Nghiên cứu xây dựng hệ thống thu thập dữ liệu và cảnh báo môi trường từ xa.

- CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên tác giả luận văn : Nguyễn Tiến Đức Đề tài luận văn: Nghiên cứu xây dựng hệ thống thu thập dữ liệu và cảnh báo môi trường từ xa Chuyên ngành: Kỹ thuật truyền thông Mã số SV: CB120682 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 11/4/2015 với các nội dung sau.
- 9 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ GIÁM SÁT MÔI TRƯỜNG.
- Thực trạng ô nhiễm môi trường tại Việt Nam.
- Khái quát về giám sát môi trường [5.
- Khái niệm giám sát môi trường.
- Phân loại giám sát môi trường.
- Các thông số chính để đánh giá chất lượng của môi trường nước mặt [4.
- 28 CHƯƠNG 2 : NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH HỆ THỐNGTHU THẬP DỮ LIỆU VÀ CẢNH BÁO MÔI TRƯỜNG TỪ XA.
- Mô hình tổng thể hệ thống thu thập dữ liệu và cảnh báo môi trường từ xa.
- Phân hệ thu thập dữ liệu tại trạm quan trắc.
- Yêu cầu chức năng của phân hệ thu thập dữ liệu tại trạm quan trắc.
- Sơ đồ khối thiết kế bộ thu thập dữ liệu Datalogger.
- Giải pháp nguồn cấp cho thiết bị thu thập dữ liệu Datalogger.
- Phân hệ giám sát và điều khiển tại trung tâm quan trắc.
- Yêu cầu chức năng của phân hệ giám sát và điều khiển tại trung tâm.
- Tổ chức lưu trữ dữ liệu trong các file.
- Phân hệ quản lý thông tin quan trắc tích hợp trên cổng thông tin điện tử.
- Yêu cầu chức năng của phân hệ quản lý thông tin quan trắc.
- Mô tả kiến trúc hệ thống [7.
- Đặc tả hệ thống.
- 47 CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ XÂY DỰNG HỆ THỐNG.
- Thiết bị thu thập dữ liệu Datalogger.
- Cấu tạo thiết bị thu thập dữ liệu Datalogger.
- Kết quả đo đạc thử nghiệm thiết bị thu thập dữ liệu datalogger.
- Phần mềm thu thập dữ liệu và cảnh báo tại trung tâm.
- 84 4 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Tên viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt BVMT Bảo vệ môi trường CSDL Cơ sở dữ liệu NSAP National Survey of Air Pollution Khảo sát quốc gia về ô nhiễm không khí BAPMoN Background Air Pollution Monitoring Network Hệ thống trạm giám sát ô nhiễm nền không khí GEMS/AIR Global Environmental Monitoring System/ Air Hệ thống trạm giám sát môi trường không khí toàn cầu TS Total Solid Chất rắn tổng TSS Total Suspended Solid Tổng chất rắn lơ lửng Tur Turbidity Độ đục EC Electrical conductivity Độ dẫn điện DO Dissolved Oxygen Oxy hòa tan COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa học BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh hóa GSM Global System for Mobile communication Hệ thống thông tin di động toàn cầu LCD Liquid crystal display Màn hình tinh thể lỏng MCU Micro Controller Unit Khối vi điều khiển 5 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1 : Mô hình hệ thống thu thập dữ liệu và cảnh báo môi trường từ xa.
- 29 Hình 2 : Sơ đồ khối thiết kế bộ thu thập dữ liệu Datalogger.
- 32 Hình 3 : Sơ đồ giải pháp cung cấp nguồn cho các thiết bị đầu thu.
- 35 Hình 4 : Dữ liệu quan trắc được lưu trữ binary tại trung tâm.
- 36 Hình 5 : Định dạng dữ liệu được lưu trữ theo ngày, tháng, năm ở log file tại trung tâm dữ liệu.
- 37 Hình 6 : Mô hình tổng thể kiến trúc hệ thống.
