Hiệu quả từ thiết bị đo mưa tự động của người Việt

Ưu điểm vượt trội

Từ những năm 2016 trở về trước, tại Công ty trách nhiệm hữu hạn Một thành viên Khai thác công trình thủy lợi Bắc Hưng Hải, việc đo mưa được tiến hành một cách thủ công. Hàng ngày, công nhân phải sử dụng thùng đo mưa thủ công để đo mưa vào ít nhất 2 thời điểm trong ngày là 7 giờ và 19 giờ. Phương pháp này có nhược điểm vừa tốn công sức, có nhiều sai số do đo bằng tay lại khó thống kê tổng hợp, khó truy xuất dữ liệu... Điều đáng nói, cách làm thủ công này tiềm ẩn nguy cơ về mất an toàn lao động đối với công nhân khi đo trong điều kiện mưa bão, sấm sét.

Theo ông Trịnh Thế Trường, Chủ tịch Hội đồng Quản trị Công ty trách nhiệm hữu hạn Một thành viên Khai thác Công trình thủy lợi Bắc Hưng Hải, số liệu quan trắc lượng mưa có ý nghĩa rất quan trọng, là căn cứ để ra quyết định vận hành công trình thủy lợi nhằm phục vụ sản xuất nông nghiệp, dân sinh và phòng, chống thiên tai. Thực tế cho thấy, việc trang bị các hệ thống đo đạc, giám sát tự động (SCADA) cho các hệ thống thủy lợi thay thế việc đo thủ công là rất cần thiết để đảm bảo số liệu liên tục, giúp phục vụ công tác điều hành các công trình, hệ thống thủy lợi được kịp thời, phát huy hiệu quả tưới tiêu. Những năm qua, hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải và một số địa phương cũng đã đầu tư lắp đặt các thiết bị quan trắc lượng mưa tự động. Tuy vậy, các thiết bị này có giá thành và chi phí duy trì rất cao, lại phụ thuộc công nghệ, linh kiện nhập khẩu.

Trước thực tế đó, năm 2016, Công ty Bắc Hưng Hải và Công ty cổ phần Tin học và tự động hóa T&T (nay là Công ty Cổ phần Tự Động Hóa và Xây Dựng TTHD) đã phối hợp thực hiện công trình nghiên cứu “Chế tạo thiết bị đo mưa tự động”. Trong quá trình nghiên cứu, nhiều giải pháp đã được nhóm tác giả đưa ra, thử nghiệm nhiều lần rồi cải tiến liên tục. Đến giữa năm 2017, sản phẩm chính thức hoàn thiện với tên gọi BHH-M01.

Cấu tạo của máy BHH-M01 gồm 3 phần: Phần cơ khí sử dụng vật liệu phù hợp, thông dụng, giá rẻ và được thiết kế đơn giản, chắc chắn, dễ vận chuyển và lắp đặt; phần điện tử gồm mạch điện tử kết nối với mô-đun sim 4G, được lập trình “nghe” tín hiệu từ cảm biến, tính toán ra lượng mưa và truyền số liệu về máy chủ qua dịch vụ internet của các nhà mạng như Viettel, Vinaphone, Mobiphone,... Nguồn điện hoạt động là năng lượng mặt trời, lưu trữ bằng ác-quy hoặc pin; phần thứ ba là phần máy chủ, website hiển thị số liệu trên internet, gồm cơ sở dữ liệu, các phần mềm quản lý, truyền, nhận dữ liệu. Sau khi lắp đặt xong, người dùng chỉ cần mở trang web, đăng nhập vào tài khoản để thiết lập thông tin các trạm đo. Công nhân bình thường cũng có thể lắp đặt dễ dàng.

Về nguyên lý hoạt động của thiết bị, đại diện nhóm nghiên cứu cho biết: Nước mưa được hứng từ phễu thứ nhất qua lưới lọc rác sau đó chảy qua lỗ ở đáy phễu và đổ vào gàu ở tầng thứ nhất để tích nước. Tiếp đó, khi nước mưa tích đủ một lượng nhất định ở gàu này sẽ đổ xuống phễu thứ hai. Tiếp đó, nước mưa chảy qua lỗ nhỏ ở đáy phễu thứ 2 theo phương thẳng đứng với dòng chảy tương đối đều, chảy xuống gàu tầng thứ 2. Từ đây, khi lượng nước thắng được lực cân bằng của gàu lật sẽ lật đổ nước xuống phễu thu xả nước ra ngoài, hết 1 chu trình. Ở gàu lật thứ 2 được gắn nam châm và khi gàu lật, nam châm sẽ kích hoạt cảm biến từ và gửi tín hiệu vào một mạch điện tử (Data Logger) và ghi nhận là 1 xung, tương đương với 0,1mm, truyền dữ liệu trực tiếp về máy chủ.

Kỹ sư Nguyễn Văn Lâm, một thành viên của nhóm nghiên cứu cho hay, máy BHH-M01 có nhiều ưu điểm vượt trội, thiết bị có độ chính xác cao, thiết kế nhỏ gọn hơn, giá thành rẻ hơn so với các loại máy khác trên thị trường. Kinh phí lắp đặt thiết bị chỉ bằng 1/2 hoặc 1/3 giá các máy loại đo mưa khác trên thị trường. Mặt khác, thiết bị có khả năng cách nhiệt tốt với môi trường bên ngoài, không như các sản phẩm khác trên thị trường không có hệ thống cách nhiệt nên có thể dẫn đến hỏng, cháy nổ pin lưu trữ khi môi trường bên ngoài nhiệt độ cao. Do các vật liệu đều dễ kiếm và có sẵn trong nước nên đơn vị sử dụng có thể dễ dàng thay thế và bảo hành, bảo trì thiết bị khi cần thiết. Điểm nổi trội là khi sử dụng thiết bị này, dữ liệu được cập nhật nhanh chóng, phục vụ kịp thời cho việc quản lý, điều hành hệ thống công trình thủy lợi và đưa ra các cảnh báo rủi ro thiên tai.

Ứng dụng rộng rãi

Năm 2017, sau khi thiết bị hoàn thiện, Công ty trách nhiệm hữu hạn Một thành viên Khai thác công trình thủy lợi Bắc Hưng Hải đã cho lắp đặt trong các công trình của hệ thống. Niềm vui của nhóm nghiên cứu được nhân lên khi thiết bị đo mưa tự động đã chứng minh hiệu quả qua quá trình sử dụng trên thực tế ở nhiều địa phương, giúp các đơn vị và đồng nghiệp nhiều công ty khai thác công trình thủy lợi ở nhiều tỉnh, thành phố đã liên hệ ký hợp đồng lắp đặt thiết bị như: Hải Phòng, Vĩnh Phúc, Thái Nguyên, Quảng Ninh, Lạng Sơn, Thái Bình, Hải Dương.

Tại Hải Dương, thiết bị đã được lắp đặt, vận hành tại 23 công trình thuộc Công ty trách nhiệm hữu hạn Một thành viên Khai thác công trình thủy lợi.

Tổng Giám đốc Công ty trách nhiệm hữu hạn Một thành viên Khai thác công trình thủy lợi Bắc Hưng Hà Nguyễn Văn Bột cho biết: Giờ đây, việc quan trắc mưa hàng ngày đơn giản, nhanh chóng và chính xác hơn so với phương pháp đo thủ công trước kia. Các số liệu tự động truyền lên mạng giúp phòng chuyên môn có thể nắm bắt được và báo cáo lãnh đạo để có điều hành kịp thời phục vụ cho sản xuất. Việc quan trắc bằng máy đo mưa tự động đã giúp cho trạm có thêm nhiều thời gian hơn vào những việc như tu sửa công trình, kiểm tra bờ kênh, phòng chống ô nhiễm… Đặc biệt, vào mùa mưa bão, nhờ có thiết bị đo mưa tự động, chúng tôi chủ động hơn trong việc phòng, chống thiên tai, giúp giảm thiệt hại đáng kể về lúa và hoa màu”.

Đơn vị này cũng rất ưng ý với yếu tố phần mềm điều khiển và phần mềm web đều do cán bộ trong nước lập nên dễ thay đổi hoặc nâng cấp khi cần. Bên cạnh đó, máy có cấu tạo và lắp ráp đơn giản, phù hợp với nhiều loại hình công trình.

Với những ưu điểm vượt trội về thiết kế, tính năng và lợi ích được kiểm chứng qua thực tiễn, giải pháp “Thiết bị đo mưa tự động” đã giành giải 3 Giải thưởng Sáng tạo Khoa học Công nghệ Việt Nam VIFOTEC năm 2020.