkết hợp với Viện Công nghệ HaUI (trường Đại học Công nghiệp Hà Nội) đồng chủ trì thực hiện đề tài: Xây dựng hệ thống giám sát tự động thông số môi trường nước thải ở một số khu công nghiệp tại tỉnh Hải Dương bằng công nghệ GSM/GPRS, với mục tiêu cụ thể là: Xây dựng hệ thống giám sát hoạt động 24/24 giờ (bao gồm thiết kế, chế tạo phần cứng, viết phần mềm) để thu thập dữ liệu trực tiếp tại các cảm biến trong các trạm quan trắc nước thải tự động của doanh nghiệp, hệ thống vận hành độc lập với trạm quan trắc của doanh nghiệp.
Với công nghệ GSM/GPRS, các thiết bị thu thập dữ liệu, các cảm biến đo thông số môi trường nước (độ pH, nhiệt độ, TSS, COD, BOD5, lưu lượng, độ màu...) sẽ được gắn tại các cảm biến đặt tại trạm quan trắc tự động của doanh nghiệp, chúng tự động đo và truyền số liệu trực tuyến về máy tính trung tâm đặt tại Sở Tài nguyên và Môi trường. Số liệu truyền về được lưu trữ trong một cơ sở dữ liệu và người dùng có thể truy cập cơ sở dữ liệu này một cách dễ dàng để giám sát online các thông số môi trường nước thải thông qua: máy tính, điện thoại thông minh, smart TV….
Phần cứng được thiết kế theo module để tiện cho việc lắp ghép mở rộng. Module chính bao gồm chíp xử lý dữ liệu, đọc dữ liệu từ các kênh A/D để đưa vào phân tích và gửi dữ liệu về trung tâm. Các kênh A/D đều có độ rộng 12-bit đảm bảo độ chính xác theo tiêu chuẩn công nghiệp. Các dữ liệu trên được mã hóa dưới chuẩn analog 4 - 20 mA. Tốc độ lấy mẫu hoàn toàn có thể cài đặt tùy ý từ vài phút đến hàng chục phút. Hệ thống thu thập dữ liệu được thiết kế chạy hoàn toàn độc lập với hệ thống gốc điều này đảm bảo tính an toàn cho hệ thống gốc và độ chính xác của dữ liệu thu được.
Cùng với việc thiết kế, chế tạo phần cứng đã xây dựng một phần mềm thu thập dữ liệu trực tiếp từ hệ thu phát của phần cứng. Quy trình công nghệ xây dựng phần mềm được thiết kế dựa theo quy định của Thông tư số 26/2014/TT-BTNMT ngày 28/5/2014 của Bộ Tài nguyên và Môi trường về “Ban hành quy trình và định mức kinh tế - kỹ thuật xây dựng cơ sở dữ liệu tài nguyên và môi trường”.
Phần mềm được viết bằng ngôn ngữ lập trình Java kết hợp với hệ quản trị cơ sở dữ liệu mã nguồn MySQL. Đây là ngôn ngữ lập trình mã nguồn mở, có thể chạy trên tất cả các nền tảng phần cứng và các hệ điều hành. Thêm vào đó, ngôn ngữ lập trình Java có tính bảo mật cao. Phần mềm được xây dựng trên giao diện đồ họa, dễ sử dụng, vận hành ổn định và nhanh.
Dữ liệu đầu vào của bài toán được lấy trực tiếp từ các cảm biến ở trạm quan trắc đặt tại các khu công nghiệp thông qua bộ thu phát dữ liệu sử dụng công nghệ GSM. Phần mềm cho phép các cán bộ quản lý và nhân viên của Sở Tài nguyên và Môi trường có thể quan sát, lưu trữ dữ liệu tại các trạm quan trắc. Ngoài ra, phần mềm cần có tính mở để cho phép người quản trị có thể thêm các trạm hoặc các tham số quan trắc mới phát sinh một cách dễ dàng.
Các tác nhân của hệ thống:
|
TT |
Tác nhân |
Mô tả |
Vai trò |
|---|---|---|---|
|
1 |
Quản trị hệ thống (Admin) |
Là người có quyền cao nhất tác động vào hệ thống. Yêu cầu phải am hiểu nghiệp vụ quản lý và sử dụng thành thạo máy tính |
- Quản lý người sử dụng phần mềm - Quản lý các trạm quan trắc - Quản lý các thông số ứng với các trạm quan trắc - Thống kê thời điểm vượt ngưỡng của các tham số quan trắc ứng với mỗi trạm, cảnh báo vượt ngưỡng qua SMS |
|
2 |
Người sử dụng |
Là các người dùng được tạo ra bởi quản trị hệ thống để quan sát, thu thập dữ liệu của các trạm quan trắc |
- Xem dữ liệu của các trạm xung quanh thời điểm hiện tại. - Xem dữ liệu của các trạm tại bản đồ. -Truy vấn dữ liệu của các trạm dưới dạng bảng, dạng file excel, bản đồ và đồ thị. |
Hệ thống đã đáp ứng được các chức năng sau:
- Thu thập dữ liệu (dataloger) làm việc chính xác, ổn định, có tính bảo mật cao; phân cấp đến các cấp quản lý
- Có chức năng phân quyền, quản lý người dùng: Quyền người dùng được phân theo 3 cấp: Cấp quản trị hệ thống: cấp quyền cho người dùng, quản lý người dùng khi đăng nhập vào hệ thống; Cấp cập nhật: người dùng được phép cập nhật thông tin vào cơ sở dữ liệu (CSDL0; Cấp xem thông tin: người dùng chỉ được phép xem thông tin.
- Sao lưu và phục hồi cơ sở dữ liệu: Để tránh việc dữ liệu bị mất khi có sự cố hệ thống xảy ra, phần mềm đã được trang bị chức năng sao lưu, phục hồi dữ liệu nhằm đảm bảo an toàn cho CSDL khi hệ thống bị sự cố.
- Tra cứu, thống kê thông tin thuộc tính, các đối tượng không gian: Cho phép người dùng tra cứu, thống kê dữ liệu thuộc tính, các thông tin về các đối tượng không gian của các đối tượng quản lý.
- Cập nhật thông tin thuộc tính và các đối tượng không gian: Cho phép người dùng cập nhật dữ liệu thuộc tính, các thông tin về các đối tượng không gian của các đối tượng quản lý. Kết quả thiết kế giao diện, hệ quản trị, Màn hình quản lý người sử dụng, Màn hình quản lý trạm quan trắc, Màn hình chính của hệ thống. Người quản trị, người xem có thể theo dõi các thông số trên màn hình, qua bản đồ GIS, qua đồ thị, có thể xuất ra file excel, lưu trữ, sao lưu,….
Sản phẩm của đề tàithể hiện rõ việcứng dụng công nghệ Điện tử truyền thông và công nghệ thông tin vào công tác quản lý, phục vụ phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường tỉnh Hải Dương. Đề tài được đánh giá cao và đề nghị tiếp tục hoàn thiện, phát triển và tích hợp việc giám sát khí thải của các nhà máy vào phần mềm để thống nhất, thuận lợi trong công tác quản lý của các cơ quan quản lý nhà nước.
Bài của Ths. Lê Thị Thảo-Đại học Dược Hà Nội
Đăng trên Tạp chí Khoa học và Công nghệ Hải Dương số 3 ra tháng 6/2017