- 38 Hình 7 : Tác nhân phần mềm Hệ thống.
- 40 Hình 9 : Mô hình usecase nhóm chức năng quản lý thông tin quan trắc.
- 43 Hình 10 : Cấu tạo mặt ngoài vỏ thiết bị thu thập dữ liệu Datalogger.
- 52 Hình 11 : Cấu tạo bên trong thiết bị thu thập dữ liệu Datalogger.
- 57 Hình 14 : Chức năng thiết lập cấu hình hệ thống.
- 63 Hình 19 : Server hoạt động với 100 thiết bị và khả năng tiêu thụ tài nguyên.
- 64 Hình 20 : Sơ đồ nguyên lý các thành phần thiết bị thử nghiệm lắp đặt tại trạm Hồ Xuân Hương.
- 66 Hình 21 :Thử nghiệm thiết bị thu thập dữ liệutại Hồ Xuân Hương.
- 67 Hình 22 : Mặt bằng vị trí lắp đặt thử nghiệm thiết bị thu thập dữ liệu Datalogger tại Hồ Xuân Hương.
- 68 Hình 23 : Sơ đồ lắp đặt thiết bị thu thập dữ liệu tại trạm Hồ Xuân Hương.
- 68 Hình 24 : Mặt trước và kích thước tủ thiết bị thu thập dữ liệu (Datalogger.
- 72 Hình 27 : Chế tạo, lắp đặt cọc định vị, bảo vệ Sensor quan trắc môi trường nước.
- 73 Hình 28 : Cấu tạo Sensor quan trắc môi trường nước.
- 73 Hình 29 : Các tham số môi trường thu thập tại trạm Hồ Xuân Hương.
- 75 Hình 32 : Sơ đồ nguyên lý các thành phần thiết bị thử nghiệm tại đập tràn hồ Tuyền Lâm.
- 76 Hình 33 : Thử nghiệm thiết bị dữ liệu Datalogger tại Hồ Tuyền Lâm.
- 76 Hình 34 : Mặt bằng vị trí lắp đặt thiết bị thử nghiệm tại trạm Hồ Tuyền Lâm.
- 77 Hình 35 : Sơ đồ lắp đặt thiết bị thu thập dữ liệu (Datalogger) tại Hồ Tuyền Lâm.
- 77 Hình 36 : Các tham số môi trường thu thập tại trạm hồ Tuyền Lâm.
- Điều này khiến môi trường nước mặt đang bị phá hoại nghiêm trọng, ô nhiễm và suy thoái đến mức báo động.
- Sự ô nhiễm môi trường nước mặt có ảnh hưởng rất lớn đến các hoạt động kinh tế cũng như sức khỏe của người dân.
- Để góp phần bảo vệ môi trường nước mặt, ngay từ đầu những năm 2000, Tổng cục Môi trường đã tiến hành xây dựng mạng lưới quan trắc môi trường nước mặt ở các lưu vực sông lớn như: sông Nhuệ - Đáy, sông Cầu và sông Đồng Nai… Tuy nhiên, hoạt động quan trắc chủ yếu là quan trắc bán tự động có tần suất 3 - 4 lần/ năm.
- Dữ liệu thu thập được từ các hoạt động quan trắc này là dữ liệu không liên tục và chỉ góp phần đánh giá hiện trạng chất lượng môi trường nước tại thời điểm tiến hành quan trắc.
- Ngày nay, với sự phát triển của khoa học công nghệ nhiều quốc gia trên thế giới đã đưa vào sử dụng hệ thống quan trắc môi trường nước tự động, liên tục nhằm khai thác và sử dụng có hiệu quả nguồn tài nguyên nước mặt.
- Ở nước ta, hiện số lượng trạm quan trắc môi trường nước tự động vẫn còn hạn chế.
- Theo “Quy hoạch tổng thể mạng lưới quan trắc tài nguyên và môi trường quốc gia đến năm 2020”, đến năm 2020 số lượng trạm quan trắc nước mặt phải đạt 348 trạm, trong đó có 270 trạm quan trắc lượng nước sông, 116 trạm quan trắc chất lượng nước sông, hồ và 1580 điểm đo mưa.
- Vì vậy cần thiết phải tăng cường đầu tư lắp đặt rất nhiều trạm quan trắc môi trường nước trong thời gian tới.
- Những trạm quan trắc môi trường nước mặt hiện nay đều do nước ngoài cung cấp.
- Các trạm quan trắc môi trường nước tự động, liên tục ngoại nhập giá thành cao, chi phí duy trì hoạt động lớn, khả năng nâng cấp mở rộng rất khó, cụ thể như một số trạm quan trắc môi trường nước mới được Tổng cục Môi trường bàn giao cho địa phương sử dụng các thiết bị của các hãng HACH (Mỹ), Aqualytic (Đức.
- khi hỏng đều phải mua module thay thế chính hãng và 9 thuê chuyên gia xác định sai hỏng với kinh phí lớn, thời gian sửa chữa cũng không kịp thời làm gián đoạn công việc quan trắc trong thời gian dài.
- Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó luận văn đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu xây dựng hệ thống thu thập dữ liệu và cảnh báo môi trường từ xa”.
- Mục tiêu chính của đề tài là nghiên cứu đề xuất mô hình tổng thể hệ thống thu thập dữ liệu và cảnh báo môi trường từ xa nhằm theo dõi, giám sát chất lượng môi trường nước mặt trên các lưu vực sông hồ ở nước ta.
- Hệ thống phải có khả năng cung cấp số liệu, thông tin cần thiết về hiện trạng và diễn biến chất lượng môi trường nước làm cơ sở để đưa ra chiến lược kế hoạch bảo vệ, khai thác và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước mặt phục vụ cho đời sống và các hoạt động kinh tế xã hội, góp phần hoàn thiện cơ sở dữ liệu về hiện trạng và diễn biến môi trường nước mặt ở Việt Nam.
- Luận văn chỉ tập trung vào xây dựng mô hình hệ thống thu thập dữ liệu và cảnh báo môi trường từ xa đặc biệt là thiết kế phân hệ quản lý thông tin quan trắc có khả năng tích hợp lên các cổng thông tin điện tử hiện tại.
- Ngoài ra, luận văn còn đánh giá hiệu quả sử dụng hệ thống thông qua việc triển khai thử nghiệm thực tế tại địa bàn tỉnh Lâm Đồng.
- Chương 1: Tổng quan về giám sát môi trường − Chương 2: Nghiên cứu đề xuất mô hình tổng thể hệ thống thu thập dữ liệu và cảnh báo môi trường từ xa − Chương 3: Kết quả xây dựng hệ thống − Chương 4: Triển khai thừ nghiệm thực tế tại địa bàn tỉnh Lâm Đồng 10 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ GIÁM SÁT MÔI TRƯỜNG 1.1.
- Thực trạng ô nhiễm môi trường tại Việt Nam Trong những năm đầu thực hiện đường lối đổi mới, vì tập trung ưu tiên phát triển kinh tế và cũng một phần do nhận thức hạn chế nên việc gắn phát triển kinh tế với bảo vệ môi trường chưa chú trọng đúng mức.
- Tình trạng tách rời công tác bảo vệ môi trường với sự phát triển kinh tế - xã hội diễn ra phổ biến ở nhiều ngành, nhiều cấp, dẫn đến tình trạng gây ô nhiễm môi trường diễn ra phổ biến và ngày càng nghiêm trọng.
- Đối tượng gây ô nhiễm môi trường chủ yếu là hoạt động sản xuất của nhà máy trong các khu công nghiệp, hoạt động làng nghề và sinh hoạt tại các đô thị lớn.
- Ô nhiễm môi trường bao gồm 3 loại chính là: ô nhiễm đất, ô nhiễm nước và ô nhiễm không khí.
- Trong ba loại ô nhiễm đó thì ô nhiễm không khí tại các đô thị lớn, khu công nghiệp và làng nghề là nghiêm trọng nhất, mức độ ô nhiễm vượt nhiều lần tiêu chuẩn cho phép.
- Cũng theo báo cáo giám sát của Uỷ ban Khoa học, Công nghệ và Môi trường của Quốc hội, tỉ lệ các khu công nghiệp có hệ thống xử lý nước thải tập trung ở một số địa phương rất thấp, có nơi chỉ đạt 15 - 20%, như tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, Vĩnh Phúc.
- Một số khu công nghiệp có xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung nhưng hầu như không vận hành vì để giảm chi phí.
- Tại Hội nghị triển khai Đề án bảo vệ môi trường lưu vực hệ thống sông Đồng Nai ngày các cơ quan chuyên môn đều có chung đánh giá: nguồn nước thuộc lưu vực sông Sài Gòn - Đồng Nai hiện đang bị ô nhiễm nặng, không đạt chất lượng nước dùng làm nguồn cấp nước sinh hoạt.
- Theo số liệu khảo sát do Chi cục Bảo vệ 11 môi trường phối hợp với Công ty Cấp nước Sài Gòn thực hiện năm 2008 cho thấy, lượng NH3 (amoniac), chất rắn lơ lửng, ô nhiễm hữu cơ (đặc biệt là ô nhiễm dầu và vi sinh) tăng cao tại hầu hết các rạch, cống và các điểm xả.
- Dọc lưu vực sông Đồng Nai, có 56 khu công nghiệp, khu chế xuất đang hoạt động nhưng chỉ có 21 khu có hệ thống xử lý nước thải tập trung, số còn lại đều xả trực tiếp vào nguồn nước, gây tác động xấu đến chất lượng nước của các nguồn tiếp nhận.
- Có nơi, hoạt động của các nhà máy trong khu công nghiệp đã phá vỡ hệ thống thuỷ lợi, tạo ra những cánh đồng hạn hán, ngập úng và ô nhiễm nguồn nước tưới, gây trở ngại rất lớn cho sản xuất nông nghiệp của bà con nông dân.
- [1] Nhìn chung, hầu hết các khu, cụm, điểm công nghiệp trên cả nước chưa đáp ứng được những tiêu chuẩn về môi trường theo quy định.
- Thực trạng đó làm cho môi trường sinh thái ở một số địa phương bị ô nhiễm nghiêm trọng.
- Cộng đồng dân cư, nhất là các cộng đồng dân cư lân cận với các khu công nghiệp, đang phải đối mặt với thảm hoạ về môi trường.
- [1] Cùng với sự ra đời ồ ạt các khu, cụm, điểm công nghiệp, các làng nghề thủ công truyền thống cũng có sự phục hồi và phát triển mạnh mẽ.
- Việc phát triển các làng nghề có vai trò quan trọng đối với sự phát triển kinh tế - xã hội và giải quyết việc làm ở các địa phương.
- Tuy nhiên, hậu quả về môi trường do các hoạt động sản xuất làng nghề đưa lại cũng ngày càng nghiêm trọng.
- Tình trạng ô nhiễm không khí, chủ yếu là do nhiên liệu sử dụng trong các làng nghề là than, lượng bụi và khí CO, CO2, 12 SO2 và NOx thải ra trong quá trình sản xuất khá cao.
- Tuy nhiên, do sản xuất mang tính tự phát, sử dụng công nghệ thủ công lạc hậu, chắp vá, mặt bằng sản xuất chật chội, việc đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải ít được quan tâm, ý thức bảo vệ môi trường sinh thái của người dân làng nghề còn kém, bên cạnh đó lại thiếu một cơ chế quản lý, giám sát của các cơ quan chức năng của Nhà nước, chưa có những chế tài đủ mạnh đối với những hộ làm nghề thủ công gây ô nhiễm môi trường và cũng chưa kiên quyết loại bỏ những làng nghề gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, nên tình trạng ô nhiễm môi trường tại các làng nghề ngày càng trầm trọng và hiện nay đã ở mức “báo động đỏ”.
- Hoạt động gây ô nhiễm môi trường sinh thái tại các làng nghề không chỉ ảnh hưởng trực tiếp đến cuộc sống, sinh hoạt và sức khoẻ của những người dân làng nghề mà còn ảnh hưởng đến cả những người dân sống ở vùng lân cận, gây phản ứng quyết liệt của bộ phận dân cư này, làm nảy sinh các xung đột xã hội gay gắt.
- [1] Bên cạnh các khu công nghiệp và các làng nghề gây ô nhiễm môi trường, tại các đô thị lớn, tình trạng ô nhiễm cũng ở mức báo động.
- Những năm gần đây, dân số ở các đô thị tăng nhanh khiến hệ thống cấp thoát nước không đáp ứng nổi và xuống cấp nhanh chóng.
- Nước thải, rác thải sinh hoạt (vô cơ và hữu cơ) ở đô thị hầu hết đều trực tiếp xả ra môi trường mà không có bất kỳ một biện pháp xử lý nào ngoài việc rác thải được vận chuyển đến bãi chôn lấp.
- Theo báo cáo của Chương trình môi trường của Liên hợp quốc, thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh đứng đầu châu Á về mức độ ô nhiễm bụi.
- Tuy nhiên, trong quá trình phát triển, tại nhiều khu vực nông thôn đang phải đối mặt với tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, ảnh hưởng không nhỏ đến sức khỏe của người dân.
- Tại các vùng nông thôn, các khu công nghiệp, khu chế xuất được xây dựng, các làng ghề thủ công, làng nghề truyền thống phát triển một cách nhanh chóng, qua đó góp phần không nhỏ cho sự phát triển kinh tế - xã hội của các địa phương, cũng như giải quyết việc làm, tăng thu nhập và nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân ở khu vực này.
- Tuy nhiên, tình trạng ô nhiễm môi trường đang diễn ra hết sức nghiêm trọng.
- Môi trường nước ở nhiều khu đô thị, khu công nghiệp, làng nghề ngày càng bị ô nhiễm bởi khí thải, chất rắn do không có công trình và thiết bị xử lý chất thải đồng bộ.
- [3] Trong sản xuất nông nghiệp, do việc lạm dụng các loại thuốc bảo vệ thực vật, các nguồn nước ở sông, hồ, kênh mương bị ô nhiễm đã ảnh hưởng lớn đến môi trường nước và sức khỏe người dân.
- Việc nuôi trồng thủy sản ồ ạt, thiếu quy hoạch, không tuân theo quy trình kỹ thuật cho nên đã gây nhiều tác động tiêu cực tới môi 14 trường nước.
- Cùng với việc sử dụng nhiều và không đúng cách các loại hóa chất trong nuôi trồng thủy sản khiến các thức ăn lắng xuống đáy ao, hồ, lòng sông làm cho môi trường nước bị ô nhiễm các chất hữu cơ, dẫn đến phát triển một số loài sinh vật gây bệnh và xuất hiện một số tảo độ, thậm chí đã xuất hiện thủy triều đỏ ở một số vùng ven biển Việt Nam.
- Nhận thức của nhiều cấp chính quyền, cơ quan quản lý tổ chức, cá nhân có trách nhiệm về nhiệm vụ BVMT chưa đầy đủ, chưa thấy rõ được nguy cơ ô nhiễm môi trường ở khu vực nông thôn sẽ có những tác động tiêu cực đến đời sống kinh tế - xã hội và sức khỏe người dân như thế nào.
- Ðội ngũ cán bộ quản lý môi trường vừa thiếu, vừa yếu về chuyên môn, nghiệp vụ

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt