Xem thông tin nhiệm vụ KHCN đang tiến hành
Tên nhiệm vụ Ứng dụng công nghệ thông tin thí điểm xây dựng mô hình quản lý, vận hành hệ thống tưới nước tự động trên một phần diện tích tưới của kênh NVC2 thuộc hệ thống kênh chính Nam Thạch Nham tại xã Nghĩa Lâm, huyện Tư Nghĩa, tỉnh Quảng Ngãi.
Mã số nhiệm vụ 01/2017/HĐ-ĐTKHCN
Tổ chức chủ trì Chi cục Thủy lợi tỉnh Quảng Ngãi
Cơ quan chủ quản
Cấp quản lý nhiệm vụ Cấp tỉnh
Chủ nhiệm nhiệm vụ ThS. Bùi Đức Thái
Đồng chủ nhiệm Nguyễn Quốc Hiệp
Cán bộ phối hợp

TS. Nguyễn Quốc Hiệp; KS. Lê Văn Lập; ThS. Nguyễn Anh Hùng; KS. Đặng Thanh Tuấn; ThS. Võ Đoàn; ThS. Huỳnh Quang Tào; ThS. Lê Viết Bình; ThS. Hồ Hải Khôi Anh

Mục tiêu

- Xây dựng một mô hình quản lý, vận hành hệ thống tưới nước tự động, thông minh tại khu vực Đồng Sạ, xã Nghĩa Lâm, huyện Tư Nghĩa.

- Xác định lại hệ số tưới của hệ thống thuộc hệ thống kênh chính Nam Thạch Nham tại Đồng Sạ, xã Nghĩa Lâm, huyện Tư Nghĩa, tỉnh Quảng Ngãi.

- Đánh giá hiệu quả kinh tế, kỹ thuật và xã hội của việc áp dụng công nghệ thông minh, hiện đại vào thực tiễn sản xuất ở địa phương; phát hiện những tồn tại nếu có để đề  xuất giải pháp cải tiến, khắc phục.

Nội dung nghiên cứu chính

Công nghệ chuyển giao gồm hai thành phần chính:

- Thành phần thứ nhất là các thiết bị kiểm soát lượng nước phân phối nước từ xa được láp đặt tại đầu các kênh dẫn nước và các công điều tiết trên kênh, gồm: Các cửa van kết hợp thiết bị đo lưu lượng nước; thiết bị quan trắc các yếu tố khí tượng; thiết bị thu, phát tín hiệu phục vụ vận hành qua sóng radio và sóng điện thoại GPRS; thiết bị đóng mở cửa van; thiết bị năng lượng mặt trời;...

- Thành phần thứ hai là phần mềm quản lý, giám sát điều khiển và hỗ trợ điều hành hệ thống tưới theo thời gian thực được cài đặt trong máy tính trung tâm; các giao diện với người dùng được vận hành thông qua mạng internet trên máy tính, điện thoại thông minh.

Chức năng chính cùa công nghệ chuyển giao:

-  Tính toán nhu cầu sử dụng nước, lập kế hoạch cấp nước (trong mô hình thí điểm này là cấp nước tưới).

-  Hỗ trợ điều hành hệ thống tưới theo thời gian thực.

-  Quản lý hệ thống tưới trên nền bàn đồ WebGIS.

-  Quan trắc, giám sát, lưu trữ cơ sở dữ liệu phục vụ cấp nước, điều khiển vận hành công trình:

+ Chức năng giám sát và lưu trữ:

Giám sát và lưu trữ toàn bộ thông tin về trạng thái vận hành của các cụm cửa van lấy nước trên kênh: bao gồm các thông tin trạng thái hoạt động của cửa van, thông số giám sát độ mờ cửa van, lưu lượng chày qua van, các thông số về mực nước thượng lưu, hạ lưu hiện hành. Hệ thống trao đổi dữ liệu với trung tâm điều hành thông qua mạng thông tin di động.

Khu tưới thí điểm (Tuyến số 1): Tại các điểm phân phối nước trong khu tưới thí điểm đều được láp đặt thiết bị kiểm soát lượng nước phân phối từ xa. Các trạm lấy nước vào ruộng được tích họp thêm thiết bị đo mực nước mặt ruộng

Khu tưới đối chứng (Tuyến số 2): Tại đầu kênh lấy nước cho khu tưới đối chứng, bố trí 1 thiết bị giám sát Ị lượng nước phân phối từ xa. Trạm giám sát này cũng tích họp 01 cảm biến đo mưa, 01 bộ càm biến đo khí tượng (độ ẩm, nhiệt độ, tốc độ gió, hướng gió, bức xạ mặt trời).

+ Chức năng điều khiến Chế độ điều khiển gồm 2 chế độ: tại chỗ (LOCAL) và từ xa (REMOTE):

++ Điều khiển tại chỗ (LOCAL): người vận hành có thể điều khiển đỏng mớ các cửa van tại các trạm kiểm soát thông qua việc tác động vào các nút ấn trên mặt tủ điều khiến tại chỗ hoặc sử dụng tay quay để vận hành đóng mở cửa van.

++ Điều khiến từ xa (REMOTE): người vận hành có thể điều khiển đóng mờ các cửa van tại các trạm kiểm soát thông qua phần mềm được trang bị trên máy tính ở các trung tâm điều hành.

Khu tưới thí điểm (Tuyến số 1): Người sử dụng có thế dùng các thiết bị như máy tính, điện thoại thông minh có kết nối internet để thực hiện điều khiển cửa van nhằm điều tiết lưu lượng chảy qua các cống.

Khu tưới đối chứng (Tuyến số 2): Người sử dụng có thể dùng các thiết bị như máy tính, điện thoại thông minh có kết nối internet để giám sát lượng nước phân phối cho khu đối chứng, nhưng không cho phép điều khiển từ xa.

Lĩnh vực nghiên cứu 2. Khoa học kỹ thuật và công nghệ
Phương pháp nghiên cứu

a) Về phần mềm:

a. 1) Phần mềm tính toán nhu cầu sử dụng nước, lập kế hoạch cấp nước

-  Kế hoạch cấp nước được lập từ đầu vụ sàn xuất nông nghiệp. Từ các số liệu về cơ cấu cây trồng cùa các hộ dùng nước, các số liệu về tiến độ gieo trồng của các loại cây trồng, thời gian sinh trường cùa các loại cây trồng trong vụ hiện tại; số liệu khí tượng, lượng mưa trung bình nhiều năm;.... phần mềm sẽ tính toán nhu cầu dùng nước và xác định yêu cầu cấp nước tại các cống lấy nước trực tiếp vào mặt ruộng cho từng ngày, tính toán xác định lưu lượng yêu cầu cấp nước tại các điểm nút trên mạng lưới kênh và tại đầu mối.

-  Tính toán cân bằng nước về tổng lượng nước, trong trường hợp không đủ nguồn nước đế cung cấp cho hệ thống thì cần phải khuyến cáo cho các hộ dùng nước để điều chỉnh tiến độ gieo trồng (nếu trong giai đoạn gieo trồng) hoặc thay đổi lịch tưới luân phiên (nếu trong giai đoạn tưới dưỡng). Trường hợp vẫn không đáp ứng được nhu cầu dừng nước thì cần phải khuyến cáo các hộ dùng nước chuyến đối cơ cấu cây trồng.

- Tính toán đường mực nước trên hệ thống kênh, trong trường hợp mực nước trên kênh lớn hơn mực nước cho phép, cần phải điều chỉnh tiến độ gieo trồng (nếu trong giai đoạn gieo trồng) hoặc thay đối lịch tưới luân phiên (nếu trong giai đoạn tưới dưỡng).

a.2) Phần mềm h trợ điu hành hệ thng tưới theo thời gian thực

-  Kết nối với các trạm giám sát điều khiển trên hệ thống tưới để cập nhật số liệu giám sát tại các trạm theo thời gian thực.

-  Cập nhật số liệu về tình hình sản xuất nông nghiệp theo thực tế cùa ngày hiện tại.

-  Tính toán nhu cầu tưới và các điểm phân phối nước trên hệ thống từ các số liệu giám sát tự động theo thời gian thực và diện tích đổ ải, diện tích làm đất, diện gieo trồng được cập nhật trong ngày.

- Tính toán lưu lượng đang cấp tại các điểm phân phối nước từ các số liệu giám sát theo thời gian thực.

- Lập phương án điều chỉnh thời gian cho phù hợp với yêu cầu cấp nước.

- Tính toán xác định đường mực nước trên hệ thống kênh ứng với từng phương án cấp nước.

-  Ra lệnh điều khiển vận hành hệ thống tưới từ trung tâm điều hành hoặc bất cứ đâu bằng máy tính, máy tính bảng, điện thoại smartphone có kết nối internet.

a.3) Phần mềm quản lý hệ thống tưới trên nền bản đồ WebGlS:

-  Quản lý các công trình thủy lợi cho khu thí điểm: Hệ thống kênh và công trình trên kênh được hiển thị trên nền bàn đồ WebGIS và được quản lý theo hình cây: kênh NVC2-7, kênh nhánh nội đồng. Người dùng có thể xem thông tin kỹ thuật, bản vẽ (dạng tệp .pdf), hình ảnh công trình cùa từng đoạn kênh, của từng công trình trên kênh hoặc bảng báo cáo các thông số kỹ thuật của các đoạn kênh, bảng báo cáo thông số kỹ thuật cùa các loại công trình trên từng đoạn kênh hoặc cả tuyến kênh. Việc quản lý các công trình giúp các đơn vị quản lý, khai thác công trình thùy lợi có thể biết được hiện trạng các công trình, phục vụ cho việc lập hồ sơ thiết kế duy tu sửa chửa các công trình thủy lợi hàng năm.

- Quản lý diện tích tưới cho khu thí điểm: Từng cống lấy nước cùa kênh nhánh (nội đồng) quản lý từng ô thửa cửa diện tích tưới phụ trách. Việc quản lý diện tích tưới này sẽ giúp các đơn vị quản lý, khai thác công trình thủy lợi cùa thể xác định được diện tích đổ ải, diện tích làm đất, diện tích gieo trồng hàng ngày do các cống lấy nước phụ trách tưới cùa kênh nội đồng (kênh nhánh của kênh NVC2-7); làm cơ sờ giúp các các đơn vị quản lý, khai thác công trình thủy lợi có thể xác định chính xác diện tích được cấp nước phục vụ cho việc nghiệm thu để xin cấp bù thủy lợi phí.

b) Các thiết bị kiểm soát lượng nước phân phối từ xa được lắp đặt tại đầu các cổng đầu kênh dẫn nước

- Phương án kỹ thuật:

 + Thiết bị kiểm soát lượng nước phân phối từ xa có các đặc điếm kỹ thuật như sau:

    ++ Kết nối qua sóng radio tầm ngẳn hoặc qua mạng di động GSM 4 băng tần: 900/1800/850/1900. Có khả năng truyền thông qua các phuơng thức: SMS/GPRS/EGPRS;

    ++ Giám sát mực nước thượng lưu, hạ lưu công trình;

    ++ Giám sát độ mờ cửa van;

    ++ Nhận lệnh điều khiển từ trung tâm và vận hành cửa van theo yêu cầu;

    ++ Hệ thống được cấp nguồn bằng Pin mặt trời kết hợp acquy lưu trữ;

 + Lựa chọn vị trí lắp đặt:

-  Vị trí lắp đặt thiết bị phải đảm bảo những điều kiện sau:

    ++ Mực nước ổn định, tránh những vị trí mực nước dao động;

    ++ Thuận tiện thi công, lắp đặt;

    ++ Thuận lợi trong việc giám sát, bảo vệ và bảo trì hệ thống.

 + Giải pháp cấp nguồn điện

-  Để đảm cho hệ thống nguồn điện luôn ổn định, khi mất điện hệ thống vẫn hoạt động được, tránh được sét lan truyền trên đường dây nguồn gây hỏng hóc cho các thiết bị điện tử, toàn bộ các trạm kiểm soát sẽ được cấp nguồn linh động từ pin mặt trời, có sử dụng ắc- quy dự phòng cấp đủ điện năng tối thiểu 48 giờ.

 + Giải pháp truyền dữ liệu

-  Trên khu tưới mẫu có một trạm trung gian đặt tại đầu kênh tuyến 2. Trạm này vừa có chức năng giám sát lượng nước cho khu đối chứng, vừa có chức năng làm trung gian kết nối giữa trung tâm điều hành với các trạm cơ sờ.

-  Hệ thống gồm các đường truyền dữ liệu sau:

-  Truyền dữ liệu giữa trung tâm điều hành với trạm trung gian: Các thông tin thông tin về trạng thái vận hành cùa các cửa van như trạng thái hoạt động cùa cửa van, độ mở cửa van, lưu lượng, mực nước thượng lưu, hạ lưu được truyền về trung tâm điều hành thông qua mạng điện thoại di động.

 - Truyền thông nội bộ trong khu tưới mẫu: Do các cửa van trong khu tưới mẫu gần nhau nên phương án truyền thông nội bộ giữa các trạm cơ sở với trạm trung gian thông qua sóng radio tầm ngắn. Toàn bộ các thông tin về trạng thái cửa van, độ mở cửa van, lưu lượng, mực nước thượng hạ lưu được truyền về trạm trung gian thông qua sóng radio tầm ngắn, và được gửi về trung tâm điều hành thông qua mạng điện thoại di động trên thiết bị RTU tại trạm trung gian

Kết quả dự kiến

- Báo cáo điều tra, khảo sát tổng hợp, thu thập tài liệu, số liệu phục vụ thực hiện dự án

- Báo cáo kết quả phân tích, xử lý số liệu thu thập, số hóa xây dựng bản đồ khu tưới

- Báo cáo kết quà hiệu chỉnh, bổ sung module phần mềm quản lý, giám sát và hỗ trợ điều hành hệ thống tưới theo thời gian thực cho khu tưới thí điểm

- Báo cáo kết quà lắp đặt các trạm thiết bị giám sát hệ thống tưới tự động của dự án

- Báo cáo tổng hợp kết quả KHCN dự án

- Báo cáo tóm tắt kết quả KHCN dự án

- Hệ thống thiết bị, phần mềm quản lý, vận hành tưới thông minh, hiện đại

- Mô hình thiết bị tưới thông minh

+ Các thiết bị tưới hiện đại trên tuyến các kênh 1 và 2 của kênh NVC2-7, kênh NVC2 thuộc hệ thống kênh chính Nam Thạch Nham.

(Bao gồm các thiết bị: Thiết bị kiểm soát nước trên kênh (7 bộ), Thiết bị đo mực nước mặt ruộng (5 bộ); Thiết bị đo khí tượng (1 bộ); thiết bị tại nhà quản lý Máy tính vận hành (1 bộ), Máy in (01 bộ). (thông số kỹ thuật được mô tả tại phần dự toán chi tiết).

- Phần mềm tính toán, giám sát, điều khiển tưới thông minh

- Cơ sở dữ liệu và nâng cấp các module cùa phần mềm quản lý, giám sát điều khiển và hỗ trợ theo thời gian thực cho các kênh nhánh thí điểm của kênh NVC2-7: tính toán, dự báo nhu cầu nước thiếu hụt cùa khu tưới theo thời gian thực, hỗ trợ lập kế hoạch tưới cùa khu tưới, khuyến cáo điều chỉnh cơ cấu cây trồng để phù hợp với điều kiện nguồn nưóc của khu tưới.

- Tổ chức đào tạo tập huấn

- Báo cáo chuyên đề: Phân tích, đánh giá hiệu quà kinh tế - xã hội cùa mô hình

Thời gian bắt đầu 1/6/2017
Thời gian kết thúc 31/12/2019
Từ khóa Ứng dụng; Mô hình quản lý; Công trình thủy lợi.
* Ghi chú: để biết thêm thông tin chi tiết, vui lòng liên hệ:

Trung tâm Chuyển đổi số và Đổi mới sáng tạo tỉnh Quảng Ngãi

Địa chỉ: 118 Hùng Vương, TP Quảng Ngãi, tỉnh Quảng Ngãi

Điện Thoại: